CC BY
22
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 127, в. 1 1964
О СОСТАВЕ КЕМБРИЙСКИХ ИЗВЕСТНЯКОВ НЕКОТОРЫХ РАЗРЕЗОВ САЯНО-АЛТАЙСКОЙ ОБЛАСТИ
А. Ф. СЕНАКОЛИС
(Представлена проф. А. М. Куземиным)
Изучение карбонатных пород Саяио-Алтайской области в следующих разрезах кембрия: 1) ур. Сухие Солонцы, 2) кл. Санаштыкгол, 3) кл. Бабаков, 4) кл. Герасимов, 5) р. Кизас производилось с целью определения возможности выделения литологических типов пород, характеристики их состава и строения, выяснения их генезиса, содержания и распределения малых элементов в различных литологических типах. Несмотря на трудность изучения этих пород вследствие их массивного сложения и кажущейся однородности, нами выделены следующие лито-логические типы:
A. Биогермные известняки: 1) э'пифитоновые известняки, 2) известняки с остатками стелящихся водорослей.
Б. Обломочные известняки — продукты разрушения рифов:
1) детритовые водорослевые известняки, 2) карбонатные брекчии.
B. Породы сложного генезиса: 1) оолитовые известняки, 2) оноко-литовые известняки.
А. Биогермные известняки
К этой группе пород отнесены известняки, образованные три участии рифообразующих водорослей.
1. Э п и ф и т о н о в ы е известняки имеют светло-серую и светло-кофейную окраску и обладают однородным строением. Однако, на пришлифованной поверхности видна пятнистая окраска, которая обусловлена тем, что колонии водорослей окрашены в несколько более светлые тона, чем цементирующий их кальцитовый агрегат. Эти породы состоят из тончайших веточек водорослей р. Ер1рЬу1оп толщиной в 0,08—0,1 мм. Колонии водорослей расположены в прижизненном положении. Веточки водорослей сложены микрозернистым кальцитом, почти не поляризующим свет, и обычно не содержат механических примесей. Отдельные веточки водорослей сцементированы микро- и мелкозернистым кальцитом (0,01—0,02 мм).
Пространство между колониями заполнено следующим образом: непосредственно к кустикам водорослей прилегает тонкая корочка из микрозернистого кальцита, обломков веточек этих же водорослей, мелких комочков микрозернистого кальцита. Оставшиеся промежутки
между колониями зарастают крупнокристаллическим шестоватым кальцитом. Количество кристаллов максимальное в непосредственной близости к колониям, к середине пустоты уменьшается и центральная ее часть зарастает относительно крупнозернистым параллельношестоватым кальцитом. Зарастание промежутков между колониями шестоватым кальцитом в ряде случаев происходит не полностью. Оставшиеся пустот-ки заполняются обычно мелкозернистым кальцитом с большим количеством гидроокислов железа, отодвинутых при перекристаллизации к краям зерен. Такое зарастание свободного пространства между колониями водорослей крупнокристаллическим (0,2—0,3 мм) шестоватым кальцитом является характерной особенностью биогермных пород описываемых разрезов. В литературе об эпифитоновых известняках отмечается другой характер захоронения водорослей. Так, К- К. Зеленов пишет, что пространство между колониями водорослей в нижнекембрийских известняках Сибирской платформы заполнено «микрокристаллическим светло-серым карбонатом» [1].
2. Известняки с остатками стелящихся водорослей имеют темно-серую или пеструю окраску; последняя обусловлена заполнением пор тонкозернистым кальцитом с большим количеством гидроокислов железа. Породы образованы карбонатными стелящимися водорослями и имеют поэтому параллельноволокнистое, иногда спутан-новолокнистое строение. Вверх от слоевища отходят ответвления. Прослои со стелящимися водорослями обычно перекрываются микро- и мелкозернистым кальцитом, мелкими обломками кубков археоциат, комочками микрозернистого кальцита, редкими обломками трилобитов и кустиками Ер1рЬу1оп. Известняки содержат обычно большое количество макропор размером от 0,5 до 2 см рогульчатой формы с многочисленными отросточками и «заливчиками». Более крупные каверны заполнены мелкозернистым кальцитом с большим количеством гидроокислов железа. Распределение железистых образований в кавернах неравномерное, по этой причине окраска заполненных пустот неодинаковая. Обычно к периферии каверны она светлее, к центру, а иногда и на дне ее, она темно-вишневого цвета. Более мелкие каверны заполнены перекристаллизованным кальцитом со скоплением железистых продуктов в центре. В слоевище стелящихся водорослей имеются полости, вытянутые по наслоению организмов и заполненные шестоватым кальцитом, расположенным перпендикулярно к волокнам.
