CC BY
18
Арктический вектор геологических исследований Arctic vector of geological research
УДК 552. 5 DOI: 10.19110/geov.2021.1.3
ОСОБЕННОСТИ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ПЕСЧАНИКОВ ТАЯОКУЯХИНСКОЙ СВИТЫ ВЕРХНЕГО ДЕВОНА НА ЮГО-ВОСТОЧНОМ СКЛОНЕ КРЯЖА КАНИН КАМЕНЬ (ПОЛУОСТРОВ КАНИН)
Н. Ю. Никулова1, М. А. Павлова2
1Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар
2ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург nikulova@geo.komisc.ru, Milana_Pavlova@vsegei.ru
Приведены результаты изучения литологических и геохимических характеристик песчаников таяокуяхинской свиты верхнего девона юго-восточной части полуострова Канин. Накопление упомянутых песчаников происходило в мелководном бассейне при отсутствии вулканической деятельности, в условиях незначительных периодических колебаний уровня моря, приводящих к изменению степени зрелости, сортировки и соотношения в породах глинистой и песчаной составляющих. Рассматриваемая толща образовалась за счет разрушения слабовыветрелых в условиях умеренно теплого климата метаморфических пород. Установлено, что на формирование состава песчаников оказали влияние не менее чем два источника обломочного материала — гранатсодержащие кристаллические сланцы и метаморфизованные в зеленосланцевую фацию полевошпат-кварцевые песчаники. Последние, по всей видимости, являются источником обнаруженных в составе таяокуяхинской свиты знаковых содержаний золота.
Ключевые слова: таяокуяхинская свита, песчаники, химический состав, обломочный материал, источники сноса, условия осадконакопления.
SPECIFIC FEATURES OF SANDSTONES OF UPPER DEVONIAN TAYOKUYAKHINSKAYA FORMATION ON SOUTHEASTERN S LOPE OF THE KANIN KAMEN RANGE (KANIN PENINSULA)
N. Yu. Nikulova1, M. A. Pavlova2
institute of Geology Komi SC UB RAS, Syktyvkar 2VSEGEI, St. Petersburg
The results of studying the lithological and geochemical characteristics of sandstones of the Upper Devonian Tayaokuyakhinskaya Formation in the southeastern part of the Kanin Nos Peninsula are presented. The accumulation of sandstones of the Tayaokuyakhinskaya Formation occurred in the absence of volcanic activity in a shallow basin with small periodic fluctuations in sea level, which led to a change in the degree of maturity, sorting, and the ratio of clay and sandy components in the rock. The accumulation of the psammitic strata occurred due to the destruction and redeposition of weakly weathered sedimentary rocks in a moderately warm climate. It was established that the formation of the composition of sandstones was influenced by at least two sources of clastic material — garnet-bearing crystalline shales and feldspar-quartz sandstones metamorphosed into the greenschist facies. The latter, most likely, were the source of the indicative gold contents found in the Devonian clastic rocks.
Keywords: sandstone, chemical composition, clastic material, source of demolition, area of formation, conditions of sedimentation.
Актуальность изучения песчаников таяокуяхинской свиты, являющейся базальной толщей глобального седиментационного цикла, обусловлена отсутствием данных об их геохимических особенностях, позволяющих уточнить генетическую принадлежность, выявить особенности и закономерности осадконакопления для важного рубежа геологического развития территории. Практический и научный интерес к тер-ригенным верхнедевонским образованиям этого района обусловлен сходством геологической ситуации в рассматриваемой зоне межформационного контакта
„фундамент/чехол" с ранее известными проявлениями золота и алмазов на Тимане. Отделом региональной геологии и полезных ископаемых полярных и приполярных территорий ФГБУ «ВСЕГЕИ» в ходе экспедиционных работ в 2018 г. проведено описание и опробование контакта протерозойских и верхнедевонских отложений, а также разрезов верхнего девона в береговых обнажениях р. Талянояха (рис. 1), в результате которых в грубообломочных породах таяокуяхинской свиты установлено присутствие единичных знаков золота.
Для цитирования: Никулова Н. Ю., Павлова М. А. Особенности вещественного состава песчаников таяокуяхинской свиты верхнего девона на юго-восточном склоне кряжа Канин Камень (полуостров Канин) // Вестник геонаук. 2021. № 1(313). C. 21—29. DOI: 10.19110/geov.2021.1.3.
For citation: Nikulova N. Yu., Pavlova M. A. Specific features of sandstones of upper devonian Tayokuyakhinskaya Formation on southeastern slope of the Kanin Kamen range (Kanin Peninsula). Vestnik of Geosciences, 2021, 1(313), pp. 21—29, doi: 10.19110/geov.2021.1.3.
Потенциальная золотоносность изучаемых пород так же определяет необходимость вышснения палеоге-одинамических и палеогеографических условий, существовавших во время формирования толщи, как и источников поступления обломочного вещества.
Целью проведенных нами исследований являлось установление литологических и геохимических характеристик, определение источников обломочного материала и условий формирования песчаников таяоку-яхинской свиты.
