CC BY
131
УДК 552.4:552.1(234.851)
ПЕТРОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОРОД ПОЛИМЕТАМОР-ФИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ СЕВЕРА УРАЛА
Т.А. ПОНОМАРЕВА, А.М. ПЫСТИН
Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар taponomareva@inbox.ru, pustin@komisc.ru
Изучены и проанализированы физические свойства полиметаморфических образований севера Урала. Выявлены закономерности распределения плотности и магнитной восприимчивости в разрезах однотипных полиметаморфических комплексов. По результатам петрофизических исследований, проведенных с целью установления дополнительных диагностических признаков в породах полиметаморфических комплексов севера Урала, установлено три различных - сильно-, средне- и слабодифференцированных петрофизических разреза, отличающихся друг от друга как латеральной изменчивостью, так и вертикальной дифференциацией физических свойств.
Ключевые слова: петрофизическая характеристика, физические свойства, плотность, магнитная восприимчивость, полиметаморфические комплексы
Т.А. PONOMAREVA, A.M. PYSTIN. PETROPHYSICAL CHARACTERISTIC OF ROCKS OF POLYMETAMORPHIC ASSEMBLAGES IN THE NORTH OF THE URALS
Physical properties of polymetamorphic rocks in the north of the Urals were studied and analyzed. Certain regularities of distribution of density and magnetic susceptibility of rocks in the sections of similar polymetamorphic assemblages were revealed. As a result of petrophysical investigations, aimed to find additional diagnostic characters in the polymetamorphic rocks in the north of the Urals, three different types of petrophysical sections were revealed -strongly, medium and weakly differentiated. These types of sections differ from each other vertically and laterally by the petrophysical properties of rocks.
Keywords: petrophysical characteristic, physical properties, density, magnetic susceptibility, polymetamorphic assemblages
Введение
Геологическая интерпретация геофизических полей с целью изучения глубинного строения территории невозможна без широкого использования различных геологических и петрофизических данных о составе и физических свойствах пород, слагающих тот или иной район исследований. Любые изменения в физических характеристиках пород, связанные с особенностями геологического строения региона исследований, как следствие, неизбежно находят свое отражение в характерных особенностях физических полей. Ставя перед собой задачу выполнения качественной и количественной интерпретации грави- и магнитометрических данных с целью установления особенностей глубинного строения Приполярного и Полярного Урала, нами видится необходимость изучения, прежде всего, плотностных и магнитных свойств глубинных образований коры, одними из которых являются породы полиметаморфических комплексов.
Методика определения физических свойств горных пород
Данные о физических свойствах горных пород севера Урала получены при исследовании образцов, отобранных авторами в процессе полевых наблюдений; часть из них любезно предоставлена научными сотрудниками Института геологии Коми НЦ УрО РАН, а также использована из фондовых работ и научных публикаций [1-5]. Изучение плотностных и магнитных свойств горных пород проводилось нами в лабораторных условиях. Плотность пород определялась путем взвешивания образцов в воздухе и воде и далее рассчитывалась по формуле:
0 = т г/см3,
т-т1
где т - масса образца в воздухе, численно равна его весу, т1 - то же - в воде.
Исследования магнитных свойств пород проводились индукционным методом измерения маг-
нитной восприимчивости горных пород с помощью прибора KAPPABRIGE KLY-2 с высокой точностью (погрешность составляет 0.2-1%). Измеряемая величина, связанная с изменением потока магнитной индукции, пропорциональна кажущейся магнитной восприимчивости пород (ж). Магнитная восприимчивость измеряется в диапазоне от 0.02 до 200 000х10'6 СГС.
Петрофизические особенности пород полиметаморфических комплексов севера Урала
Полиметаморфические комплекы Урала и северной половины Урала, в частности, различаются по вещественному составу, структурам и особенностям метаморфизма пород. На севере Урала выделяются гнейсо-мигматитовые, эклогитсодержащие (эклогит-гнейсовые и эклогит-сланцевые) и грану-лит-метабазитовые комплексы [6]. Все они относятся к образованиям нижнедокембрийского структурного этажа и интерпретируются как тектонически перемещенные фрагменты древнего кристаллического основания приуральской части ВосточноЕвропейского кратона, вовлеченные в структуру уралид [5, 7].
