УДК 552.25(571.051)
ПОСТСЕДИМЕНТАЦИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕРРИГЕННЫХ ПОРОД ТРИАСА ЗАПАДНОЙ ЧУКОТКИ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ УСЛОВИЙ
СКЛАДЧАТОСТИ
© 2011 г. М. И. Тучкова1, С. М. Катков1, И. О. Галускина2, И. М. Симанович1
1 Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., 7, Россия 2 Катовицкий университет, Отдел наук о земле, Катовице, ул. Бенджинска, 60, Польша
Поступила в редакцию 21.05.2009 г.
В статье представлены данные по постседиментационным изменениям и структурным парагенезам триасовых осадочных комплексов Западной Чукотки. Зональность изменений основана на анализе новообразованных структур и минеральных ассоциаций, химического состава и политипии глинистых минералов. Выделено три зоны постседиментационного преобразования песчаников: 1) зона хлорита, иллита и смешанослойного неупорядоченного хлорит-смектита; 2) зона иллита и хлорита; 3) зона фенгита и железистого хлорита. Уровень постседиментационных преобразований и состав новообразованных слюд коррелирует с типами кливажа — проявление кливажа двух-трех типов вызывает наибольшее преобразование пород. Парагенезы глинистых минералов и кристаллохимические характеристики аутигенных фенгитов свидетельствуют, что уровень постседиментационного преобразования триасовых пород достигает стадии зеленосланцевого метаморфизма в зоне проявления двух кливажей. Там, где второй кливаж отсутствует или проявлен слабо, постседиментационные преобразования метаморфизма не достигают. Доказывается, что постседиментационные преобразования терригенных пород в складчатой области обусловлены главным образом деформациями.
ВВЕДЕНИЕ
Современный структурный план Верхояно-Чукотской складчатой области был сформирован в результате коллизии Евразии и микроконтинента Чукотка — Арктическая Аляска и закрытия Южно-Анюйского океанического бассейна [5, 6, 24, 29]. Породы, вовлеченные в коллизионный процесс, подвергаются деформациям и постседиментационным преобразованиям, уровень интенсивности которых в регионе до сих пор не обсуждался в публикациях. Поскольку постседи-ментационные преобразования осадочных пород могут служить индикатором Р-Т-параметров их формирования, то результаты подобных исследований можно использовать при реконструкции формирования орогена и дополнить тектонические интерпретации, восстанавливая и уточняя специфику тектонических условий [8, 12, 13, 44, 52 и др.].
В настоящей статье определены Р-Т-условия формирования новообразованных минералов на основании анализа аутигенных слюд и хлоритов. Другой целью исследования является установление взаимосвязей между формированием деформационных структур и уровнем постседимента-ционных преобразований терригенных пород триаса.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ИСТОРИЯ ВОПРОСА
Традиционно образование постседиментаци-онной зональности в осадочных породах исследователями оценивается как результат постепенных изменений, связанных с погружением осадочных комплексов за счет накопления больших мощностей осадков, и имеет название литогенез погружения [13, 14, 16, 42, 43]. Изменение минерального состава пород в этом случае происходит под воздействием постепенно возрастающих температур и давлений, которые подготавливают неравновесные системы осадочных пород к постепенному переходу к метаморфизму [13, 15, 23, 25, 34, 37—42 и др.]. Перечисленными исследованиями было установлено, что при литогенезе погружения возникновение постседиментационной зональности в терригенных породах происходит с постепенным ростом литостатического (Р8) и флюидного Р) давления при их относительном равенстве (Р8 = Р{) [17].
В складчатых областях характер постседимен-тационных изменений приобретает другие черты, он не связан с литогенезом погружения и осуществляется под действием стресса на разных стадиях существования осадочных пород [26—28, 40]. Отмечено, что в этом случае в песчаниках отсутствуют гравитационно ориентированные структуры растворения, а наблюдаются структу-
ры растворения, сформированные под действием бокового давления [26, 27]. Преобразования тер-ригенных пород при деформациях сопровождаются флюидным режимом, при котором литоста-тическое давление значительно превышает флюидное (Р >Р{) [17, 26, 40].
Проблема последовательности стадий постсе-диментационных преобразований осадочных пород с этой точки зрения остается до сих пор мало изученной. Важный материал для решения поставленной задачи может дать изучение триасовых терригенных пород Верхояно-Чукотской складчатой области, которые являются весьма удачным объектом — недавно в регионе были проведены детальные структурные [1, 2, 10, 29] и ли-тологические исследования [36, 55].
Отбор представительных образцов при полевом опробовании был сфокусирован на тех породах, которые в полной мере отражают их структурные и литологические характеристики. Предварительная разбраковка позволила выявить серию эталонных среднезернистых песчаников из различных осадочных комплексов триаса, в которых ранее был произведен подсчет породообразующих компонентов [55]. Постседимента-ционная история региона восстанавливалась на выбранных эталонных образцах с помощью стадиального анализа, при необходимости исследования дополнялись данными из коллекции неэталонных образцов. В результате в разрезах триасовых пород были выявлены зоны со сходными комплексами минеральных новообразований и типами структур и текстур. Смена зон в разрезе и по площади распространения отложений триаса на изученной территории определяет их постсе-диментационную зональность.
