CC BY
5
УДК 552. 51(550.4) DOI:10.19110/geov.2021.12.3
Геохимические особенности нижнеордовикских отложений верховья р. Подчерем (Северный Урал)
Н. Ю. Никулова, О. В. Удоратина
Институт геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар nikulova@geo.komisc.ru, udoratina@geo.komisc.ru
В статье приведены результаты изучения вещественного состава нижнепалеозойских метатерригенных пород в зоне контакта между рифей-вендским комплексом доуралид и каледоно-герцинским комплексом уралид. Эти отложения являются наиболее перспективным объектом для поисков золотой и редкоземельно-редкометалльной минерализации в северной части Северного Урала. На основе геохимических данных установлено, что формирование слагающих разрез кварцитопесчаников и алевролитов проходило в условиях холодного климата в прибрежно-морской зоне пассивной континентальной окраины. Метаалевролиты и в меньшей степени кварцитопесчаники содержат неизмененную вулканокластику. Алевролиты унаследовали состав и геохимические особенности широко развитых в районе кислых вулканитов саблегорской свиты. Кварцитопесчаники отличаются лучшей сортировкой и зрелостью обломочного материала, а в их составе преобладают продукты размыва древних метаморфических образований. Основным фактором, влияющим на формирование состава отложений, являлось механическое разрушение слабовыветрелых в холодном климате метаморфических и магматических пород. Уровень содержания РЗЭ и характер их распределения типичен для осадочных пород, образованных в мелководных прибрежно-морских условиях при малоамплитудных колебаниях уровня моря. Накопление осадка проходило в бассейне со спокойным гидродинамическим режимом в непосредственной близости от источников терригенного материала.
Ключевые слова: метапесчаники,химический состав, обломочный материал, источники сноса,условия осадконакопления.
Geochemical features of the Lower Ordovician deposits at the Podcherem River source (Northern Urals)
N. Yu. Nikulova, O. V. Udoratina
Institute of Geology FRC Komi SC UB RAS, Syktyvkar
The article presents the results of studying the material composition of Lower Paleozoic metaterrigenous rocks in the contact zone between the Riphean-Vendian Preuralide complex and the Caledonian-Hercynian Uralide complex. These deposits are the most promising object for the search for gold and rare-earth-rare-metal mineralization in the northern part of the Northern Urals. Based on geochemical data, it was established that the formation of quartzite sandstones and siltstones composing the section took place in a cold climate in the coastal-marine zone of the passive continental margin. Metaaleurolites and, to a lesser extent, quartzite sandstones contain unchanged volcanoplastics. The siltstones inherited the composition and geochemical features of the acidic vol-canites of the Sablegorskaya formation, which are widely developed in the region. Quartzite sandstones are distinguished by the best sorting and maturity of the detrital material, and their composition is dominated by the products of erosion of ancient meta-morphic formations. The main factor influencing the formation of the sediment composition was the mechanical destruction of met-amorphic and igneous rocks that were slightly weathered in a cold climate. The level of REE contents and the nature of their distribution are typical for sedimentary rocks formed in shallow coastal-marine conditions with low-amplitude fluctuations in sea level. Sediment accumulation took place in a basin with a calm hydrodynamic regime in the immediate vicinity of sources of terrigenous material.
Keywords: metasandstones, chemical composition, clastic material, sources of drift, conditions of sedimentation.
Нижнепалеозойские отложения в зоне контакта между рифей-вендским комплексом доуралид и кале-доно-герцинским комплексом уралид, являющиеся наиболее перспективным объектом для поисков золотой и редкоземельно-редкометалльной минерализации, в северной части Северного Урала развиты в весьма ограниченном объеме. Представления о статигра-фической принадлежности перспективной в плане ме-таллогенического прогнозирования метаосадочной толщи, отнесенной к тельпосской свите нижнего ордовика, основываются на ее несогласном залегании на
рифейских породах. Актуальность литолого-геохими-ческого изучения палеонтологически неохарактеризо-ванных метатерригенных толщ обусловлена отсутствием данных об их вещественном составе и геохимических особенностях. Основными задачами проведенного исследования являются выявление геохимических параметров, позволяющих установить генетическую принадлежность и источники поступления терриген-ного материала, провести реконструкцию палеогеографических и палеотектонических условий формирования нижнепалеозойских отложений.
Для цитирования: Никулова Н. Ю., Удоратина О. В. Геохимические особенности нижнеордовикских отложений верховья р. Подчерем (Северный Урал) // Вестник геонаук. 2021. 12(324). C. 29-37. DOI: 10.19110/geov.2021.12.3.
For citation: Nikulova N. Yu., Udoratina O. V. Geochemical features of the Lower Ordovician deposits at the Podcherem River source (Northern Urals). 2021, 12(324), pp. 29-37, doi: 10.19110/geov.2021.12.3.