При этом упомянутые выше фрагменты кристаллического основания (полиметаморфические комплексы), по-видимому, не испытывали существенных латеральных перемещений в процессе эксгумации. Во всяком случае, их современное пространственное размещение хорошо согласуется со структурами дорифейского фундамента прилегающей с запада платформенной областью (рис. 1).
Плотностные и магнитные свойства пород перечисленных выше типов полиметаморфических комплексов приведены в таблице и на рис. 2.
Гнейсо-мигматитовые комплексы характеризуются преобладанием в разрезе гнейсов и кристаллических сланцев субаркозового состава при подчиненном значении амфиболитов, амфиболсодержащих сланцев, а также мраморов и кварцитов. Им свойственен брахиформный стиль складчатости и умеренно-барический тип метаморфизма пород, ранние этапы которого достигали условий амфиболитовой и, возможно, гранулитовой фаций.
На Приполярном Урале к подобным образованиям относится няртинский комплекс, слагающий ядро Хобеинской антиклинали в северной части Ляпинского антиклинория, в пределах Кожимско-го поперечного поднятия. Комплекс представлен двумя толщами: нижней - амфиболито-гнейсовой (мощность 500 м) и верхней - плагиогнейсово-сланцевой (мощность 700 м).
Нижняя толща сложена светло-серыми и зеленовато-серыми гнейсами и кристаллическими сланцами, переслаивающими с амфиболитами и амфибол-слюдистыми кристаллическими сланцами. Плотность пород нижней толщи имеет следующие значения (рис.2, т. 1-3): 2.68-3.26 г/см3 при стср, равной 2.92 г/см3 у амфиболитов; 2.64-3.15 г/см3 при стср, равной 2.87 г/см3 у амфиболовых гнейсов;
Рис.1. Схема строения дофанерозойской литосферы европейского Северо-Востока (Запорожцева, Пыс-тин, 1994).
1, 2 - области распространения дорифейского кристаллического основания: 1 - нормального профиля, 2 - меланократового профиля (сокращенная мощность или отсутствие гранито-гнйсового подкомплекса; 3 - гранито-гнейсовые; 4 - существенно метабазитовые; 5-8 - дорифейские полиметамофи-ческие комплексы западного склона Урала: 5 -гнейсо-гранулитовые, 6 - гнейсо-мигматитовые, 7 -эклогит-амфиболит-гнейсовые и эклогит-сланцевые, 8 - гранулит-метабазитовые; 9, 10 - рифейские комплексы Тимана и западного склона Урала: 9 -существенно терригенные, 10 - вулканогенно-
осадочные и интрузивные; 11 - участки с повышенной мощностью рифейских отложений; 12 - 14 -границы: 12 - блоков фундамента, выступающих на дневную поверхность или залегающих вблизи от нее, 13 - блоков фундамента, различающихся по мощности или составу дофанерозойских образований, 14 - западная граница Восточно-Уральского геоблока - Главный уральский разлом; 15 - линии профилей ГСЗ-МОВЗ; А - Ж - наименования геоблоков: А - Кольский, Б - Мезенский, В - ВолгоУральский, Г - Ижма-Баренцевский, Д - Печорский, Е - Северо-Баренцевский, Ж - ВосточноУральский. Раннедокембрийские метаморфические комплексы (цифры на схеме): 1 - малыкский, 2 - ма-рункеуский, 3 - харбейский, 4 - хордъюсский, 5 -неркаюский, 6 - няртинский, 7а - восточно-уфа-лейский, 8 - тараташский, 9 - александровский, 10 -максютовский.