Особенности геологического строения
полуострова Канин
Изученные отложения верхнего девона с несогласием залегают на рифейских породах, слагающих ядро Канинского горст-антиклинория, расположенного на юго-восточном склоне кряжа Канин Камень в восточной части полуострова Канин (рис. 1). Основной тектонической структурой, определяющей геологическое строение полуострова Канин, является Канино-Северотиманский мегавал — северо-восточное продолжение Тиманской гряды*. Линейно-блоковое строение территории обусловлено глубинными разломами северо-западного простирания. Основным элементом тектонического плана территории является Канинский горст, ограниченный зонами Северного и Главного разломов и совпадающий с современным поднятием Канин Камень, в пределах которого на дневную поверхность выходят рифейские образования (рис. 1). Девонские отложения, представленные нижним и верхним подъярусами франского яруса, залегают на неравномерно размытой поверхности пород рифея, венда, реже — кембрия, ордовика. К нижнему подъярусу относятся таврояхинская (Б3V свита, сложенная песчаниками, алевролитами, базальтами с редкими прослоями гравелитов, конгломератов, туфопесчаников и туфоалевролитов, и таяокуяхинская (Б^к), в составе которой преобладают песчаники и гравелиты, подчиненное положение занимают алевролиты и конгломераты. Общая мощность свит составляет 230 м. Верхний подъярус общей мощностью более 300 м представлен воронежским горизонтом (Б3уг), сложенным песчаниками, туфоалевролитами, углями, и рыбнорецкой свитой (Б3гЬ), состоящей из песчаников и алевролитов.
Наиболее полные разрезы таяокуяхинской фз?к) свиты, с угловым и стратиграфическим несогласием залегающей на породах мязгинской свиты среднего рифея (Кр2тг), расположены на западном крыле Канинского
*3десь и далее геологическое строение территории приведено по: Отчет о групповой геологической съемке м-ба 1:50000 и поисках, проведенных на территории листов R-38-Ш-Г, 123Б, 124АБВГ, 125АВГ, 126Ввг, Гвг, 137А6, Баб, 138АБ, Гб, 139АБ, Ваб, Габг, 140Авг, Бвг, В, Г, 141ВГ, 142В; Q-38-В-Баб, 9АВГ, 10АВ на п-ве Канин / Архангельское ПГО, Тиманская ГРЭ, Нарьян-Мар, 1984. Отв. исполн. Б. А. Горностай. hereinafter, the geological structure of the territory is given according to: Report on the group geological survey at scale 1: 50,000 and searches conducted on the territory of sheets R-38-Ш-Г, 123Б, 124АБВГ, 125АВГ, 126Ввг, Гвг, 137Аб, Баб, 138АБ, Гб, 139АБ, Ваб, Габг, 140Авг, Бвг, В, Г, 141ВГ, 142В; д-38-8-Баб, 9АВГ, 10АВ on the Kanin Peninsula. Arkhangelsk Geological Association, Timan Geological Expedition, Naryan-Mar, 1984. B. A. Gornostay .
Рис. 1. Распространение девонских отложений (серый цвет) на юго-востоке полуострова Канин по [2] Fig.1. Scheme of spread of Devonian deposits [2]
антиклинория, на побережье Чешской губы, в устьях рек Бол. Ойва, Талянояха и Немазягуяха.
Объект и методы исследования
Объектом исследования являются песчаники таяокуяхинской свиты верхнего девона, описанные и опробованные в ряде коренных выходов в приустьевых участках долины р. Талянояха, на юго-восточном склоне Канино-Северотиманского мегавала в ходе полевых работ Канинской партии отдела региональной геологии и полезных ископаемых полярных и приполярных территорий ВСЕГЕИ в 2018 году (рис. 2).
В строении разреза чередуются конгломераты, гравелиты, песчаники, алевролиты, аргиллиты. При этом в нижней и средней частях (таяокуяхинская свита) преобладают песчаники, а в верхней (немазягуяхинская свита) возрастает доля тонкозернистых пород.
Значительная часть разреза таяокуяхинской свиты сложена песчаниками различного гранулометрического состава — от тонко- до грубозернистых. Они слагают преимущественно тонкогоризонтально-слоистые седиментационные ритмы мощностью до нескольких метров в составе сложно построенной пес-чано-конгломератовой толщи [1]. Песчаники характеризуются бластопсаммитовой структурой, полосчатой текстурой, образованной ориентировкой слюдистых минералов — биотита, в том числе существенно глинизированного, и мусковита. Преимущественно не-окатанные и слабоокатанные обломки представлены кварцем, редко кислым плагиоклазом. В песчаниках присутствуют органические остатки животного и растительного происхождения.
