CC BY
11
Арктический вектор геологических исследований Arctic vector of geological research
УДК 552. 5 DOI: 10.19110/2221-1381-2018-3-17-25
допаяеозойские песчаники полярного урала
Н. Ю. Никулова
Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар
Nikulova@geo.komisc.ru
Приведены результаты изучения и сравнения петрохимических характеристик допалеозойских песчаников хребтов Оченырд и Енганепэ. Сходство характеристик песчаников верхнерифейской очетвисской свиты и базальной части верхневендско-нижнекем-брийской еганепэйской свиты позволяет считать эти отложения фациальными аналогами. Прослежено постепенное увеличение в составе песчаников енганепэйской свиты доли рециклированного материала измененных в коре выветривания метатерригенных пород. Установлены различия в обстановках и источниках обломочного материала, повлиявшие на формирование состава песчаников базальной и верхней частей разреза еганепэйской свиты.
Ключевые слова: песчаник, химический состав, обломочный материал, источники сноса, область образования, условия осадконакопления.
pre-paledzdic sandstones of the polar urals
N. Yu. Nikulova
Institute of Geology of Komi SC UB RAS, Syktyvkar
Nikulova@geo.komisc.ru
We studied and compared the chemical characteristics of Pre-Paleozoic sandstones of the Ochenyrd and Enganepe ridges. The similarity of characteristics of sandstones from Upper Riphean Ochetyvisskaya Formation and from the basal part of Upper Vendian-Lower Cambrian Enganepe Formation allows considering these deposits as facies analogues. In the composition of sandstones of Enganepe Formation we traced a gradual increase of recycled material from metaterrigeneous rocks altered in the weathering crust. We found differences in the conditions and sources of detrital material, which affected the formation of sandstone composition of the basal and upper parts of the section of Enganepe Formation.
Keywords: sandstone, chemical composition, detrital material, source areas, area of formation, sedimentation conditions.
Введение
В геологическом строении Полярного Урала образования фундамента представлены вулканогенно-терригенными комплексами, в которых значительная часть разрезов приходится на вулканогенно-терри-генные и терригенные вулканомиктовые псаммиты, в составе которых наряду с вулканомиктовой компонентой присутствует обломочный материал уже сформированных интрузивных образований и блоков континентальной коры. Изучение лито лого-геохимических и минералогических особенностей псаммитов позволяет определить состав источников обломочного материала, климатические условия выветривания разрушавшихся пород, климатические и динамические условия, сопровождавшие накопление исходного осадка, и последовательность постдиагенетиче-ских преобразований, сформировавших современный облик пород.
Вулканогенно-осадочные и вулканогенные позд-нерифейско-вендские образования хр. Оченырд, в настоящее время объединенные в бедамельскую серию, во второй половине XX века считались кембрийскими и разными авторами расчленялись на основании локальных петрологических особенностей на различные местные стратиграфические подразделения, возраст, объем, последовательность и названия которых менялись в зависимости от убеждений авторов. Последний этап изучения геологического строения района прове-
ден в ходе геологической съёмки ГДП-20081. По ее результатам в Оченырдском районе бедамельская серия разделяется на две свиты: верхнерифейскую очетывис-скую, в нижней части сложенную вулканитами основного состава, вверх по разрезу сменяющимися вулка-ногенно-осадочными и осадочными вулканомикто-выми породами, и верхнерифейско-вендскую лядгей-скую, представленную преимущественно вулканитами кислого и среднего состава. Отложения, относящиеся к енганепэйской свите, или ее возрастные аналоги в этом районе отсутствуют.
Вопросы строения, состава и стратиграфической принадлежности енганепэйской свиты были рассмотрены Б. А. Дембовским в ряде фондовых отчетов по результатам геолого-съемочных и опытно-методических работ и публикаций печати [1, 2]. Стратиграфическое положение и возраст енганепэйской свиты определен на основе миикрофитолитов венда. Абсолютный возраст енганепэйской свиты, перекрывающей ее манитанырдской серии и их структурно-тектоническое положение установлены Н. Б. Кузнецовым и соавторами по результатам изучения детритных цирконов [3, 4].
В ходе изучения допалеозойских терригенных и вулканогенно-терригенных образований в различных
1 Геологическое доизучение масштаба 1:200 000 листа R-41-XXXV, XXXVI (Кара-Силовская площадь) / Д. В. Зархидзе и др. Сыктывкар, 2008.
районах Полярного Урала мы обратили внимание, что ритмично построенная терригенная толща в составе верхнерифейской очетывисской (ЯРзос) свиты по строению и литологическим характеристикам слагающих ее пород сходна с флишоидными образованиями верхне-вендско-раннекембрийской енганепэйской (У2-^еп) свиты. Ранее этот факт отмечали Л. И. Ефанова и соавторы, изучавшие перспективы золотоносности Енганепэйско-Манитанырдского района2.
Сопоставление литолого-геохимических характеристик позднепротерозойских и вендско-ранне-кембрийских отложений, развитых на хр. Оченырд и Енганепэ, позволяет выявить особенности и закономерности осадконакопления важного рубежа геологического развития территории, предшествовавшего глобальной перестройке структурно-тектонического плана региона, уточнить стратиграфическое положение и фациальную принадлежность верхне-докембрийских толщ хр. Оченырд. В обоих случаях перекрывающими являются терригенные отложения манитанырдской (63-О1ШП) серии с фрагментарно сохранившимися в основании образованиями древней метаморфизованной коры выветривания. Прикладное значение изучения допалеозойских псаммитов обусловлено тем, что они являются источником вещества для терригенных толщ манитанырдской серии (бз—О^шп), в том числе золотоносных.