Физические свойства пород
№ Породы Кол-во образцов Плотность Кол-во образцов Магнитная восприимчивость
Средние значения ст, г/см3 Средние значения ж, пх10-6 СГСМ
Няртинский гнейсомигматитовый комплекс
1 Амфиболиты 69 2.92 69 7
2 Амфибол-слюдистые сланцы 12 2.82 - -
3 Амфиболовые гнейсы 20 2.87 109 45
4 Двуслюдяные гнейсы 6 2.64 6 180
5 Гранат-биотитовые гнейсы 11 2.69 - -
6 Кварциты, слюдисто-кварцевые сланцы 14 2.79 14 392
Харбейский гнейсомигматитовый комплекс
7 Амфиболиты 10 2.97 10 33
8 Амфиболиты рассланцованные 26 3.10 - -
9 Гнейсы 53 2.68 53 24
10 Гнейсы рассланцованные 17 2.83 - -
11 Гранитогнейсы 39 2.61 39 100
Неркаюский эклогит-сланцевый комплекс
12 Амфиболовые, эпидот-глаукофановые, аль-бит-эпидот-хлорит-актинолитовые сланцы 22 2.94 22 796
13 Эпидот-гранатовые амфиболиты 18 2.99 18 450
14 Эклогиты 20 3.32 20 107
15 Гранат-слюдяные кристаллические сланцы 44 2.73 44 107
16 Хлорит-мусковит-альбит-кварцевые сланцы 23 2.72 23 320
Марункеуский эклогит-гнейсовый
17 Эклогиты 3 3.14 3 2476
18 Амфиболиты 23 3.03 23 43
19 Очковые гнейсы 11 2.68 - -
20 Амфиболитовые гнейсы 10 2.65 10 3
21 Мигматиты 46 2.85 46 5
22 Кварциты 5 2.7 5 16
Хордъюсский гранулит-метабазитовый комплекс
23 Гранулиты основного состава 5 2.97 5 50
24 Гранат-глаукофановые сланцы 6 2,87 6 28
25 Эпидот-глаукофановые сланцы 8 2.94 8 27
25а Эпидот-альбит-хлорит-актинолитовые сланцы 5 2.94 5 26
26 Амфиболиты 17 3.0 17 31
Малыкский гранулит-метабазитовый комплекс
27 Двупироксеновые кристаллосланцы (гранулиты основного состава) 70 2.97 146 3556
28 Амфиболиты 135 3.0 115 402
29 Амфиболизированные гранулиты основного состава 162 3.12 151 36
Примечание. Таблица составлена Т.А.Пономаревой с использованием собственных и опубликованных данных, а также материалов Комигеолфонда: 1-6 - Цымбалюк и др., 1979; Пыстин и др., 1986; 7-9 - Берлянд и др., 1976; Афанасьев и др.,1984; Ананьева и др., 1983; 15-19 - Лакс и др., 1969; Афанасьев и др., 1984; Лыюрова, 1997; 10-14 - Пыстин и др, 1981; Лыюрова, 1997; 15-19 - Берлянд, 1976; Афанасьев и др., 1984; Лыюрова, 1997; 20-24 - Пыстин и др., 1982; Пыстин, 1994; 25-27 - Уколова и др., 1991; Иванов, 1997.
2.67-2.90 г/см3 при стср равной 2.82 г/см3 у амфибол-слюдистых кристаллических сланцев.
Верхняя толща представлена светло-серыми гранат-слюдистыми гнейсами и кристаллическими сланцами с маломощными прослоями амфиболитов, амфиболсодержащих кристаллических сланцев, а также кварцитов и мраморов. Плотность пород верхней толщи: 2.62-2.68 г/см3 при стср, равной 2.64 г/см3 у двуслюдяных гнейсов; 2.62-2.81 г/см3 при стср, равной 2.69 г/см3 у гранатсодержащих био-титовых гнейсов; 2.61-2.79 г/см2 у кварцитов и слюдисто-кварцевых сланцев при средней плотности 2.7 г/см3 (рис.2, т. 4-6).
Таким образом, породы нижней толщи няр-тинского комплекса характеризуются более высокими значениями плотности - 2.82-2.92 г/см3 - по сравнению с верхней, где этот показатель варьиру-
ет в пределах 2.64-2.79 г/см3. Дефицит плотности между верхней и нижней толщами няртинского комплекса составляет 0.13-0.18 г/см3.
Повышенная плотность разреза нижней толщи определяется тем, что, во-первых, здесь в сравнении с верхней толщей выше доля амфиболитов и, во-вторых, породы в меньшей степени (опять же из-за существенной роли пород основного состава) подвержены процессам гранитизации.