Рис. 1. Схема расположения участка работ (1) Fig. 1. Layout of work site (1)
Объект и методы исследования
Объектом исследования являются метатерриген-ные породы в основании тельпосской свиты в зоне контакта фундамент/чехол, на вершинах гор Пырва и Редка, являющихся водоразделом между реками Щугор и Подчерем (рис. 1). Описание и опробование отложений проводилось при изучении одноименных редко-металльных аномалий, приуроченных к верхним горизонтам саблегорской свиты.
Петрографический состав песчаников изучался в прозрачных шлифах. Содержания породообразующих оксидов в породах определялись традиционным весовым химическим методом в лаборатории химии минерального сырья ИГ Коми НЦ УрО РАН, содержания рассеянных, редких и редкоземельных элементов определены нейтронно-активационным методом в ГЕОХИ РАН (г. Москва). Интерпретация результатов химических анализов проводилась с использованием индикаторных соотношений и коэффициентов, применяющихся для выяснения условий образования отложений.
Геологическое строение района
В строении территории принимают участие образования двух структурных этажей - рифейско-вендско-го, сложенного кварцитами и кварцитовидными песчаниками хобеинской (RF3hb) свиты и метаморфизо-ванными вулканическими и пирокластическими породами саблегорской (RF3sb) свиты, и палеозойского в составе тельпосской (O1 tl), хыдейской (O1-2 hd) и що-курьинской (O2-3 scg) свит (рис. 2). Ранневендские интрузии сальнерско-маньхамбовского (yV1smh) комплекса представлены Ильяизским гранитным массивом.
Нижнепалеозойские отложения слагают субмеридиональные полосы и разрозненные участки эрозионного рельефа. Тельпосскими метатерригенными породами сложены вершины гольцов в пределах Поньинской синклинали, ориентированной в субмеридиональном направлении, от нижнего течения
Рис. 2. Схематическая геологическая карта верховья
р. Подчерем (по [1]) Условные обозначения: 1-3 - верхний рифей: 1 - хобеинская свита: кварциты, песчаники, алевролиты, сланцы, линзы гравелитов и конгломератов; 2 - мороинская свита: алев-росланцы, алевролиты, песчаники с линзами доломитов и мраморов, пластовые тела эффузивов основного состава и их туфов; 3 - саблегорская свита: фельзиты, фельзит-пор-фиры, кварцевые порфиры, альбитофиры, их туфы, сланцы, туффиты; 4-6 - ордовикская система: 4 - нижний отдел, тельпосская свита: метапесчаники, метаалевролиты, сланцы, метагравелиты, кварциты; 5 - нижний-средний отделы, хыдейская свита: сланцы, песчаники, алевролиты, известняки; 6 - средний-верхний отделы: щугорская серия: мраморы, известняки, известковистые сланцы; 7 - силурийская и девонская сиситемы: доломиты, доломитизированные, углисто-глинистые и мраморизованные известняки; 8 - ранневендские гранитные интрузии сальнеро-маньхамбовского гранит-гранодиоритового комплекса - граниты; 9 - участки опробования: 1 - Пырва, 2 - Редка
Fig. 2. Schematic geological map of upper Podcherem Riv. (after [1])
Legend: 1-3 - Upper Riphean: 1 - Khobeinskaya Formation: quartzites, sandstones, aleurolites, shales, lenses of gravelites and conglomerates; 2 - Moroinskaya Formation: siltstones, aleurolites, sandstones with lenses of dolomites and marbles, bedded bodies of basic effusive rocks and their tuffs; 3 - Sablegorskaya Formation: felsites, felsite-porphyries, quartz porphyries, albitophyres, their tuffs, schists, tuffites; 4-6 Ordovician system: 4 - lower section, Telposskaya Formation: metasandstones, metaaleurolites, schists, metagravelites, quartzites; 5 - lower-middle sections, Khideiskaya Formation: shales, sandstones, aleurolites, limestones; 6 - middle-upper sections: Shchugorskaya series: marbles, limestones, calcareous shales; 7 - Silurian and Devonian system: dolomites, dolomitized, silty-clayey and marbleized limestones; 8 - Early Vendian granite intrusions of the Salnero-Mankhambovsky granite-granodiorite complex - granites; 9 - sampling sites: 1 - Pyrva, 2 - Redka
р. Понья до истоков р. Подчерем (рис. 3). Отложения тельпосской свиты, образующие элювиальные развалы и отдельные скальные выходы высотой до 1.52.0 м, представлены светло-серыми кварцитами и кварцитопесчаниками с прослоями гравелитистых кварцитопесчаников и метаалевролитов.