Объект и методы исследования
Объектом исследования являются песчаники верхней части (руч. Изъя-Вож, западный склон) и основания (р. Енганеяха, восточный склон) енганепэй-ской свиты в южной части хр. Енганепэ, описанные и опробованные автором, и позднерифейско-венд-ской очетывисской свиты хр. Оченырд из коллекций А. А. Соболевой и Т. С. Каневой (рис. 1).
В нижней части разреза очетывисская свита сложена базальтами, андезибазальтами, андезитами и их туфами и кластолавами с редкими прослоями ту-фоалевролитов и туфопесчаников. Вверх по разрезу преобладающими становятся чередующиеся обломочные (вулканогенно-обломочные) псаммиты, алевролиты и сланцы, слагающие седиментацион-ные ритмы мощностью до 1 м. Мощность флишо-идного разреза достигает нескольких сотен метров. Слабометаморфизованные песчаники характеризуются бластопсаммитовой структурой, сланцеватой текстурой, образованной ориентировкой слюдистых минералов в составе порового, реже базального цемента. Преимущественно неокатанные и слабоокатанные обломки представлены кварцем, плагиоклазом, в том числе частично замещенным карбонатом и калиевым полевым шпатом. Обломки пород представлены единичными зернами кварц-полевошпатовой мелкокристаллической породы. В нескольких шлифах встречены зерна фрамбоидального пирита [5].
Енганепэйская (У2-6еп) свита представлена толщей ритмичного переслаивания аргиллитов, алевролитов и тонкозернистых песчаников. Слабомета-
2 Прогнозно-поисковые работы на золото в пределах хр. Манитанырд и Енганэ-Пэ (Республика Коми): Отчет / Ефанова Л. И. и др. Сыктывкар, 2009.
к а р с к
I
II
3 III
Рис. 1. Схема расположения изученных разрезов. Условные обозначения: I — нижнепалеозойские отложения; II — доор-довикские отложения; III — участки проведения исследований: 1 — хр. Оченырд; 2 — р. Енганеяха.; 3 — руч. Изъя-Вож
Fig. 1. Location map of sections studied. Legend: I — Lower Paleozoic deposits; II — Pre-Ordovician deposits; III — areas of researches: 1 — Ochenyrd Ridge; 2 — Engane-Yaha River; 3 — Izya-Vozh Stream
морфизованные тонко - и мелкозернистые песчаники, залегающие в основании седиментационных ритмов, имеют бластопсаммитовую структуру, массивную или полосчатую, с элементами сланцеватой текстуру. Угловатый или слабоокатанный обломочный материал представлен зернами полевого шпата и кварца. Редкие обломки пород представлены микрокварцитами, глинисто-кремнистыми или кремнисто-глинистыми сланцами. Поровый и базальный цемент сложен микрочешуйчатым агрегатом гидрослюды и хлорита, содержит неправильной формы скопления тонкодисперсного углистого вещества. Многочисленные мельчайшие округлые зерна пирита равномерно рассеяны или образуют кучные скопления.
Диагенетический фрамбоидальный пирит, образование которого является результатом взаимодействия растворенного железа и биогенного сероводорода в условиях свободного доступа растворенного сульфат-иона, обнаружен в песчаниках обеих рассматриваемых свит. Присутствие такого пирита свидетельствует о сходстве условий формирования отложений на этапе седименто- и диагенеза.
В настоящей работе использованы данные о составе пород верхней части разреза енганепэйской свиты и очетывисских отложений, приведенные в соответствующих публикациях [5, 6], дополненные новыми данными, в том числе по нижним горизонтам енга-нэпейской свиты, полученными автором в результате полевых работ 2017 г., а также предоставленными А. А. Соболевой.
Петрографический состав песчаников изучался в прозрачных шлифах. Содержания породообразующих оксидов определялись весовым химическим методом в лаборатории ЦКП «Геонаука» Института геологии Коми НЦ УрО РАН (г. Сыктывкар). Для интерпретация результатов химических анализов использованы петрохимические модули и индикаторные соотношения породообразующих оксидов [7, 8, 11—19].
Геохимическая характеристика песчаников
Содержания главных породообразующих оксидов, литохимические модули и индикаторные соотношения, использованные для характеристики отложений и реконструкции условий их образования, приведены в табл. 1 и 2.