Магнитная восприимчивость амфиболитов и гнейсов варьирует в пределах от 7 до 180*10'6 СГС. Повышенными магнитными свойствами отличаются кварциты и слюдисто-кварцевые сланцы, у которых жср равна 392*10'6 СГС (см. таблицу). Магнитная восприимчивость в однотипных породах не меняется по разрезу, но учитывая, что существенно кварцевые породы приурочены к верхней части наблю-
Рис.2. Гистограммы распределения плотности пород полиметаморфических комплексов севера Урала. Условные обозначения: 1- амфиболиты, 2 - амфибол-слюдистые сланцы, 3 - амфиболитовые гнейсы, 4 -двуслюдяные гнейсы, 5 - гранатсодержащие биотитовые гнейсы, 6 - кварциты и слюдисто-кварцевые сланцы, 7 - амфиболиты, 8 - рассланцованные амфиболиты, 9 - гнейсы, 10 - рассланцованные гнейсы, 11 -гранито-гнейсы, 12 - амфиболовые, эпидот-глаукофановые и альбит-эпидот-хлорит-актинолитовые сланцы, 13 - эпидот-гранатовые амфиболиты, 14 - эклогиты, 15 - мезократовые и лейкократовые гранат-слюдяные кристаллические сланцы , 16 - хлорит-мусковит-альбит-кварцевые сланцы, 17 - эклогиты, 18 - амфиболиты, 19 - очковые гнейсы, 20 - амфиболитовые гнейсы, 21 - мигматиты, 22 - кварциты, 23 - клинопи-роксенитовые и двупироксенитовые кристаллосланцы (гранулиты основного состава), 24 - гранат-глаукофановые сланцы, 25 - эпидот-глаукофановые сланцы, 25а - эпидот-альбит-хлорит-актинолитовые сланцы, 26 - амфиболиты, 27 - двупироксенитовые кристаллосланцы, 28 - амфиболиты, 29 - амфиболи-зированные гранулиты основного состава.
На гистограммах черточками обозначены min и max значениями плотности (1-11, 27-29), а черными кружочками - средние значения.
даемого разреза, среднее значение ж выше в породах верхней толщи.
На Полярном Урале в пределах Собского поперечного поднятия выделяется харбейский гней-со-мигматитовый комплекс. Он расположен в южной части Харбейского антиклинория и слагает одноименный тектонический блок. В разрезе харбейского комплекса снизу вверх выделяют три свиты [8]: 1) лаптаюганская свита (1300 м), сложенная равномерно-зернистыми биотитовыми и гранатовыми амфиболитами, амфибол-биотитовыми, слюдяными и амфиболовыми гнейсами; 2) ханмейхой-ская свита (2200 м), представленная альбитовыми и гранатсодержащими амфиболитами, двуслюдяными, гранат-слюдяными гнейсами с линзами слюдистых и железистых кварцитов; 3) париквасьшор-ская свита (1500 м), состоящая из слюдяных, двуслюдяных, амфибол-слюдяных гранатсодержащих высокоглиноземистых кристаллических сланцев и дистен-ставролит-гранатовых сланцев.
Плотность пород, слагающих нижнюю часть харбейского комплекса (лаптаюганская и ханмей-хойская свиты), имеет следующие значения: 2.883.06 г/см3 при стср равной 2.97 г/см3 у амфиболитов; 2.81-3.26 г/см2 стср, равной 3.1 г/см3 у измененных (рассланцованных) амфиболитов (рис. 2. т. 7, 8); 2.57-2.78 г/см3 при стср, равной 2,68 г/см3 у гнейсов; 2.66-2.99 г/см3 при стср, равной 2.83 г/см3 у измененных (рассланцованных) гнейсов (рис.2, т.9,10); 2.512.71 г/см3 при стср, равной 2.61 г/см3 у гранито-гнейсов (рис. 2, т. 11). Средние плотностные характеристики сланцев разного состава сильно варьируют: у углеродсодержащих сланцев стср равна 2.59 г/см3, хлорит-
серицитовых - 2.71 г/см2, актинолитовых - 2.88 г/см3 и глаукофановых - 3.06 г/см3. Граница между лап-таюганской (со средней плотностью по разрезу 2.97 г/см3) и ханмейхойской (со средней плотностью по разрезу 2.83г/см3) свитами проводится условно, по преобладанию до 70% плагиогнейсов в разрезе ханмейхойской свиты, что указывает на относительно кислый состав, в сравнении с более основной нижележащей лаптаюганской свитой. Кроме того, присутствие в разрезе тел гранитогнейсов со стср, равной 2.61 г/см3, также способствует понижению плотности ханмейхойской свиты. Париквасьшорская свита (со средней плотностью по разрезу 2.78 г/см3) отличается от нижележащей ханмейхойской свиты отсутствием в разрезе новообразованного гранито-идного материала, более сланцевым составом пород и степенью метаморфизма, не превышающего среднюю ступень амфиболитовой фации.