Б. Обломочные известняки — продукты разрушения рифов
1. Детритовые водорослевые известняки обладают различной окраской. Так, в ур. Сухие Солонцы они окрашены в серый и коричневый цвет, бывшие в них каверны и трещинки заполнены кремнистым веществом и гидроокислами железа. Такие же известняки ключа Бабаков, кл. Санаштыкгол обычно темно-серые, почти черные с порами, заполненными или прозрачным, или черным кальцитом. Нередко в детритовых водорослевых известняках встречаются кубки археоциат. Породы этого типа в основном сложены различными продуктами разрушения водорослей: обломками колоний Ер1рЬу1оп, трубчатых водорослей, стелящимися водорослями, комочками микрозернистого кальцита, онколитами, а также кубками археоциат, редко остатками трилобитов, брахиопод и остракод. Обрывки водорослей Ер1рЬу1оп встречаются как в виде отдельных веточек, так и в виде обломков колоний, последние обычно имеют цементирующий их мелкозернистый кальцит.
Обломки трубчатых водорослей в шлифе выглядят в виде пустотелых цилиндров, полости которых выполнены мелко- и микрозернистым
кальцитом. Стенки сложены более темным скрытнокристаллическим кальцитом. Трубки прямые или слабо изогнуты. Внешний диаметр трубок колеблется от 0,04 до 0,08 мм, внутренний — от 0,02 до 0,03 мм, толщина стенок—от 0,02 до 0,04 мм. Стелящиеся водоросли попадаются в виде редких обрывков и коротких прослоев, перекрывающих обломочный материал. Комочки микрозернистого кальцита имеют овальную и округлую форму, нередко они покрыты тонкой корочкой скрытнокри-сталлического кальцита, которая образована, по-видимому, обволакивающими водорослями; в этом случае такие комочки правильнее называть онколитами. Археоциаты в этих известняках встречаются в виде обломков или целых кубков. Стенки и септальные перегородки археоциат сложены микрозернистым кальцитом, интерсептальные камеры и центральная полость заполнены крупнокристаллическим шестоватым кальцитом, растущим перпендикулярно в стенке организма.
Обломки панцирей трилобитов в шлифе имеют форму причудливо изогнутых, извилистых полос. Остатки остр а код встречаются как целыми раковинами, так и отдельными створками. Их размеры составляют доли миллиметра. Раковины остракод имеют эллиптически овальную форму с крупнокристаллическим (0,1—0,3 мм) кальцитом внутри. Остатки трилобитов и створки остракод сложены трудно различимыми тонкими кристаллами кальцита, расположенными перпендикулярно внешним поверхностям раковин, в результате чего при скрещенных николях и вращении столика микроскопа пробегает волна затухания вдоль раковины. Створки брахиопод имеют тонкапризматическую структуру, характеризующуюся четкими -призмами, затухающими индивидуально и обычно ориентированными под углом или перпендикулярно к поверхности раковины.
Весь этот обломочный материал сцементирован в различной степени перекристаллизованным тонко- и мелкозернистым кальцитом.
2. Карбонатные брекчии. В данной работе нами рассматриваются только сингенетические карбонатные брекчии. Они сложены обломками биогермных, детритово-водорослевых и других типов пород. В процессе образования терригенного материала принимают участие механическое разрушение рифов и частичное растворение обломков. Размер последних колеблется от 1 до 6 мм в поперечнике, иногда до 10 мм. Как правило, форма их неокатанная со слегка сглаженными краями. Обломки соприкасаются точечно и цогружены в к арбонатнын цемент. Последний представлен агрегатом крупнокристаллического кальцита, а сами обломки окружены крустификационной каймой того же кальцита. Кроме того, имеются брекчии, обломочный материал которых сцементирован крупнокристаллическим кальцитом с баритом. Последний из них в шлифе бесцветен, =1,636, +2У=37°; форма кристаллов таблитчатая, однако, нередки и радиально-лучистые сростки. Содержание барита в отдельных случаях достигает 17%. В некоторых случаях в результате преимущественного растворения микрозернистого кальцита, скрепляющего крупнозернистый шестоватый кальцит, последний высвобождается и образуются породы, сложенные обломками остроугольной формы, состоящими из крупнокристаллического шесто-ватого кальцита. Этот обломочный материал сцементирован микрозернистым кальцитом.