На диаграмме ^0—^20 [7] в поле граувакк попали фигуративные точки псаммитов очетывисской свиты и основания енганепэйской свиты, что объясняется значительным вкладом в формирование их состава магматических пород с натриевым типом щелочности (рис. 2, а). Исключение составили две точки песчаников из этих разрезов, расположенные в поле
Таблица 1. Содержание породообразующих оксидов в метапесчаниках. мае. % Table 1. Content of rock-forming oxides in metasandstones, wt.%
N п/п N обр. Sample No. SiO2 T1O2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 ппп poi Сумма Total
1 PU 15-20 67,40 1,08 14,38 0,95 5,99 0,07 1,90 0,52 3,27 1,17 0,11 2,94 99,78
2 PU 15-21 67,90 1,03 13,29 0,62 5,71 0,07 1,98 1,30 2,60 1,43 0,09 3,15 99,17
3 PU 15-22 66,52 0,97 14,42 0,79 5,38 0,06 2,17 0,60 3,79 1,19 0,11 2,85 98,85
4 PU 15-24 70,52 0,88 12,15 0,77 5,44 0,06 1,99 0,40 1,94 1,60 0,08 3,14 98,96
5 PU 15-26 67,65 0,87 14,65 0,09 5,49 0,07 1,83 0,91 2,70 1,64 0,09 3,35 99,34
6 PU 15-49 61,05 0,92 18,13 1,32 6,21 0,06 2,92 0,18 2,10 2,74 0,12 4,17 99,92
7 PU 15-51 60,03 0,79 15,77 0,98 5,45 0,13 2,45 3,51 2,16 1,70 0,08 6,35 99,40
8 PU 15-52 64,74 0,82 15,72 0,84 6,05 0,06 2,61 0,18 3,85 1,33 0,09 3,24 99,52
9 PU 15-46 68,38 0,89 13,93 1,09 4,94 0,07 1,83 1,04 2,76 1,31 0,11 3,25 99,60
10 PU 15-47 68,56 0,99 14,36 1,15 4,91 0,08 1,76 0,94 2,26 1,78 0,10 3,20 100,08
11 227 69,52 0,51 14,28 2,74 1,65 0,04 0,73 2,18 4,58 1,30 0,14 2,32 100,00
12 101 59,12 1,01 20,12 2,27 4,44 0,055 2,68 0,30 0,18 4,99 0,120 4,87 100,16
13 102 62,50 0,81 18,72 2,14 4,29 0,056 2,36 0,30 0,19 4,37 0,088 4,52 100,34
14 103 58,88 1,02 19,76 2,14 4,94 0,068 2,83 0,40 0,40 4,71 0,130 4,89 100,17
15 104 60,02 0,86 20,20 2,05 4,39 0,062 2,51 0,40 0,86 4,24 0,094 4,63 100,32
16 105 60,04 1,10 18,73 2,14 5,01 0,067 2,91 0,55 0,93 3,87 0,290 4,68 100,32
17 106 57,82 0,98 20,19 2,43 4,25 0,063 2,51 0,67 1,16 4,28 0,110 5,31 99,77
18 107 62,06 0,97 19,02 1,82 3,59 0,043 2,37 0,40 0,80 4,36 0,100 4,80 100,33
19 108 62,04 0,85 18,54 2,71 3,41 0,043 2,13 0,30 1,24 3,89 0,068 5,15 100,37
20 109 60,76 0,84 19,10 2,79 3,59 0,047 2,28 0,30 1,28 3,94 0,088 5,10 100,12
21 115 61,71 0,7 18,28 3,12 3,2 0,042 2,15 0,2 1,69 3,6 0,079 5,32 ####
22 29-1 62,06 0,83 16,08 0,73 6,72 0,110 2,80 0,87 2,65 1,82 0,15 4,48 99,30
23 29-2-1 63,56 0,78 15,52 0,87 6,96 0,120 2,63 0,87 2,80 1,37 0,12 4,22 99,82
24 29-3-1 64,09 0,86 16,48 0,90 6,23 0,081 2,45 0,52 2,61 1,98 0,14 3,84 100,18
25 30-1-1 59,81 0,93 19,02 1,07 5,94 0,092 3,05 0,30 2,21 3,04 0,13 4,54 100,13
26 30-3-1 60,62 0,99 17,65 1,21 6,52 0,09 2,96 0,40 2,33 2,44 0,17 4,49 99,87
27 30-4-1 64,93 0,85 16,22 0,80 6,22 0,077 2,55 0,30 2,76 1,82 0,13 3,79 100,45
28 32-1-1 66,26 0,82 15,06 0,92 5,60 0,075 2,36 0,64 2,83 1,61 0,37 3,56 100,11
29 32-2-1 63,94 0,88 15,85 0,46 6,42 0,100 2,65 0,87 3,01 1,67 0,14 3,94 99,93
30 32-3-1 64,86 0,70 13,83 0,11 6,82 0,140 2,41 2,13 2,98 0,98 0,09 4,69 99,74
31 39 61,45 0,88 17,76 1,35 5,98 0,09 2,75 0,30 3,08 2,12 0,11 4,06 99,93
6,On
граувакки a
5,0-
4,0- * 1
Д / • 2
3,0- 'a'/ 3
2,0- & / д • д/
/ о
1,0- X <5>o
/ аркоты ° Оэ
/ о
0 ■ / О о
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
к,о
-1,5
ь
Fc-гл I п шеты й еланеи Ft- ....... /
сланец / а] с i 1 К Нуриевым J Сублншг I аре,«,,
я Арки! / Cyiwipiavi I
• 1 1
Д
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
log(SiO,/Al,0,)
Рис. 2. Классификационные диаграммы: a — K2O—N2O (по: [7]); b — log(Fe2O3/K2O)—log(SiO2/Al2O3) (по:[16]). Условные обозначения: 1—3 разрезы: 1 — хр. Оченырд, 2 — р. Енганеяха, 3 — руч. Изъя-Вож
Fig. 2. Classification diagrams: a — K2O—N2O (according to: [7]); b — log(Fe2O3/K2O)-log(SiO2/AI2O3) (according to:[16]). Legend: 1—3 sections: 1 — Ochenyrd Ridge; 2 — Engane-Yaha River; 3 — Izya-Vozh Stream
Таблица 2. Индикаторные соотношения и модули Table 2. Indicator ratios and modules