Литолого-геохимическая характеристика
отложений
Кварцитопесчаники представлены мелкозернистой (преобладающий размер зерен 0.10-0.25 мм) породой с гранобластовой и бластопсаммитовой структурой и сланцеватой текстурой, обусловленной ориентировкой слюдистых минералов. Чешуйки серицита и хлорита распределены в межзерновом пространстве, а также образуют отдельные слойки (рис. 4, а). В мелкозернистой основной массе располагаются зерна размером 0.3-0.7 мм, составляющие на отдельных участках до 20 % объема породы. Среди крупных обломков преобладает кварц, редко встречаются калиевый полевой шпат, кислый плагиоклаз и обломки пород, представленные микрокварцитами, мелкокристаллическими полевошпат-кварцевыми и кварцевыми породами с микрофельзитовой структурой.
В метаалевролите, имеющем тонкозернистую гра-нобластовую структуру и слоистую текстуру, чередуются алевритовые и слюдистые, сложенные хлоритом и серицитом слойки (рис. 4, Ь), к которым нередко приурочены цепочки рудных минералов и зерна новообразованного турмалина.
Особенности вещественного состава метатерри-генных пород представлены в табл. 1 и 2 и на соответствующих диаграммах (рис. 5-11), позволяющих провести классификацию, выявить сходства и различия изученных пород, сделать предположения об источниках вещества, климатических и геодинамических условиях формирования их вещественного состава.
На диаграмме К20-№20 [7] фигуративные точки кварцитопесчаников находятся в поле аркозов, а ме-таалевролитов - в поле граувакк (рис. 5, а). На диаграмме ^^Ю2/А1203)-^(№20/К20) [2] точки метаалев-ролитов попали в поле лититов, а кварцитопесчаники - в поле сублититов (рис. 5, Ь).
Рис. 3 . Скальный выход кварцитов на вершине г. Пырва Fig. 3. Ouartzite outcrop on the top of Pyrva Mt
На диаграмме №20+К20-ГМ [7] наблюдается восходящий тренд от наименее слюдистых, практически монокварцевых кварцитопесчаников (обр. 48-2 и 48-2а) к слюдистым алевролитам (обр. 48-10). Кварцитопесчаники попадают в интервалы супер- и нормосилитов, а слюдистые метаалевролиты, в зависимости от содержания слюды - в области нормо- и миосилитов (рис. 6, а). Метаалевролиты и один образец кварцитопесчаника характеризуются значениями нормированной щелочности (НКМ = (Ма20 + К20)/А1203), превышающими пороговое значение 0.3, являющееся, по данным Я. Э. Юдовича и М. П. Кетрис [7], критерием присутствия в породе неизмененного калиевого полевого шпата, то есть являются породами, содержащими обломочный материал первого цикла выветривания (рис. 6, Ь).
На диаграмме F3-F4 [17], позволяющей установить источники поступления обломочного материала, точки кварцитопесчаников расположены в поле богатых кварцем осадочных образований, а метаалевро-литы попали в поле отложений, образованных преимущественно за счет разрушения изверженных пород кислого состава (рис. 7).
Индекс выветривания СШ [12] для кварцитопесчаников обр. 48-2а составляет 88 и соответствует средней степени разложения исходных пород. Кварцитопес-
Рис. 4. Литологические типы метатерригенных пород: а - кварцитопесчаник, обр. 48-2а; b - метаалевролит, обр. 39-7.
Фото с анализатором
Fig. 4. Lithological types of metaterrigenous rocks: a - quartzite sandstone, sample. 48-2a; b - metaaleurolite, sample 39-7.