Дефицит плотности на границе лаптаюганской и ханмейхойской свит составляет 0.15 г/см3, а на границе ханмейхойской и париквасьшорской свит - 0.05 г/см3.
Магнитная восприимчивость пород харбей-ского комплекса в основном ограничивается небольшим диапазоном значений (см. таблицу). Гнейсы имеют относительно низкую магнитную восприимчивость - 24*10-6 СГС. Амфиболиты имеют спектр значений ж от 18-47*10-6 СГС у 72 % и 100140 х10-6 СГС у 28 % образцов пород. Повышенные значения магнитной восприимчивости имеют только амфиболиты, отобранные из зон рассланцева-ния и диафтореза. Повышение магнитных свойств этих пород связано с образованием магнетита при
замещении роговой обманки актинолитом и хлоритом и граната хлоритом.
На графике сопоставления плотности и магнитной восприимчивости пород неркаюского и хар-бейского комплексов (рис.3, а) обнаруживается слабая, обратно пропорциональная зависимость. Она связана с двумя причинами. Во-первых, в этих комплексах широко проявились процессы низкотемпературного диафтореза, с которыми связано уменьшение плотности метабазитов при одновременном увеличении их магнитной восприимчивости. И, во-вторых, из-за относительно высокой магнитной восприимчивости низкоплотных кварцитов и кварц-слюдяных сланцев.
Рис. 3. Графики распределения магнитной восприимчивости и плотности пород полиметаморфиче-ских комплексов севера Урала.
Эклогитсодержащие комплексы, кроме собственно эклогитов и продуктов их метаморфического преобразования (апоэклогитовых амфиболитов, гранат-глаукофановых и глаукофановых сланцев), содержат в своем составе гнейсы и (или) кристаллические сланцы, а также другие породы. Эклогитсодержащие комплексы характеризуются линейным стилем складчатости (с северо-западной ориентировкой структур), высокобарическими условиями ранних этапов метаморфизма пород и отсутствием или слабым проявлением процессов гранитизации.
На севере Урала известно два эклогитсодер-жащих комплекса: неркаюский эклогит-сланцевый и марункеуский эклогит-гнейсовый.
Неркаюский эклогит-сланцевый комплекс расположен на восточном склоне Приполярного Урала в междуречье Хальмеръю и Балбанъю. В его составе преобладают мезо- и лейкократовые гра-нат-слюдяные кристаллические сланцы с переменным количеством барруазитовой роговой обманки. Эклогиты и амфиболиты составляют около 20% в разрезе комплекса. Заметную роль в строении метаморфических толщ играют также продукты средне- и низкотемпературного изменения перечисленных выше пород. Они имеют гранат-глауко-фановый, эпидот-глаукофановый, актинолит-хло-рит-эпидотовый и хлорит-мусковит-альбит-кварце-вый состав.
Плотностная характеристика неркаюского комплекса выглядит следующим образом: стср, равная 2.94 г/см3, отмечается у амфиболовых, эпидот-глаукофановых и альбит-эпидот-хлорит-актиноли-товых сланцев; стср, равная 2.99 г/см3, - у эпидот-гранатовых амфиболитов; стср, равная 3.32 г/см3, - у эклогитов; стср, равная 2.73 г/см3, - у мезократовых и лейкократовых кристаллических сланцев; стср, - равная 2.72 г/см3, - у хлорит-мусковит-альбит-
кварцевых сланцев (рис. 2, т. 12-16).