№ п/п № обр. Sample No. log (Na20 /K,0) log (Si02/ A1,0,) log (Fe203/ K,0) F1 F2 F3 F4 K20/ Na20 Si02/ AI2O3 AW Si02 Fe203+ MgO CIA ICV CIW Fe/ Mn (Fe+Mn) /Ti А1/ (Al+Fe +Mn) K20/ ai2O3 HKM ГМ TM
1 PU 15-20 0,45 0,67 -0,09 0,64 -0,93 -3,25 -0,89 0,36 4,69 0,21 2,85 65 1,00 69 90,41 6,68 0,61 0,08 0,31 0,33 0,08
2 PU 15-21 0,26 0,71 -0,36 0,22 -1,19 -3,06 -0,24 0,55 5,11 0,20 2,60 62 1,13 67 89,48 6,53 0,61 0,11 0,30 0,31 0,08
3 PU 15-22 0,50 0,66 -0,18 1,17 0,26 -3,11 -1,13 0,31 4,61 0,22 2,96 63 1,10 66 102,85 6,63 0,64 0,08 0,35 0,32 0,07
4 PU 15-24 0,08 0,76 -0,32 -0,58 -1,13 -3,28 -0,13 0,82 5,80 0,17 2,76 68 1,02 76 101,86 7,38 0,59 0,13 0,29 0,27 0,07
5 PU 15-26 0,22 0,66 -1,27 0,41 -1,66 -3,06 -1,28 0,61 4,62 0,22 1,92 65 0,94 71 73,69 7,16 0,65 0,11 0,30 0,31 0,06
6 PU 15-49 -0,12 0,53 -0,32 0,34 -2,53 -2,17 0,43 1,30 3,37 0,30 4,24 73 0,89 83 109,98 8,29 0,65 0,15 0,27 0,44 0,05
7 PU 15-51 0,10 0,58 -0,24 0,59 -1,33 -3,93 -0,74 0,79 3,81 0,26 3,44 57 1,25 61 44,70 8,47 0,65 0,11 0,24 0,39 0,05
8 PU 15-52 0,46 0,61 -0,20 1,36 -0,73 -3,46 -1,26 0,35 4,12 0,24 3,45 66 1,04 70 107,40 8,79 0,63 0,08 0,33 0,36 0,05
9 PU 15-46 0,32 0,69 -0,08 0,23 -0,56 -3,63 -1,35 0,47 4,91 0,20 2,92 64 1,03 68 72,34 6,87 0,64 0,09 0,29 0,31 0,06
10 PU 15-47 0,10 0,68 -0,19 -0,41 -1,50 -2,73 -0,58 0,79 4,77 0,21 2,91 66 0,96 73 71,36 6,18 0,65 0,12 0,28 0,31 0,07
11 101 -1,44 0,47 -0,34 -1,71 -4,40 2,25 3,37 27,72 2,94 0,34 4,95 76 0,79 98 97,92 6,07 0,72 0,25 0,26 0,47 0,050
12 102 -1,36 0,52 -0,31 -1,93 -4,54 1,38 2,49 23,00 3,34 0,30 4,50 77 0,75 98 92,50 7,28 0,71 0,23 0,24 0,42 0,043
13 103 -1,07 0,47 -0,34 -1,33 -4,20 1,80 3,27 11,78 2,98 0,34 4,97 75 0,83 96 85,60 6,51 0,70 0,24 0,26 0,47 0,052
14 104 -0,69 0,47 -0,32 -1,26 -4,07 1,05 2,09 4,93 2,97 0,34 4,56 75 0,77 93 84,50 6,94 0,73 0,21 0,25 0,46 0,043
15 105 -0,62 0,51 -0,26 0,20 -1,55 1,11 3,34 4,16 3,21 0,31 5,05 74 0,90 91 87,91 6,10 0,69 0,21 0,26 0,45 0,059
16 106 -0,57 0,46 -0,25 -1,03 -3,13 1,57 2,45 3,69 2,86 0,35 4,94 72 0,84 90 83,64 6,13 0,72 0,21 0,27 0,48 0,049
17 107 -0,74 0,51 -0,38 -1,54 -3,01 2,35 3,11 5,45 3,26 0,31 4,19 74 0,80 93 101,11 5,10 0,75 0,23 0,27 0,41 0,051
18 108 -0,50 0,52 -0,16 -1,66 -2,76 1,79 2,22 3,14 3,35 0,30 4,84 73 0,81 91 106,17 6,11 0,74 0,21 0,28 0,41 0,046
19 109 -0,49 0,50 -0,15 -1,39 -2,68 1,59 2,17 3,08 3,18 0,31 5,07 73 0,82 91 101,66 6,47 0,73 0,21 0,27 0,43 0,044
20 115 -0,39 0,53 -0,16 -1,25 -1,97 -0,51 058 2,44 3,37 0,30 5,02 73 0,85 88 104,28 6,93 0,73 0,2 0,28 0,41 0,04
21 29-1 0,16 0,59 -0,40 1,25 -1,34 -2,78 0,22 0,69 3,86 0,26 3,53 67 1,03 73 63,19 9,59 0,61 0,11 0,28 0,39 0,052
22 29-2-1 0,31 0,61 -0,20 1,08 -1,78 -3,93 -0,69 0,49 4,10 0,24 3,50 67 1,03 71 60,41 10,65 0,59 0,09 0,27 0,38 0,050
23 29-3-1 0,12 0,59 -0,34 0,85 -2,08 -2,28 0,02 0,76 3,89 0,26 3,35 69 0,93 76 80,78 8,68 0,63 0,12 0,28 0,38 0,052
24 30-1-1 -0,14 0,50 -0,45 0,50 -2,30 -0,75 1,41 1,38 3,14 0,32 4,12 72 0,90 82 68,83 7,78 0,67 0,16 0,28 0,45 0,049
25 30-3-1 -0,02 0,54 -0,30 0,88 -1,60 -2,96 0,07 1,05 3,43 0,29 4,17 71 0,95 79 74,91 8,03 0,64 0,14 0,27 0,42 0,06
26 30-4-1 0,18 0,60 -0,36 0,87 -1,77 -1,93 0,50 0,66 4,00 0,25 3,35 70 0,93 76 84,27 8,70 0,63 0,11 0,28 0,37 0,052
27 32-1-1 0,24 0,64 -0,24 2,57 0,78 -2,87 -0,44 0,57 4,40 0,23 3,28 67 1,01 72 79,07 8,25 0,64 0,11 0,29 0,34 0,054
28 32-2-1 0,26 0,61 -0,56 1,32 -1,30 -2,84 -0,13 0,55 4,03 0,25 3,11 66 1,04 71 65,35 8,50 0,62 0,11 0,30 0,37 0,056
29 32-3-1 0,48 0,67 -0,95 1,32 -1,77 -3,28 -0,21 0,33 4,69 0,21 2,52 58 1,23 61 48,39 11,13 0,58 0,07 0,29 0,33 0,051
30 39 0,16 ,54 -0,20 0,85 -1,51 -3,06 -0,81 0,69 3,46 0,295, 4,1 69 0,95 76 69,11 8,44 0,65 0,12 0,29 0,44 0,05
аркозов вблизи линии разграничения. Все точки песчаников из кровли енганепэйской свиты попали в поле аркозов.