Photo with analyzer
Таблица 1. Содержание породообразующих оксидов (мас. %) и индикаторные соотношения Table 1. Rock-forming oxide content (wt. %) and reference ratios
Компоненты и модули Components and modules Пырва / Pyrva Редка / Redka
48-2 48-2а 48-10 39-7 40-1
SiO2 87.5 86.67 75.39 79.68 78.2
TiO2 0.19 0.21 0.18 0.10 0.33
Al2O3 4.99 7.83 13.86 10.13 10.38
Fe2O3 1.07 1.27 1.09 1.60 1.59
FeO 0.33 0.29 0.59 0.34 2.26
MnO 0.016 0 0.05 0.02 0.018
MgO 0.43 0.87 0.74 0.51 0.9
CaO 0.51 0.34 0.27 3.12 0.29
Na2O 0.60 0.27 4.81 2.54 3.13
K2O 1.93 1.03 1.88 0.77 0.94
P2O5 0.047 0.04 0.03 0.01 0.05
ппп 1.61 1.18 1.10 0.78 1.84
Сумма 99.22 100.00 99.99 99.6 99.9
Na2O+ K2O 2.53 1.30 6.69 3.30 4.10
НКМ 0.51 0.17 0.48 0.33 0.39
ГМ 0.08 0.11 0.21 0.15 0.19
log(Na2O/K2O) -0.50 -0.60 0.40 0.52 0.52
log(SiO2/Al2O3) 1.20 1.00 0.70 0.90 0.88
^^е203общ/К20) -0.30 0.10 -0.20 0.32 0.23
F1 -3.1 -3.3 0.3 -1.13 -0.66
F2 0.10 1.00 -0.20 -0.65 -0.01
F3 10.60 0.30 3.40 -0.00 2.06
F4 4.60 2.30 -1.90 -2.29 -0.04
SiO2/Al2O3 17.5 11.1 5.4 7.9 7.5
K2O/Na2O 3.2 3.8 0.4 0.30 0.30
Al2O3/SiO2 0.06 0.09 0.18 0.13 0.13
CIA 55 78 57 49 61
CIW 72 88 62 51 64
ICV 1.20 0.70 0.96 1.30 1.00
(Fe+Mn)/Ti 4.8 4.6 7.0 12.0 10.0
Al/(Al+Fe+Mn) 0.81 0.87 0.90 0.90 1.00
K2O/AI2O3 0.39 0.13 0.14 0.08 0.09
Примечания / Notes:
F1 = 0.303 - 0.447Sí02 - 0.972TiO2 + 0.008Al2O3 - 0.267Fe2O3 + 0.208FeO - 3.082MnO + 0.14MgO + 0.195CaO+0.719Na2O - 0.032K2O + + 7.51P2O5;
F2 = 43.57 - 0.421SiO2 + 1.988TiO2 - 0.526Al2O3 - 0.551Fe2O3 - 1.61FeO + 2.72MnO + 0.881MgO - 0.907CaO - 0.177Na2O - 1.84K2O + + 7.244 P2O5 [9].
F3 = 30.638TiO2/Al2O3 - 12.54Fe2O 3общ/А12 O3 + 7.329MgO/Al2O3 + 12.031NaO/Al2O3 + 35.402K2O/Al2O3 - 6.382; F4 = 56.5TiO2/Al2O3 - 10.897 Fe2O3of^/Al2O + 30.875 MgO/Al2O3 - 5.404 Na2O/Al2O3 + 11.112 K2O/Al2O3 - 3.89 [17]. ГМ = (Al2O3 + TiO2 + Fe2O3 + FeO + MnO)/SiO2; НКМ = (N2O + K2O)/Al2O3; ТМ = TiO2/Al2O3 [7]; CIA = 100Al2O3/(Al2O3 + CaO + Na2O + K2O) [16];
ICV = (Fe2O3 + K2O + Na2O + Ca2O + Mg2O + TiO2)/Al2O3 [14]; CIW = 100Al2O3/(Al2O3 + CaO + Na2O) [12].
чаники обр. 48-2а и метаалевролиты по значениям этого индекса относятся к породам, образованным за счет накопления слабо- и средневыветрелого обломочного материала (табл. 1)
Значения индекса химического выветривания CIA [16] для кварцитопесчаников составляют 55 (обр. 48-2) и 77 (обр. 48-2а), а для метаалевролитов — 49-61, что характеризует породы в области сноса как слабо- и средне- (обр. 48-2а) выветрелые (табл. 1), образованные в холодном климате. Максимальные значения индекса CIA (78) - у кварцитопесчаника с минимальной суммой содержания щелочей. Индекс изменения состава ICV [11] в кварцитопесчаниках обр. 48-2 и метаалевро-литах обр. 39-7 превышает или равняется 1 (обр. 40-1), что характеризует эти отложения как химически незрелые (табл. 1).
На диаграмме ICV-CIA [14] выделяется расположение точки кварцитопесчаника обр. 48-2а, сложен-
ного наиболее выветрелым обломочным материалом, в том числе с участием основных магматических пород, в то время как точки кварцитопесчаника обр. 482 и метаалевролитов расположены ближе к исходным неизмененным гранитам (рис. 8).
Титановый модуль ^е+Мп)/П [4] в интервале 4.812.0 и алюминиевый модуль А1/(А^е+Мп) [10] в интервале 0.8-1.0 характеризуют метатерригенные породы как несодержащие примесь эксгалятивного материала (табл. 1). Значения калиевого модуля К20/А1203 [8] для кварцитопесчаников обр. 48-2 составляет 0.39, что характеризует их как породу, в составе которой значительную часть занимает материал первого цикла выветривания. Кварцитопесчаники обр. 48-2а и метаалевролиты со значениями калиевого модуля от 0.08 до 0.14 по этим показателям относятся к породам, сформированным преимущественно за счет рецикли-рованного материала (табл. 1).