В. Породы сложного генезиса
1. Оолитовые известняки встречены на р. Кизас. Породы имеют различную окраску от светло-серой до темно-серой и четкое оолитовое строение. Размеры оолитин колеблются от 3 до 7, иногда до 10 мм. Форма их правильная, сферическая, иногда встречаются плоские
оолитины. Форма последних зависит от формы ядра оолитины, которыми являются:
1) обломки водорослевых известняков, 2) обломки корочек самих оолитин; их форма в этом случае уплощенная, 3) комочки микрозернистого кальцита. Корочка оолитин сложена агрегатом тонкопластинчатого кальцита с толщиной пластинок около 0,01 мм и длиною от 0,03—0,04 до 0,1 мм. Пластинки кальцита располагаются тангенциально по окружности оолитин и имеют очень четкие очертания. Тонкопластинчатый кальцит окрашен в слегка буроватый цвет битуминозным веществом. Толщина корочки нарастания может быть одинаковой или изменяться по поверхности оолитины, что свидетельствует о равномерности или неравномерности обрастания ее хемогенным материалом. Характер нарастания последнего, степень сортировки и размер оолитин, количество концентрических поверхностей, характер цемента — все это характеризует длительность образования оолитин и силу прибрежных волнений (табл. 1).
Таблица 1
Характеристики условий образования оолитов Степень сортировки 1 Размер преобладающих оолитин, мм Содержание обломков без концентрического строения 1 Колич. концен-; трических прослоев в оолитах 1 Цемент оолитов
Скорость течений прибрежных волнений слабая, время образования небольшое Плохая 0,2-2 Много До 6-8 Микрозернистый кальцит, мелкие обломки карбонатных пород и крупнокристаллический кальцит
Скорость течений большая, время образования более длительное Хорошая 3—7 Единич-. ные До 20—30 Крупнокристаллический кальцит с! 0,15— —0,5 мм
В оолитинах широко развита перекристаллизация, которая развивается как в центре, так и по отдельным концентрическим прослоям. Тонкопластинчатые кристаллы, укрупняясь, образуют зерна неправильной формы с зазубренными границами между собой. Сферический характер границы между концентрами сохраняется, иногда остаются отдельные концентры, сложенные тонкопластинчатым кальцитом. Внутри крупных зерен кальцита перекристаллизованных концентрических прослоев отмечаются реликты тонкопластинчатого кальцита — тонкие, толщиной в 0,01 мм, полоски, окрашенные битуминозным веществом, которые располагаются по окружности. В перекристаллизации оолитов принимали участие растворы, содержащие кремнистое вещество. Это видно из того, что отдельные поры между оолитинами заполнены микрозернистым халцедоновидным кварцем. Оолиты, соприкасающиеся с этими порами, наиболее интенсивно перекристаллизованы и содержат мелкие кристаллики кварца, расположенного удлинением по окружности.
2. Онколитовые известняки макроскопически светлого цвета, однородного строения. В шлифе видно, что они состоят из онко-202
литов, размеры которых колеблются от 0,4 до 2—3 мм. Форма их в основном округлая, иногда вытянутая с отношением длины к ширине 1:2, 1:3. В центре таких образований находятся обломки детритово-водорослевых известняков, комочки микро- и мелкозернистого кальцита, редко остатки панцирей трилобитов и крупные зерна кальцита. Эти обломки обрастают концентрическими оболочками, напоминающими оолитовые корочки. Толщина таких оболочек колеблется от сотых долей мм до 0,2—0,3 мм. Концентрическое строение выражено чередованием полос, сложенных микро- и мелкозернистым кальцитом.
Полоски более светлого мелкозернистого кальцита являются продуктом перекристаллизации первичного скрытнокристаллического кальцита. Такие перекристаллизованные 'прослойки чередуются с прослоями микрозернистого, в значительной мере менее перекристаллизованного кальцита и имеют приблизительно одинаковую толщину (0,01—0,02 мм). Надо отметить, что перекристаллизация затрагивает и прослои микрозернистого кальцита. В этом случае видно, как отдельные зерна кальцита из перекристаллизованных полос проникают в виде микрожилок в массу микрозернистого кальцита. Такой характер перекристаллизации придает онколитам вид радиально-лучистой структуры. Концентрические поверхности нарастают на обломок, копируя его форму и сохраняя его выступы и неровности. Поэтому даже образования округлой формы имеют неровные концентрические прослои. Таким образом, обломок, слагающий ядро этих образований и имеющий длинные выступы и углубления, сохраняет их при обрастании концентрическими прослоями. Такое строение не допускает мысли об их образовании в обстановке волнений и перекатывания, где обязательно имело бы место сглаживание рельефа обломков. С внешней части онколиты окружены каемкой толщиной около 0,1 мм, то-нкокристаллического шестоватого кальцита, который нарастает перпендикулярно к поверхности онколита. Оставшаяся часть промежутков сцементирована крупнокристаллическим кальцитом с размером зерен 0,2—0,5 мм.