Фигуративные точки на диаграмме 1о§^е20з/^0) — 1о£(Б102/Л120з) [16] расположены на границе глинистых сланцев и вакков, в поле вакков, аркозов на границе с вакками и вне выделенных полей (рис. 2, Ь; табл. 2). При этом существенно калиевые песчаники из верхней части разреза, на диаграмме ^0—^20 попавшие в область аркозов, оказались на границе глинистых сланцев и вакков. Такое положение точек обусловлено высокой глиноземистостью содержащих песчаников с существенно слюдистым цементом (табл. 1).
На диаграмме Р3—Р4 [19], позволяющей охарактеризовать источники поступления обломочного ма-
Рис. 3. Положение точек составов песчаников на диаграмме F3—F4 (по: [19]). Условные обозначения — на рис. 2
Fig. 3. Position of points of sandstone compositions on diagram F3—F4 (according to: [19]). See legend in Fig. 2
териала, фигуративные точки псаммитов очетывис-ской свиты и нижних горизонтов енганепэйской свиты сконцентрированы вблизи границы полей изверженных пород среднего и основного состава (рис. 3). Точки псаммитов верхней части енганепэйской свиты группируются в области богатых кварцем осадочных образований. Расположенная в этом поле точка песчаников из нижней части енганепэйской свиты соответствует образцу наиболее слюдистого песчаника.
По значениям гидролизатного модуля (ГМ) в соответствии с классификацией Я. Э. Юдовича и М. П. Кетрис [11] практически все песчаники относятся к типу сиаллитов, при том что большинство песчаников очетывисской свиты являются пониженно -гидролизатными породами, песчаники из нижней части енганепэйской свиты (р. Енганеяха) — нормально -гидролизатными, а из верхней чести енганепэйской свиты — повышенно-гидролизатными. Такая градация отражает степень седиментационной зрелости пород. Большая часть изученных псаммитов имеет значение НКМ меньше 0.3 (рис. 4, а), что является, по данным Я. Э. Юдовича и М. П. Кетрис, критерием присутствия в породе неизмененного калиевого полевого шпата [11], в соответствии с которым максимальное количество вулканогенной примеси содержится в трех образцах песчаников очетывисской свиты.
Зависимость между щелочностью и титанисто-стью обратная — наименее гидролизатные породы являются наиболее титанистыми. По значению титанового модуля песчаники относятся к нормотитанистым [11] породам (табл. 2; рис. 4, b). Значение титанового модуля всех енганепэйских псаммитов близко к средним значениям для песчаных пород рифея, а четырех очетывисских незначительно превышают и близки к вулканомиктовым отложениям. Очевидно, что повышенная титанистость части песчаников очетывисской свиты обусловлена особенностями петрофонда и зависит от «субстратного» фактора — состава присутствующего в породах вулканогенного материала.
Значения индекса химического выветривания CIA [18], изменяющиеся в очетывисских песчаниках и песчаниках из основания енганепэйской свиты от 57 до 73, отражают периодические изменения климата. В песчаниках верхней части разреза енганепэйской
Рис. 4. Модульные диаграммы: а — ГМ—НКМ; b — НКМ—ТМ (по: [11]). Условные обозначения — на рис. 2 Fig. 4. Module diagrams: a — ГМ-НКМ; b — НКМ-ТМ (according to: [11]). See legend in Fig. 2
свиты CIA изменяются незначительно (73—77) и соответствуют обстановке гумидного климата в области размыта (табл. 2).
Индекс изменения состава ICV [14] для песчаников очетывисской свиты и нижней части енганепэй-ской свиты близок или превышает пороговое значение 1, характерное для незрелого обломочного материала, а для верхней части енганепэйской свиты составляет 0.77—0.82, что соответствует однородным, содержащим существенное количество глинистых минералов породам (табл. 2).
На диаграмме ICV—CIA [17] фигуративные точки песчаников выстраиваются в собственный тренд, направление которого отражает изменение соотношения гранитной и базальтовой составляющих и степень зрелости обломочного материала (рис. 5). Точки песчаников нижней части енганепэйской свиты и очеты-висской свиты занимают промежуточное положение между линиями, соответствующими составам размы-ваемыж основныгх и кислых пород, а точки песчаников кровли енганепэйской свиты располагаются вблизи базальтового тренда.
Рис. 5. Положение фигуративных точек песчаников на диаграмме ICV—CIA (по: [17])
Fig. 5. Position of figurative points of sandstones on ICV—CIA diagram (according to: [17])
Индексы выветривания С1Ш [15] большинства образцов песчаников очеты1висской и базальныж слоев енганепэйской свиты составляют 61—76 и соответствуют средней степени разложения исходных пород (табл. 2). По одному образцу песчаников из этих групп имеют значения С^>80, обусловленные значительным содержанием слюды в цементе. Максимальные значения индекса (до 98), соответствующие верхнему интервалу разреза енганепэйской свиты, указывают на вовлечение в область размыва территорий с развитой корой выветривания.
Минимальные значения соотношения Бе/Мп [8], используемого в качестве фациального индикатора для осадочных отложений, в песчаниках очеты-висской свиты и нижней части енганепэйской свиты составляют 44 и 48 и соответствуют мелководным морским отложениям (табл. 2). Большинство значений этого индикаторного соотношения для изученных песчаников соответствует породам, образование которыж проходило в прибрежно-морских условиях. Вещественным подтверждением мелководности бассейна являются отмечаемые всеми исследователями
знаки ряби на поверхностях напластования песчано-глинистыж сланцев из верхних частей седиментацион-ныж ритмов.