Таблица 2. Редкоземельные и редкие элементы и их соотношения (мас. %) Table 2. Rare earth and rare elements and their ratios (wt. %)
№ обр. / No. of sample Элемент / Element 48-2 48-2а 48-10 39-7 40-1
La 11.1 3.46 57.1 55.8 22.5
Ce 20.8 8 106.5 109.6 51.1
Pr 2.3 1.02 11.5 12.8 6.9
Nd 8.7 4.6 44.6 52.5 31.9
Sm 1.62 1.19 8.47 11.7 8.46
Eu 0.37 0.28 1.82 0.96 2.26
Gd 2.18 1.49 10.4 14.1 10
Tb 0.34 0.22 1.65 2.2 1.58
Dy 1.97 1.23 9.1 12.5 8.9
Ho 0.44 0.27 1.98 2.72 1.94
Er 1.23 0.7 5.52 7.4 5.45
Tm 0.19 0.1 0.79 1.1 0.77
Yb 1.03 0.53 4.32 5.9 4.35
Lu 0.17 0.081 0.68 0.96 0.67
Rb 46.4 42 41.4 14.2 35.8
Cs 1.79 0.64 1.27 0.41 1.02
Sr 57 48 - 830 185
Ba 285 440 790 555 315
Sc 3.14 3.22 8.15 2.09 0.81
Cr 10.6 17.4 1.77 4.65 2.77
Fe 1.08 1.19 0.92 1.3 2.57
Co 2.22 5.1 1.66 0.41 0.79
As 3.53 7.66 9.53 16.7 0.16
Sb 0.67 0.6 0.55 1.91 4.88
Hf 2.08 1.87 5.81 9.56 9.19
Th 8.17 3.7 16.2 15.8 10.5
U 1.45 0.8 0.23 0.79 2.28
Br 0.005 0.008 0.007 0.012 0,01
Ta 0.63 0.66 2.16 1.89 3.48
Zr 30 40 75 290 200
Zn 10 2 20 10 50
Se 4.2 1.7 2.6 7.0 7.4
2 REE 52 23 264 290 157
LREE 45 19 230 243 123
HREE 7.6 4.6 34.4 47 33
LREE/HREE 6.0 4.0 6.7 5.0 4.0
Eu/Eu* 0.90 0.97 0.90 0.23 0.75
Ce/Ce*UCC 0.91 0.92 0.90 0.94 0.93
Zr/Hf 14.4 21.4 12.9 30.33 21.76
La/Yb 10.8 6.5 13.2 9.46 5.17
Ce/Cr 9.4 1.6 64.1 23.57 18.45
Co/Hf 1.1 2.7 0.3 0.04 0.09
Th/Co 3.7 0.7 9.6 38.54 13.29
Th/U 5.6 4.6 70.4 20.00 4.61
La/Sc 3.5 1.0 7.0 26.70 27.78
Th/Sc 2.6 1.1 2.0 7.56 12.96
Cr/Th 1.3 4.7 0.1 0.29 0.26
Yb/Th 0.1 0.1 0.3 0.37 0.41
На диаграмме SiO2-K2O/Na2O [17] фигуративные точки кварцитопесчаников расположены в поле пород, образованных в условиях пассивной континентальной окраины (рис. 9, а), а точки метаалевролитов - в поле пород, образованных в условиях активной континентальной окраины. Расположение точек на этой диаграмме коррелируется с классификационными диаграммами (рис. 5) - в поле активной континентальной окраины попали точки, соответствующие грауваккам (лити-там), а в поле пассивной контаинентальной окраины - аркозам (сублититам). На диаграмме F1-F2 все точки
располагаются в поле пород, образованных в условиях пассивной континентальной окраины, при том что точка, соответствующая рассланцованным метаалевроли-там образца 48-10, лежит вблизи границы этого поля (рис. 9, Ь). Такое распределение точек на диаграммах для диагностики геодинамических условий образования отложений обусловлено присутствием в составе обломочного материала слабовыветрелых преимущественно кислых магматических пород, что нашло подтверждение на диаграммах Р3-Б4 (рис. 7) и 1СУ-С1А (рис. 8), характеризующих состав источников питания.