Магнитные свойства пород неркаюского комплексов имеют очень широкий спектр магнитной восприимчивости (см. таблицу). У эклогитов, амфиболитов и гранат-глаукофановых сланцев магнитная восприимчивость варьирует в пределах от 107 до 450*10-6 СГС. У кристаллических сланцев магнитная восприимчивость равна 107*10-6 СГС. Самыми высокими магнитными свойствами отличаются диафториты основного и кислого составов. У актинолит-хлорит-альбит-эпидотовых сланцев по амфиболитам и эклогитам жср равна 796*10-6 СГС, а у хлорит-мусковит-альбитовых сланцев по гнейсам - 320* 10-6 СГС.
Марункеуский комплекс расположен к северу от харбейского комплекса и отделен от него Лон-готьюганской зоной разломов. В разрезе нижняя часть марункеуского комплекса характеризуется преимущественным распространением в ее составе эклогитов и, в значительно меньшей степени, амфиболитов, гнейсов и мигматитов. Верхняя часть разреза представлена перемежающимися пачками равномернозернистых очковых амфиболитов, иногда с гранатом, биотитом и плагиогнейсов биотито-вых, роговообманково-биотитовых, редко двуслюдяных гранатсодержащих. Отмечаются тела экло-
гитов. По латерали этот комплекс также неоднороден. Северо-западный его блок является более “амфиболитовым”, а юго-восточный - “эклогито-вым” [9]. Петрофизические характеристики пород комплекса следующие: стср - 3.14 г/см3 и жср -2476*10'6 СГС у эклогитов; стср - 3.03 г/см3 и жср -43*10'6 СГС у амфиболитов; стср - 2.79 г/см3 у гнейсов; стср - 2.65 г/см3 у амфиболитовых гнейсов и ж -3*10'6 СГС; стср - 2.85 г/см3 и ж - 5*10'6 СГС у мигматитов; стср - 2.7 г/см3 и ж - 16*10'6 СГС у кварцитов (рис.2, 17-22).
Средняя плотность пород марункеуского комплекса, учитывая, что он представлен, в основном, эклогитами, симплектит-эклогитами и апоэклогито-выми амфиболитами, достигает величины 3.1 г/см3, в то же время резко понижается до 2.72-2.78 г/см3 в местах, подверженных процессам метасоматоза и гранитизации. Дефицит плотности измененных пород составляет 0.15 г/см3.
На графике сопоставления магнитной восприимчивости и плотности пород эклогитсодержа-щих комплексов (рис.3, б) наблюдается пропорциональная зависимость этих параметров. Для высо-коплотностных пород характерны высокие значения ж и, наоборот, породы с низкой плотностью практически не магнитны.
Гранулит-метабазитовые комплексы характеризуются существенно базитовым составом разрезов, линейной (северо-западной) ориентировкой ранних структур и высокотемпературным (гра-нулитовым) метаморфизмом пород.
В хордъюсский комплекс одним из авторов данной публикации [5] объединены выходы высокотемпературных метабазитов, слагающих два соединенных между собой массива: на хр. Хордъюс (Северохордъюсский массив) и в истоках р. Хулга (Южнохордъюсский массив). Более крупный из них Южнохордъюсский - в восточной части представлен апогаббровыми клинопироксенитовыми и двупирок-сенитовыми кристаллическими сланцами. В центральной части преобладают амфиболиты по грану-литам основного состава. В небольшом количестве отмечаются эклогиты. Западная часть массива сложена гранат-глаукофановыми, эпидот-глаукофано-выми и эпидот-альбит-хлорит-актинолитовыми сланцами, являющимися продуктами диафтореза перечисленных выше высокотемпературных пород.
Породы хордъюсского комплекса имеют следующие значения плотностей (рис. 2, т. 23-26): 2.8-
3.22 г/см3 при стср, равной 2.97 г/см3, у клинопирок-сенитовых и двупироксенитовых кристаллосланцев; 2.89-3.01 г/см3 при стср равной 2.99 г/см3 у амфиболитов; стср - 2.94 г/см у гранат-глаукофановых и эпидот-альбит-хлорит-актинолитовых сланцев; 2.752.99 при стср, равной 2.87 г/см3, у эпидот-глаукофа-новых сланцев.