Химический состав известняков
Химическим анализам подвергались ¡породы различных литологи-ческих типов. Анализы произведены химиком Геологической проблемной лаборатории при Томском политехническом институте им. С. М. Кирова А. С. Лозовой в количестве 26 штук. Как видно из табл. 2, породы рассматриваемых литологических типов представляют собой чистые известняки. Содержание кальцита колеблется от 90,88 до 99,42%, доломита от 0,38 до 6,84% (табл. 2). Распределение окиси магния и доломита по различным литологическим типам пород показано на рис. 1. Содержание нерастворимого минерального остатка колеблется от 0,34 до 2,48%. Он представлен мелкими удлиненными призматическими кри сталликами бесцветного кварца, не обнаруживающего обломочного ядра. При росте кристаллики захватывали тонкую карбонатную пыль, которая располагалась в кристаллах зонарно. Подобный новообразо ванный кварц отмечался в литературе Ю. А. Ходаком [3] в нижиекем-брийских известняках Алданского района, Л. М. Миропольским [2] из нижнепермских отложений Татарии. В нерастворимом остатке отмечаются также комочки мелкозернистого халцедоновидното кварца, скопления гидроокислов железа, чешуйки глинистых минералов, редко обломки кварца, полевых шпатов и эффузивных пород. Таким образом, даже имеющийся незначительный нерастворимый остаток представлен в основном новообразованным кремнеземом.
Таблица 2
Местоположение Литологический тип | Минер. П. п. п. ; кераств. 1 остат. ! СаО МпО Сумма Кальцит Доломит Колич. анализов
Кизас, Бабаков, Сух. Солонцы Эпифитонов. чист, известняки 43,64 0,34 55,63 0,35 0,01 100,00 99,42 0,45 8
Кизас, Сух. Солонцы Известняки со стелющ. ^ водорослями 43,24 2,48 52,98 1,55 -1) 100,25 90,88 6,84 2
Сух. Солонцы, Кизас, Бабаков Детритовые водорослевые известняки 43,67 0,57 55,59 0,38 0,01 100,22 99,02 0,38 4
Сух. Солонцы Сингенетич. карб. брекчии 43,38 1,09 54,51 0,69 -1) 99,68 96,09 3,58 3
Кизас Онколитовые известняки 44,00 0,36 55,40 0,52 — 100,28 97,79 2,14 1
Кизас Оолитовые известняки | 43,52 1,40 54,60 0,63 -1) 100,13 96,00 2,71 4
о
< 3
О § о <3
О
СП
2 л
дОД
ш 2 ш о
V-<
о
О
I
X
Я
с* <
Рис. 1. Распределение окиси магния и доломита в различных литологиче-ских типах.
ю О)
Содержание элементов Типы пород
Ва, (10~5)°/б
мин.
макс.
сред.
Б г,
мин.
Внутренняя часть рифа:
1) биогермные
2) обломочные Краевая часть:
1) биогермные
2) обломочные
О О
300 43
43 51
300 34000
15 31
300 4360
56 187
56 0
Таблица 3
(1(Г4)°/о Мп, (10~3)°/о Си (Ю-4) Го Колич.
макс. сред. мин. макс. сред. МИН. макс. сред. анализов
187 125 6 10 9 1 10 4 5
210 200 5 20 10 5 10 8 3
140 114 10 10 10 0 5 2 4
240 108 5 60 26 0 30 8 10
Содержание и распределение малых элементов
Распределение малых элементов нагляднее видно на массиве известняков ур. Сухие Солонцы. Здесь одна часть массива сложена в основном биогермными известняками с небольшим участием детритово-водоросле-вых и обломочных известняков. Этот участок массива больше соответствует внутренней части рифа. Другая часть массива, краевая, состоит главным образом из детритово-водорослевых и обломочных известняков. Редко здесь встречаются эпифитоновые известняки и известняки с остатками стелющихся водорослей. Известняки этого разреза, как и известняки других изучаемых разрезов, содержат Ва, Бг, Си, Мп, редко следы РЬ, V (табл. 3). Характер распределения малых элементов в различных литологических типах показан на рис. 2. .
Итак, изученные карбонатные породы свидетельствуют о широком
си(«ог
Рис. 2. Распоеделение малых элементов в различных литологических типах.
развитии в кембрийских отложениях Саяно-Алтайской области пород рифовых фаций.
ЛИТЕРАТУРА
1. Н. А. Архангельская, В. Н. Григорьев, К. К. Зеленое. Фации нижнекембрийских отложений южной и западной окраин Сибирской платформы. Тр. Геол. ин-та АН СССР, вып. 33, 1960.
2. Л. М. М и р о п о л ь с к и й. О вторичных выделениях кварца в нижнепермских отложениях Татарии. ДАН СССР, т. 36," № 2, 1942.
3. Ю. А. X о д а к. Вторичные минералы нижнекембрийских отложений Алданского района Якутской АССР. Тр. Геол. ин-та АН СССР, вып. 5, 1956.