a
b
6.0
о
sf
z
5.0 -4.0 3.0 2.0 \ 1.0 0
48-10
0
greywackc у/
• 40-1
• / arkose
39-7 /
0 1
/ 48-2 • 2
/ 48-2ao
/ 0
0 1.0 2.0
3.0 4.0 K,0
5.0 6.0
Рис. 5. Классификационные диаграммы: a - K2O - Na2O; b - log(SiO2/Al2O3) - log(Na2O/K2O) (по [2]). Поля: граувакки, аркозы (a); граувакки, литит, субаркоз, аркоз, сублитит, кварцевый аренит (b)
Fig. 5. Classification diagrams: a - K2O - Na2O; b - log(SiO2/Al2O3) - log(Na2O/K2O) (after [2]). Fields: greywacke, arkose (a);
greywacke, litite, subarkose, arkose, sublitite, quartz arenite (b)
a
0.4 0.3
:o.2 0.1 0
normosialite
hyposialite
miosialite 39-7 *4П_ 1 0 48-10 a________ normosilite
0 48-2 Hyper sypersliile sllite
b
0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 Na,0 + K,0
Рис. 6. Модульные диаграммы: a - TM-(Na2O + K2O); b - ГМ-НКМ (по [7]). Поля: нормосиаллит, гипосиаллит,
миосиаллит, нормосиллит, суперсиллит, гиперсиллит (a) Fig. 6. Modular diagrams: a - TM-(Na2O + K2O); b - ГМ-НКМ (after [7]). Fields: normosialite, hyposialite,
myosialitis, normosilite, sypersilite, hypersilite (a)
4-
-4-8 -10
t II
48-2
48-2a
L 0
1 N -^40-1
48-10
0
*39-7
IV III
-12
-8 -4
Рис. 7. Положение точек составов песчаников на диаграмме F3-F4 (по [17]). Поля: изверженные породы основного состава (I), богатые кварцем осадочные образования (II), изверженные породы кислого состава (III), изверженные породы среднего состава (IV)
Fig. 7. Position of points of sandstone compositions on F3-F4 diagram (after [17]). Fields: basic igneous rocks (I), quartz-rich sedimentary formations (II), felsic igneous rocks (III), igneous rocks of intermediate composition (IV)
100
80
<60 и
4020
° '39-7
fresh granites fresh basalts
0
0.5
12
1.0 1.5 ICV
2.0
2.5
Рис. 8. Положение фигуративных точек песчаников на диаграмме ICV-CIA (по [14]). Поля: гранитный тренд, базальтовый тренд, свежие граниты, свежие
базальты
Fig. 8. Position of figurative points of sandstones on ICV-CIA diagram (after [14]). Fields: granite trend, basaltic trend, fresh granites, fresh basalts
Максимальные содержания РЗЭ отмечаются в рас-сланцованных слюдистых метаалевролитах (табл. 2), а минимальные - в кварцитопесчаниках обр. 48-2а, характеризующихся наименьшей слюдистостью. В изученных образцах отмечается обычное для осадочных пород преобладание легких лантаноидов (соотношение LREE/HREE составляет 4-6).
Графики распределения содержаний РЗЭ, нормированные по хондриту, однотипны и имеют чуть более крутой наклон в области легких редких земель, которые во всех изученных образцах преобладают над тяжелыми (рис. 10, а). Наиболее ярко проявленный евро-пиевый минимум наблюдается в рассланцованых метаалевролитах обр. 39-7. Значение соотношения Eu/Eu*, где Eu/Eu*= EuN/((SmN + GdN)/2), отражающее интенсивность европиевого минимума, для этого образца составляет 0.23, а для остальных находится в интервале 0.75-0.97, что близко к средним значениям этого коэффициента в осадочных породах, образованных за счет размыва докембрийских кристаллических пород и магматических образований, не претерпевших существенных преобразований в континентальной коре [6].
Соотношение Се/Се*исс, где Ce/Ce*=CeN/((LaN + + Р%)/2), нормированное по континентальной коре, характеризует расстояние от серединно-океаниче-ских хребтов, составляет 0.90-0.94 и соответствует отложениям, сформированным на большем удалении от них в прибрежно-морских окраинно-конти-нентальных условиях [6, 15]. Значения этого показателя в кварцитопесчаниках и метаалевролитах изменяются незначительно, что свидетельствует о постоянстве состава материнских пород в областях размыва.
Отражающее баланс кислых и основных пород в источниках сноса соотношение La/Yb изменяется от 5.17 до 13.2 и соответствует породам, образование которых проходило при преобладании продуктов разрушения вулканитов кислого состава.