Титановый модуль (Ре+Мп)Д! [10] в интервале 6.07—11.13 и алюминиевый модуль Л1/(Л1+Ре+Мп) [13] в интервале 0.58—0.73 характеризуют породы как не содержащие примесь эксгалятивного материала (табл. 2).
Значения калиевого модуля К2О/Л12О3 [14] 0.07—0.25 соответствуют породам, сформированным преимущественно за счет рециклированного материала (табл. 2). Максимальные значения (0.21— 0.25) этого параметра характерны для песчаников верхней части разреза енганепэйской свиты, а минимальные (0.07—0.08) — для нижней части енгане-пэйской свиты и очетывисских песчаников. Низкие значения калиевого модуля К2О/Л12О3, отражающего степень переработки материала в области размыва, соответствуют наиболее измененным процессами химического выветривания отложениям. В нашем случае минимальные значения этого модуля в песчаниках нижней части енганепэйской свиты и очетывисской свиты объясняются малым содержанием калия в размываемых вулканитах с натриевым типом щелочности.
Для вышснения палегеодинамических условий формирования отложений построены диаграммы К20/Ш20—ВЮ2 [19] и Б1—Б2 [12], разграничивающие предполагаемые области осадконакопления на основании соотношений различных петрогенных оксидов (рис. 6).
На диаграмме 8Ю2—^0/Ка20 [19] большинство точек песчаников очетывисской свиты и нижней части енганепэйской свиты попали в поле океанических островных дуг, а точки песчаников из кровли енганепэйской свиты распределились между полями активной и пассивной континентальных окраин (рис. 6, а). На диаграмме Б1—Б2 [12] почти все точки оказались в поле активной континентальной окраины и две точки попали в поле континентальной вулканической дуги (рис. 6, Ь). На этих диаграммах выделяются две группы точек, одну из которых составляют песчаники очетывисской свиты и нижней части енганепэйской свиты, в составе которых преобладают продукты разрушения подстилающих вулканитов среднего/основного состава при возможном присутствии незначительного количества собственно вулканогенного материала. Отдельно на диаграмме расположены точки песчаников верхней части енганепэйской свиты. В их составе участвуют и другие источники обломочного материала, в том числе разрушавшиеся древние континентальные блоки.
Обсуждение результатов
Анализ индикаторныж соотношений, петрохими-ческих модулей и расположения фигуративныж точек составов песчаников на различных диаграммах показал сходство практически всех характеристик пород очетывисской свиты и нижних горизонтов енганепэй-ской свиты. Вещественным подтверждением сходства условий образования является присутствие в породах фрамбоидального пирита, максимальное количество
100
10
О
0,1
а
о
о
пассивные
о континентальные
окраины
\п О
. О
\ оо\
\ о \
ДдД \ активные
океанические \ континентальные
островные Хокраины
дуги
12
F2
о ■
-4 ■
b
пассивная
континентальная /
окраина
I океани-
! ческая
^{островная/
\ вулкани-
\ ческая V-A луга
""о 9 \ \
ЧРо
оэ<Р континентальная \
активная вулканическая дуга \
континентальная
окраина
50
60
70 80
SiO,
90
100
о
Fl
Рис. 6. Положение фигуративных точек составов песчаников на диаграмме: a — SiÜ2—K2O/Na2O (по:[19]); b — F1—F2
(по: [12]). Условные обозначения — на рис. 2
Fig. 6. Position of figurative points of sandstone compositions on diagram: a — SiO2 —K2O/Na2O (according to:[19]); b — F1—F2
(according to:[12]). See legend in Fig. 2
которого содержится в нижней части енганепэйской свиты.
На классификационныж и дискриминацион-ныж диаграммах фигуративные точки псаммитов из верхних горизонтов енганепэйской свиты образуют отдельную группу. На диаграммах, применяемых для реконструкции палеогеодинамических обстано-вок, фигуративные точки составов песчаников попадают в поля, соответствующие различным обста-новкам (рис. 6), при том что обе диаграммы отражают снижение тектонической активности в ходе накопления толщи енганепэйской свиты. Расположение фигуративных точек этих песчаников на диаграмме 8Ю2—К20/Ка20 зависит от смены источников обломочного материала — уменьшения влияния вулканитов и вовлечения в область размыва древних метаморфических пород континентальных блоков. По данным геологической съёмки, вулканиты, слагающие нижнюю часть очетывисской свиты, образовались в тыловых условиях островной дуги (Зархидзе и др., 2008 г.). Проводившие изотопное датирование детритных цирконов из песчаников основания енга-непэйской свиты в юго-западной части хр. Енганепэ Н. Б. Кузнецов и соавторы [3, 4] установили, что источниками позднерифейско-вендских цирконов, составляющих 65 % от изученных зерен, являются комплексы островодужных образований протоуралид-тиманид. Разрушение бедамельских вулканитов и формирование существенно вулканомиктовых тер-ригенных толщ енганепэйской свиты началось уже на фоне последних всплесков вулканической активности, возраст которой по цирконам составляет 552— 559 млн лет и совпадает с возрастом туфов из верхней части бедамельской серии [9]. Изотопное датирование детритных цирконов средней части разреза енга-непэйской свиты, проведенное А. А. Соболевой с соавторами, показало, что древние цирконы составляют лишь треть от изученного количества зерен [20]. За время накопления более чем километровой толщи енганепэйской свиты произошла постепенная стабилизация тектонического режима и смена источника
питания за счет постепенного вовлечения в область размыва территорий древних континентов, сложенных метаосадочными породами с развитыми корами выветривания.
Заключение
Обобщение полученных результатов позволяет сделать следующие выводы.