Породы характеризуются относительно небольшими вариациями значений магнитной восприимчивости. Среднее значение этого параметра у пироксеновых кристаллостанцев 50*10'6 СГС. Более низкое значение магнитной восприимчивости имеют продукты диафтореза высокотемпературных пород (ж - 26-31*10'6 СГС).
Малыкский комплекс расположен на восточном склоне Полярного Урала в бассейне р. Щучья. По описанию А.П. Казака [10], этот комплекс представлен гнейсо-габбро-амфиболитами, являющимися продуктами метаморфических преобразований габбро-норитов или габбро-гнейсов, которые в свою очередь являются ультравысокотемператур-ными метаморфическими породами (гранулитами основного состава). Пользуясь терминологией метаморфических пород (которыми и являются описываемые образования), малыкский комплекс сложен в основном двупироксеновыми кристаллослан-цами и их амфиболизированными разностями. На западе у контакта с гипербазитами массива Сыум-Кеу кристаллосланцы замещены гранатовыми и цоизитовыми амфиболитами.
Породы малыкского комплекса характеризуются следующими плотностями: 2.79-3.15 г/см3 при стср, равной 2.97 г/см3, у двупироксеновых кристаллических сланцев; 3.05-3.18 г/см3 при стср, равной
з.12 г/см3, у амфиболизированных гранулитов основного состава ; 2.88-3.12 г/см3 при стср равной 3.0 г/см3 у амфиболитов (рис.2, т.27-29).
Магнитная восприимчивость у двупироксено-вых кристаллосланцев в малыкском комплексе существенно выше, чем в хордъюсском и варьирует в пределах 2535*10'6-3825*10'6 ед. СГС (см. таблицу). Высокое значение ж в этих породах связывается с титаномагнетитом, содержание которого достигает 7% [10]. Продукты метаморфического изменения кристаллосланцев в сравнении с исходными породами имеют магнитную восприимчивость на один-два порядка ниже (36*10'6-402*10'6 ед. СГС). Это может быть обусловлено замещением титаномагнетита ильменитом, а при более низкотемпературных преобразованиях - титанитом. При этом повышение содержание железа в породах отмечается при замещении пироксенов роговой обманкой и гранатом.
В целом для описанных выше пород, грану-лит-метабазитовых комплексов характерно отсутствие плотностной дифференциации при широком спектре значений магнитной восприимчивости (рис.3, в).
Выводы
Результаты проведенного петрофизического исследования по изучению и выявлению корреляционных зависимостей физических свойств (плотности и магнитной восприимчивости) показали, что наиболее отчетливо породы полиметаморфических комплексов севера Урала дифференцированы по плотности. Степень плотностной дифференциации зависит от петрографических особенностей пород
и, очевидно, определяется, в первую очередь, составом протолитов. Среди пород, слагающих поли-метаморфические комплексы севера Урала, повышенную плотность относительно протолитов могут иметь только эклогиты (богатые породообразующим минералом, имеющим аномально высокую плотность - гранатом). Наложенные локальные процессы (гранитизация, диафторез) могут привести к некоторому снижению плотности пород. Магнитная
восприимчивость полиметаморфических образований является менее стабильной их характеристикой. Магнитные свойства пород при полиметаморфизме могут сильно изменяться. Гранитизация, как правило, приводит к снижению магнитной восприимчивости пород. Процессы низкотемпературного диафтореза чаще всего сопровождаются повышением магнитной восприимчивости метабазитов. При наложенном средне-высокотемпературном диа-фторезе магнитная восприимчивость метабазитов, напротив, может снижаться, как это установлено для пироксеновых кристаллосланцев малыкского комплекса.
На основании анализа степени дифференциации физических свойств пород в полиметамор-фических комплексах выделяется три различных петрофизических типа разрезов: сильно-, средне- и слабодифференцированных.