Петрографическое изучение глинистых минералов в цементе песчаников и в аргиллитах дополнялось рентгенодифрактометрическими исследованиями. Для этого глинистая фракция (фр. <1 мкм) выделялась по стандартной методике путем деления образца на фракции [8]. Из фр.<1 мкм были сделаны ориентированные препараты (путем капельного нанесения водного раствора фракции на стеклышко), которые затем высушивались при комнатной температуре и анализировались на дифрактометре ДРОН-4-13 в лаборатории физических методов Геологического института РАН и на дифрактометре ДРОН-3М на геологическом факультете Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (г. Москва).
Дополнительно для разграничения уровней постседиментационных преобразований в работе был использован индекс Кюблера (К.1.) для слюд. Он устанавливается по данным рентгенодифрак-тометрии глинистой фракции и измеряется в радианах путем изменения ширины 10 А рефлекса
насыщенного образца на полувысоте этого пика (в А° 20) [48, 50]. Минимальное значение индекса K.I. < 0.25 отвечает наибольшим, предметамор-фическим изменениям породы. Индекс K.I. более 0.42 относится к диагенезу, а K.I. = 0.25—0.42 соответствует анхизоне, переходной между зоной диагенеза и эпизоной.
Установление качественного состава аутиген-ных слюд произведено с помощью сканирующего электронного микроскопа Philips XL 30 ESEM (Environmental Scanning Electron Microscope) c аналитической приставкой EDS (Energy Dispersive Spectrometer) фирмы EDAX, тип Sapphire. Исследования проводились на Факультете наук о земле Силезского университета (г. Сосновец, Польша). Анализы новообразованных слюдистых минералов проводились в открытых шлифах, на напыленных препаратах в режиме HV (High Vacuum) с использованием внутренних эталонов. Полученные данные пересчитывались на сумму 100% без содержания воды.
Пределы температур и давлений, которые испытали осадочные толщи, определялись по кри-сталлохимическим характеристикам новообразованных слюд по методике, приведенной в работах [12, 44—47, 49, 51 и др.]. Структурные формулы слюд рассчитывались на 22 атома кислорода. Кроме того, поскольку аналитические возможности электронного микроскопа не позволяют различать двух- и трехвалентное железо, использовались расчеты C.V. Guidotti [47—50], которые показали, что в мусковите содержание Fe3+ составляет приблизительно 50—80% Fe. В связи с этим, при расчете кристаллохимических формул предполагалось, что 75% Fe в слюде составляет Fe3+.
Для понимания влияния деформаций на пост-седиментационные преобразования терригенных пород были привлечены данные по структурной геологии триасовых отложений Западной Чукотки. При структурно-кинематическом исследовании терригенных толщ проводилась оценка деформационных этапов, для чего изучались структурные парагенезы и пространственные ориентировки их элементов от мезо- (масштаб обнажения) до микроуровня (масштаб шлифа). Особая роль отводилась структурному парагене-тическому анализу, суть которого состоит в последовательном изучении морфологии структур, выделении закономерных сочетаний (парагене-зов) структурных форм и их генетической и геологической интерпретации [11, 18, 20, 31, 54].
Базовым структурным элементом для изучаемых комплексов является кливаж, сформированный ортогонально оси сжатия, ориентировка которого важна для установления осей палео-напряже-ний. Типизация каждого кливажа проводилась при полевых наблюдениях, а позже дополнялась микроструктурными данными в ориентированных шли-
сл сл
о. Айон
Восточно-Сибирское море
чау некий \
субтеррейн
м. Большой Баранов
анюискии субтеррейн
%\^огынден
Алискерово
южно-аню террейн
О БилибшЛ
•стречньщ
н/ов 1 укотка
Южно-Анюйская сугура
Берингово море
Тайго1*)с
Сибирский1 кратон
Кони-Пвягина |
Тихий океан
м
и о н и
н о м
К
1 10
2 [
ll\
3 [
12\
13
5 I 14
V V VV
V V V
у у w
Рис. 1. Геологическая карта Западной Чукотки, использована карта масштаба 1 : 500000, (составители Г.И. Соловьев, O.A. Фурман, 1995), с основными структурными элементами — террейнами и субтеррейнами, по [29]
1—5породы: 1 — дотриасового возраста (девон—карбон), 2 — нижнего триаса, 3 — нерасчлененного нижнего—среднего триаса, 4 — верхнего триаса, карнийского яруса, 5— верхнего триаса, норийского яруса; 6, 7— терригенные и вулкано-терригенные породы верхнеюрских—нижнемеловых отложений (6 — терри-генные, 7 — вулканогенные); 8 — гранитоиды; 9 — дайки и силлы диабазов триаса; 10 — разломы, 11 — границы структурных единиц; 12 — положение точек опробования; 13 — локализация проанализированных образцов (таблица); 14 — положе
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.