Петрохимические особенности песчаников оче-тывисской свиты и нижней части енганепэйской свиты имеют очевидное сходство. Терригенная часть верхнерифейской очетывисской свиты является фа-циальным и аналогом нижней (вендской) части енга-непэйской свиты, а учитывая особенности их состава и положения в разрезе, можно предположить синхронное или весьма близкое время накопления. Для подтверждения этого предположения необходимо проведение и/РЬ- датирования детритных цирконов из песчаников очетывисской свиты.
Песчаники очетывисской свиты и нижней части енганепэйской свиты формировались преимущественно за счет продуктов разрушения подстилающих вулканитов среднего/основного состава, возможно при участии незначительного количества собственно вулканогенного материала. В составе песчаников верхней части енганепэйской свиты заметную роль играли другие источники поступления обломочного материала, в том числе материал разрушавшихся древних континентальных блоков.
За время накопления енганепэйской свиты произошла постепенная смена тектонического режима, климатических условий и источников поступления обломочного материала. Петрохимические характеристики песчаников енганепэйской свиты отражают повышение снизу вверх по разрезу седиментационной зрелости осадка — от относительно железистых низкоглиноземистых, сложенных слабовыветрелым вул-каномиктовым материалом, до высокоглиноземистых слюдистых разновидностей, в которых преобладают рециклированные обломки метатерригенных пород,
измененных в коре выветривания, существовавшей на древнем континенте.
Работа выполнена по теме госзадания (ГР № АААА-А17-117121270034-3) при частичной финансовой поддержке Комплексной программы фундаментальных исследований УрО РАН (проект 18-5-5-31).
Литература
1. Дембовский Б. Я. Структурно-фациальная зональность и покровы Полярного Урала и Пай-Хоя: Автореф. ... дис. канд. геол.- мин. наук. М., 1985. 22 с.
2. Дембовский Б. Я., Дембовская З. П., Клюжина М. Л., Наседкина В. А. Новые данные по стратиграфии верхнего протерозоя и нижнего палеозоя западного склона севера Урала. Свердловск: УрО АН СССР, 1988. 62 с.
3. Кузнецов Н. Б., Куликова К. В., Удоратина О. В. Структурные особенности протоуралид поднятия Енгане-пэ (Полярный Урал) как отражение кембрийской коллизии Балтики и Арктиды // Докл. РАН. 2007. Т. 415. № 1. С. 77—82.
4. Кузнецов Н. Б., Натапов Л. М, Белоусова Е. А. и др. Первые результаты изотопного датирования детритных цирконов из кластогенных пород комплексов протоуралид-тиманид: вклад в стратиграфию позднего докембрия поднятия Енганепэ (запад Полярного Урала) // Докл. РАН. 2009. Т. 424. № 3. С. 363—368.
5. Никулова Н. Ю., Козырева И. В. Вещественный состав и особенности формирования метапсаммитов хребта Оченырд (Полярный Урал) // Известия УрО РАН. 2016. № 4. С. 101—111.
6. Никулова Н. Ю., Шмелева Л. А., Исаенко С. И. Лито-логические, минералогические и петрохимические особенности песчаников верхневендско-нижнекембрийской енганепэйской свиты (хр. Енганепэ, Полярный Урал) // Отечественная геология. 2017. № 3. С. 58—68.
7. Петтиджон Ф., Поттер П., Сивер Р. Пески и песчаники. Москва: Мир, 1976. 536 с.
8. Розен О. М., Журавлев Д. З., Ляпунов С. М. Геохимические исследования осадочных отложений Тимано -Печорской провинции // Разведка и охрана недр. 1994. № 1. С. 18—21.
9. Соболева А. А., Удоратина О. В., Кузнецов Н. Б., Миллер Е., Гроув М. Возраст покровной фации наиболее поздних вулканитов доуралид Полярного Урала по данным U-Pb-датирования цирконов // От минералогии до геохимии: Сборник научных трудов к 130-летию со дня рождения акад. А. Е. Ферсмана. АР Крым, 2013. С. 192—194.
10. Страхов Н. М. Проблемы геохимии современного океанского литогенеза. М.: Наука, 1976. 300 с.
11. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Основы литохимии. СПб.: Наука, 2000. 479 с.
12. Bhatia M. R Plate tectonic and geochemical composition of sandstones // The Journal of Geology. 1983. V. 91. № 6. P. 611—627.
13. Bostrom K. The origin and fate of ferromanganoan active ridge sediments / Stockholm Contrib. Geol. 1973. V. 27. No. 2. P. 148—243.
14. Cox R., Lowe D. R.. Controls of sediment composition on a regional scale: a conceptual review / J. Sed. Res. 1995. V. 65. P. 1—12.
15. Harnois L. The CIW index: a new chemical index of weathering / Sed. Geol. 1988. V. 55. No. 3/4. P. 319—322.
16. Herron M. M. Geochemical classification of terrigenous sands and shales from core or log date / J. Sed. Petrol. 1988. V. 58. P. 820—829.
17. Lee Y. I. Provenance derived from the geochemistry of late Paleozoic-early Mesozoic mudrocks of the Pyeongann Supergroup, Korea // Sedimentary Geology. 2002. V. 149. P. 219—235.
18. Nesbitt H. W, Young G. M. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites // Nature. 1982. V. 299. P. 715—717.
19.Roser B. P., Korsch R. J. Determination of tectonic setting of sandstone_mudstone suites using SiO2 content and K2O/Na2O ratio // The Journal of Geology. 1986, V. 94. № 5. P. 635—650.
20. Soboleva A. A., Udoratina O. V., Miller E. L, Grove M, Gehrels G. E. Magmatic source rocks for late Neoproterozoic-erly Cambian of the Enganepe Uplift, western Polar Urals/ abstracts AGU—2010/ 2010 AGU Fall meetting 13—17 December, San Francisco, California, USA, T. 31A—2134.