Соотношение Zr/Hf в кварцитопесчаниках и метаалевролитах г. Пырва (12.9-14.4) характерно для морских слабосортированных отложений, образованных за счет размыва преимущественно кислых магматических пород, а значение этого параметра в образцах г. Редка может указывать на присутствие в этих поро-
a
b
12
О-
-А-
1 48-2a / 111
° 40-L48"1^ 48-2° ' iv\
II \
-6 -4
F 1
Рис. 9. Положение фигуративных точек составов песчаников на диаграмме:
a - SiO2-K2O/Na2O (по [17]); b - F1-F2 (по [9]). Поля: пассивная континентальная окраина (I), активная континентальная окраина (II), океаническая островная дуга (III), континентальная островная дуга (IV)
Fig. 9. Position of figurative points of sandstone compositions on the diagram:
a - SiO2-K2O/Na2O (after [17]); b - F1-F2 (after [9]). Fields: passivian continental margin (I), active continental margin (II), oceanic
island arc (III), continental island arc (IV)
a b 1
14
12 10
Рис. 10. Нормированные на хондрит (по [5]), спектры распределения содержаний РЗЭ (а) и содержания элементов-примесей (b), нормированных на континентальную кору (по [18])
Fig. 10. Chondrite-normalized (after [5]) REE plots (а) and contents of impurity elements (b), normalized
to continental crust (after [18])
дах незначительного количества продуктов размыва основных вулканитов.
Значения индикаторных соотношений Се/Сг, СгДЬ, Се/Сг, La/Sc, Yb/Th и Th/Co имеют очень широкий диапазон, связанный с низкой степенью химического выветривания материнских пород, и также предполагают их смешанный состав. Отношение ТНи в квар-цитопесчаниках составляет обычные для мелководно-морских отложений первые проценты, а в метаалевролитах достигает 70, что можно объяснить присутствием тория в слюдах, унаследованных из гранитов.
На спайдер-диаграмме, иллюстрирующей распределение элементов-примесей, образцы кварцитопес-чаников и метаалевролитов близки по содержанию большинства элементов (рис.10, Ь), а невысокие количества малоподвижных Zг, Н и Sc являются результатом слабого химического выветривания материнских пород.
Обсуждение результатов и выводы
Проведенное изучение литолого-геохимических особенностей метатерригенных образований, слагающих основание нижнепалеозойской тельпосской свиты в верховье р. Подчерем, позволило установить, что формирование вещественного состава кварцитопес-чаников проходило за счет размыва и переотложения преимущественно метаосадочных пород фундамента, а для метаалевролитов основным источником терри-генного материала являлись не подвергшиеся химическому выветриванию подстилающие кислые вулканиты саблегорской свиты.
Метаалевролиты и в меньшей степени кварцито-песчаники содержат неизмененную вулканокластику, при этом кварцитопесчаники отличаются лучшей сортировкой и зрелостью обломочного материала. Подтверждением различий в степени зрелости является достаточно широкий диапазон значений модуля 1СУ (0.7-1.3). В геохимических особенностях метаалевролитов г. Редка прослеживается влияние источника основного обломочного материала, что подтверждается значениями соотношения Zг/Hf.
Различия в содержании как породообразующих оксидов, так и РЗЭ вызваны гидродинамическими и палеогеографическими условиями осадконакопления - песчаники формировались в обстановке с активной гидродинамикой, сланцы - в условиях со слабой гидродинамикой. Преобладание в составе метапесчани-ков устойчивых к выветриванию обломков кварца и кварцитов свидетельствует о том, что основным источником питания служили метаосадочные породы фундамента. Основным фактором, формирующим состав таких отложений, является механическое разрушение слабовыветрелых в холодном климате метаморфических и магматических пород.
Уровень содержаний РЗЭ и характер их распределения в метапесчаниках контролируются источниками сноса и палеогеодинамическими условиями образования отложений и типичны для осадочных пород, образованных в мелководных прибрежно-морских условиях при малоамплитудных колебаниях уровня моря. Известно, что в распределении фациальной зональности палеозойских отложений на западном склоне Урала важную роль играли субмеридиональные горст-
грабеновые палеоструктуры рифтогенного этапа ура-лид [3]. Накопление песчано-алевритовой толщи могло происходить в условиях опущенного блока фундамента в непосредственной близости от источников питания, в результате чего терригенные породы максимально унаследовали их геохимические особенности.
Литература
1. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:200000. Серия Северо-Уральская. Лист P-40-VI (гора Тэлпозиз). Объяснительная записка. М., 1999, 144 с.
2. Петтиджон Ф., Поттер П., Сивер Р. Пески и песчаники. М.: Мир, 1976. 536 с.
3. Пучков В. Н. Батиальные комплексы пассивных окраин геосинклинальных областей. М.: Наука, 1979. 260 с.
4. Страхов Н. М. Проблемы геохимии современного океанского литогенеза. М.: Наука, 1976. 300 с.
5. Тейлор С. Р., Мак-Леннан С. М. Континентальная кора: ее состав и эволюция. М.: Мир, 1988. 384 с.
6. Шатров В. А. Редкоземельные элементы в породах нижнепротерозойской железисто-кремнисто-сланцевой формации Криворожского бассейна: применение для реконструкции условий образования // Вестник ВГУ. Серия геология. 2006. № 2. С. 117-125.