Сильнодифференцированный петрофизиче-ский разрез характерен для высокобарических метаморфических комплексов (марункеуского на Полярном Урале и неркаюского на Приполярном Урале). Средние значения плотности пород находятся в интервале 2.65-3.32 г/см3. Значения плотности и магнитной восприимчивости пород имеют прямую пропорциональную зависимость. Плотность и магнитная восприимчивость в этих комплексах снижаются вверх по разрезу, что связано с увеличением доли кислых пород.
Среднедифференцированный петрофизиче-ский разрез образуют гнейсо-мигматитовые комплексы (няртинский на Приполярном Урале и хар-бейский на Полярном Урале). Средние значения плотности пород - 2.61-2.97 г/см3. Плотность в гнейсо-мигматитовых комплексах, как и в высокобарических образованиях, снижается вверх по разрезу в соответствии с увеличением доли кислых разностей, а также более интенсивным проявлением в них процессов гранитизации. Учитывая существенные различия в строении нижних и верхних частей разрезов, дефицит плотности между ними составляет от 0.13 до 0.18 г/см3. Значения плотности и магнитной восприимчивости пород обнаруживают слабую, обратно пропорциональную зависимость, что связано, в основном, с уменьшением плотности метабазитов (при одновременном увеличении их магнитной восприимчивости) при низкотемпературном диафторезе.
Слабодифференцированный петрофизиче-ский разрез свойственен гранулит-метабазитовым комплексам (хордъюсскому и малыкскому на Полярном Урале). Средние значения плотности пород -2.94-3.12 г/см3. Отсутствие плотностной дифференциации по латерали и по разрезу позволяет при интерпретации гравитационных полей рассматривать малыкский и хордъюсский гранулит-метабази-товые комплексы как монолитные блоки. Магнит-
ная восприимчивость пород в этих комплексах не зависит от плотности. Она может варьировать в широких пределах, что связано с разным (иногда высоким, до 7.0 об. %) содержанием титаномагне-тита.
Учет установленных различий в петрофизи-ческих характеристиках пород, слагающих полиме-таморфические комплексы севера Урала, а также выявленные особенности закономерного изменения этих параметров при полиметаморфизме, должны послужить важной основой для повышения достоверности результатов в дальнейших исследованиях, связанных с геологической интерпретацией физических полей (гравитационного и магнитного) при изучении глубинного строения территории Севера Урала.
Работа выполнена при поддержке Программы фундаментальных исследований РАН № 12-И-5-2-22, 12-У-5-1011.
Литература
1. Ананьева Е.М., Горонович Е.Б. и др. Методические рекомендации по интерпретации геофизических данных при крупномасштабном геологическом картировании. Свердловск: Урал-геология, 1983. 301 с.
2. Ананьева Е.М., Винничук Н.Н. и др. О плотности пород востока Урала и фундамента Западно-Сибирской платформы. Екатеринбург: УрО РАН, 2008. 114 с.
3. Запорожцева И.В., Пыстин А.М. Строение до-фанерозойской литосферы европейского Северо-Востока России. СПб.: Наука, 1994. 112 с.
4. Лыюрова (Пономарева) ТА. Глубинное строение Полярного Урала: Автореф. дис. ... канд. геол.-мин. наук. Сыктывкар, 1997. 16 с.
5. Пыстин АМ. Полиметаморфические комплексы западного склона Урала. СПб.: Наука, 1994. 112 с.
6. Литосфера Тимано-Североуральского региона: геологическое строение, вещество, геодинамика, минерагения / А.М Пыстин, Л.В. Мах-лаев, А.И. Антошкина и др.: Сыктывкар: Геопринт, 2008. 234 с.
7. Пыстина Ю.И., Пыстин А.М. Цирконовая летопись уральского докембрия. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 168 с.
8. Стратиграфические схемы Урала (докембрий, палеозой). Екатеринбург, 1993.
9. Ленных В.И. Доуралиды зоны сочленения Восточно-Европейской платформы. Метаморфизм и тектоника западных зон Урала. Свердловск, 1984. С. 21-42.
10. Петрология и метаморфизм древних офио-литов (на примере Полярного Урала и Западного Саяна) / Н. Л. Добрецов, Ю. Е. Мол-дованцев, А. П. Казак и др. М.: Наука, 1977. 218 с.
Статья поступила в редакцию 26.11.2013.