References
1. Dembovsky B. Ya. Strukturno-fatsialnayazonalnost ipok-rovy Polyarnogo Urala i Pai-Hoya (Structural facies zonality and cover of Polar Urals and Pay-Khoy): Extended abstract of PhD thesis. Moscow: 1985, 22 pp.
2. Dembovsky B. Ya., Dembovskaya Z. P., Klyuzhina M. L., Nasedkina V. A. Novye dannye po stratigrafii verhnego proterozoya i nizhnego paleozoya zapadnogo sklona severa Urala (New data on stratigraphy of Upper Proterozoic and Lower Paleozoic of western slope of north of Urals). Sverdlovsk, UrB USSR AS, 1988, 62 pp.
3. Kuznetsov N. B., Kulikova K. V., Udoratina O. V. Strukturnye osobennosti protouralid podnyatiya Engane-pe (Polyarnyi Ural) kak otrazhenie kembriiskoi kollizii Baltiki iArktidy (Structural features of protouralides of Engana-Pe Uplift (Polar Urals) as reflection of Cambrian collision of Baltics and Arctide). Doklady Earth Sciences, 2007, V. 415, No.1, pp . 77—82.
4. Kuznetsov N. B., Natapov L. M., Belousova E. A. et al. Pervye rezultaty izotopnogo datirovaniya detritnyh tsirkonov iz klas-togennyh porod kompleksovprotouralid-timanid: vklad v stratigrafi-yu pozdnego dokembriya podnyatiya Engane-Pe (zapad Polyarnogo Urala) (First results of isotope dating of detrital zircons from clas-togenous rocks of protouralide-timanide complexes: contribution to stratigraphy of Late Precambrian Engane-Pe uplift (western polar urals). Doklady Earth Sciences, 2009, V. 424, No. 3, pp. 363—368.
5. Nikulova N. Yu., Kozyreva I. V. Veschestvennyi sos-tav i osobennosti formirovaniya metapsammitov hrebta Ochenyrd (Polyarnyi Ural) (Material composition and features of formation of metapsammites of Ochenyrd Ridge (Polar Urals). Izvestiya UB RAS, 2016, No. 4, pp. 101—111.
6. Nikulova N. Yu., Shmeleva L. A., Isaenko S. I. Litologicheskie, mineralogicheskie i petrohimicheskie osobennosti peschanikov verhnevendsko-nizhnekembriiskoi enganapeiskoi svity (hr. Engane-Pe, Polyarnyi Ural) (Lithological, mineralogical and petrochemical features of sandstones of Upper Devonian-Lower Cambrian Engane-Pe suite (Engane-Pe ridge, Polar Urals). Otechestvennaya geologiya, 2017, No. 3, pp. 58—68.
7. Pettidzhon F., Potter P., Siver R. Peski i peschaniki (Sands and sandstones). Moscow: Mir, 1976, 536 pp.
8. Rozen O. M., Zhuravlev D. Z., Lyapunov S. M. Geochimicheskie issledovaniya osadochnych otlogeniy Timano-Pecherskoy provinzii (Geochemical studies of sedimentary deposits in the Timan-Pechora province). Razvedka Iochrana nedr (Exploration and protection of mineral resources). 1994, No 1, pp. 18—21.
9. Soboleva A. A., Udoratina O. V., Kuznetsov N. B., Miller E., Grouv M. Vozrastpokrovnoifatsiinaiboleepozdnih vul-kanitov douralid Polyarnogo Urala po dannym U-Pb datirovaniya
tsirkonov (Age of cover facies of the latest vulcanites of preuralides of Polar Urals according to U-Pb data of zircons). Beregovoe, AR Krym, 2013, pp. 192-194.
10. Strachov N. M. Problemy geochimii sovremennogo okeanskogo litogeneza (Problems of Geochemistry of modern oceanic lithogenesis). Moscow: Nauka, 1976, 300 p.
11. Yudovich Y. E., Ketris M. P. Osnovy litohimii (Basics of litochemistry). St. Petersburg, Science, 2000, 479 p.
12. Bhatia M.R. Plate tectonic and geochemical composition of sandstones. The Journal of Geology. 1983, V. 91, No. 6, pp. 611-627.
13. Bostrom K. The origin and fate of ferromanganoan active ridge sediments. Stockholm Contrib. Geol. 1973, V. 27, No. 2, pp. 148-243.
14. Cox R., Lowe D. R. Controls of sediment composition on a regional scale: a conceptual review. J. Sed. Res. 1995, V. 65, pp. 1-12.
15. Harnois L. The CIW index: a new chemical index of weathering. Sed. Geol. 1988, V. 55, No. 3/4, pp. 319-322.
16. Herron M. M. Geochemical classification of terrigenous sands and shales from core or log date. J. Sed. Petrol. 1988, V. 58, pp. 820-829.
17. Lee Y. I. Provenance derived from the geochemistry of late Paleozoic-early Mesozoic mudrocks of the Pyeongann Supergroup, Korea. Sedimentary Geology, 2002, V. 149, pp. 219-235.
18. Nesbitt H. W., Young G. M. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Nature, 1982, V. 299, pp. 715-717.
19. Roser B. P., Korsch R. J. Determination of tectonic setting of sandstone_mudstone suites using SiO2 content an-dK2O/Na2O ratio. The Journal of Geology. 1986, V. 94, No. 5, pp. 635-650.
20. Soboleva A. A., Udoratina O.V., Miller E. L., Grove M., Gehrels G. E. Magmatic source rocks for late Neoproterozoic-erly Cambian of the Enganepe Uplift, western Polar Urals/ abstracts AGU-2010/ 2010 AGU Fall meetting 13-17 December, San Francisco, California, USA, T. 31A-2134