7. ЮдовичЯ. Э., КетрисМ. П. Основы литохимии. СПб.: Наука, 2000. 479 с.
8. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Геохимические индикаторы литогенеза (литологическая геохимия). Сыктывкар: Геопринт, 2011. 742 с.
9. Bhatia M R. Plate tectonic and geochemical composition of sandstones // The Journal of Geology. 1983. V. 91. № 6. P. 611-627.
10. Bostrom K. The origin and fate of ferromanganoan active ridge sediments // Stockholm Contrib. Geol. 1973. V. 27. No. 2. P. 148-243.
11. 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.
12. Harnois L. The CIW index: a new chemical index of weathering // Sed. Geol. 1988. V. 55. No. 3/4. P. 319-322.
13. Herron M. M. Geochemical classification of terrigenous sands and shales from core or log date // J. Sed. Petrol. 1988. V. 58. P. 820-829.
14. 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.
15. Murray R. W., Buchholtzten Brink M. R., Brumsack H. J. et al. Rare earth elements in Japan Sea sediments and diagenetic behaviour of Ce/Ce*: results from ODP Leg 127 // Geochimica et Cosmochimica Acta, 1991. Vol. 55. Is. 9. P. 2453-2466. DOI: 10.1016/0016-7037(91)90365-C
16. 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.
17. RoserB. 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.
18. Wedepohl K. H. The composition of the continental crust // Geochimica. Cosmochimica. Acta. 1995. Vol. 59, No. 7. P. 1217-1232.
References
1. Gosudarstvennaya geologicheskaya karta Rossiyskoy Federazii. Maschtab 1:200000. Seria Severouralskaya. List Q-40-VI (gora Telpos-iz). (State Geological Map of the Russian Federation. Scale 1:200000. The North-Ural series. Leaf P-40-VI (Telposiz Mountain). Explanatory note. Moscow, 1999, 144 p.
2. Pettidzhon F., Potter P., Siver R. Peski ipeschaniki (Sands and sandstones). Moscow: Mir, 1976, 536 p.
3. Puchkov V. N. Batialnye complecsyu passivnych ocrain geosinclinalnych oblastey (Bathial complexes of passive margins of geosynclinal regions. Moscow: Nauka, 1979, 260 p.
4. Strakhov N. M. Problemy geochimii sovremennogo okeansk-ogo litogeneza (Problems of Geochemistry of modern oceanic lithogenesis). Moscow: Nauka, 1976, 300 p.
5. Taylor S. R., McLennan S. M. Continenyalnaya cora: ee sostav I evoluziya (The continental crust: its composition and evolution). Moscow: Mir, 1988, 379 p.
6. Shatrov V. A. Redcozemelnye elementyu v porodach nigne-proterozoiscoy gelezisto-cremnisto-slanzevoy formazii Krivorogscogo basseyna: primenenie dlya reconstruczii usloviy obrazovaniya (Rare-earth elements in rocks of the Lower Proterozoic ferruginous-siliceous-shale formation of the Krivoy Rog basin: application for the reconstruction of formation conditions). Vestnik VSU, Geology Series, 2006, No. 2, pp. 117-125.
7. Yudovich Y. E., Ketris M. P. Osnovy litohimii (Basics of litochemistry). St. Petersburg: Science, 2000, 479 p.
8. Yudovich Ya. E., Ketris M. P. Geochimichescie indicatory litogeneza (Geochemical indicators of lithogenesis (lithologi-cal geochemistry). Syktyvkar: Geoprint, 2011, 742 p.
9. Bhatia M. R. Plate tectonic and geochemical composition of sandstones. The Journal of Geology, 1983, V. 91, No. 6, pp. 611-627.
10. Bostrom K. The origin and fate of ferromanganoan active ridge sediments. Stockholm Contrib. Geol., 1973, V. 27, No. 2, pp. 148-243.
11. 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.
12. Harnois L. The CIW index: a new chemical index of weathering. Sed. Geol., 1988, V. 55, No. 3/4, pp. 319-322.
13. Herron M. M. Geochemical classification of terrigenous sands and shales from core or log date. J. Sed. Petrol., 1988, V. 58, pp. 820-829.
14. 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. 219235.
15. Murray R. W., Buchholtzten Brink M. R., Brumsack H. J. et al. Rare earth elements in Japan Sea sediments and diagenetic behaviour of Ce/Ce*: results from ODP Leg 127 Geochimica et Cosmochimica Acta, 1991, V. 55, is. 9, pp. 2453-2466. DOI: 10.1016/0016-7037(91)90365-C.
16. 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.
17. 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, No. 5, pp. 635-650.
18. Wedepohl K.H. The composition of the continental crust. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1995, V. 59, No. 7, pp. 1217-1232.
Received / Поступила в редакцию 10.11.2021.