В разрезе Талянояха-2, расположенном в устье р. Талянояха, вскрыт несогласный контакт метаморфических пород мязгинской свиты среднего рифея и тер-ригенных образований девона [2, 3]. Рифейская часть разреза сложена двуслюдяными альбит-кварцевыми и
Рис. 2. Схематическая теологическая карта юго-восточной части полуострова Канин (по: Отчет, 1984 г.). Условные обозначения: 1—6 — свиты рифейских отложений: 1 — микул-кинская; 2 — варысальская; 3—5 — подсвиты мязгинской; 6 — нюдерская; 7 — верхнедевонские отложения; 8 — нижний отдел триаса; 9 — средний отдел юры; 10 —четвертичная система; 11 — дайки: а — базальты верхнего девона, b — габбро-диабазы рифея; 12 — разрез контакта „рифей/девон" Талянояха-2 Fir. 2. Schematic geological map of the southeastern part of the Kanin Peninsula (after Gornostay, 1984 y.). Legend: 1 — Mikulkinskaya Formation; 2 — Varysal'skaya Formation; 3—5 — Myazginskaya Formation; 7 — Devonian section, middle-upper Formation; 8 — Triassic system, lower section; 9 — Jurassic system, middle section; 10 — Quaternary system; 11 — dikes: a — Late Devonian basalts; b — Late Riphean metamorphosed gabbro-diabases; 12 — section of the Riphean / Devonian contact zone Talanoyakha-2
альбит-хлорит-кварцевыми кристаллосланцами с редкими зернами граната. Контакт рифейских и верхнедевонских пород резкий, неровный — волнистый или зубчатый (рис. 3, а). Девонские отложения представлены олигомиктовыми кварцево-слюдистыми тонко-и мелкозернистыми песчаниками (рис. 3, Ь) с базаль-ным слюдисто-глинистым (с пятнами карбонатного) цементом. Петрографический состав песчаников изучался в прозрачных шлифах, в работе использованы также описания Е. А. Котельниковой. Содержания породообразующих оксидов определялись весовым химическим методом в ЦКП «Геонаука» Института геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (г. Сыктывкар). Для интерпретации результатов химических анализов использованы различные петрохимические модули и индикаторные соотношения породообразующих оксидов, позволяющие провести реконструкцию палеогеографических и палеотектонических условий формирования отложений [4—15].
Геохимическая характеристика
песчаников
Содержания главных породообразующих оксидов, литохимические модули и индикаторные соотношения, использованные для характеристики отложений и реконструкции условий их образования, приведены в таблице.
Для типизации песчаников использована классификация Я. Э. Юдовича и М. П. Кетрис [7], основанная на количественной оценке гипергенных изменений осадочных пород — выщелачивания и гидролиза — с помощью гидролизатного модуля (ГМ), дополненная петрографическими наблюдениями. По значениям гидролизатного модуля песчаники характеризуются как нормо-, мио-, гипосилиты, нормо- и суперсиаллиты [7]. К силитам относятся песчаники существенно кварцево-
го состава с различным содержанием полевошпатовой и слюдистой компонент. Песчаники, относящиеся к си-аллитам, отличаются железистостью. Представленный в этой группе песчаник обр. 3000-4 характеризуется максимальным содержанием базального слюдистого цемента, составляющего на отдельных участках более половины площади шлифа, и выделяющимися на фоне основной ткани сгустками и пятнами с существенно железистым цементом.
На диаграмме ^20 + К2О — ГМ выделяются три группы (кластеры) фигуративных точек, обладающих сходными параметрами, и пять точек вне кластеров, отличающиеся некоторыми особенностями состава, но относящиеся к одному из выделенных литологиче-ских типов (рис. 4, а).
Кластеры и точки на этой диаграмме образуют два тренда, первый из которых отражает степень седимента-ционной зрелости пород — от существенно слюдистых (рис. 3, с) до кварцевых, с редкими чешуйками слюды в цементе (рис. 3, ё), песчаников. Второе направление соответствует изменению содержания в песчаниках граната (рис. 3, Г §). Большая часть изученных образцов песчаников характеризуется значениями НКМ больше 0.3 (рис. 4, Ь), являющегося, по данным Я. Э. Юдовича и М. П. Кетрис, критерием присутствия в породе неизмененного калиевого полевого шпата [7]. Значения НКМ меньше 0.3 характерны только для песчаников, содержащих гранат. На диаграмме ГМ — ТМ, отражающей зависимость первичной титанистости пород от динамических факторов седиментогенеза, прослеживается зависимость между железистостью и титанисто-стью для девонских песчаников: наименее железистые и слюдистые хорошо сортированные песчаники являются наиболее титанистыми. В то же время незначительным содержанием ТЮ2 характеризуются хорошо сортированные гранат-кварцевые песчаники (рис. 4, с). По значению титанового модуля к нормотитанистым
Содержание породообразующих оксидов в песчаниках, мае. % Content of rock-forming oxides in metasandstones, wt. %
№ обр. Оксиды Oxides ^^ 3000 (2)-3 3000 (2)-4 3000 (2)-5 3000 (2)-9 3000 (2)-10 3000 (2)-11 3000 (2)-13 3000 (2)-15 3000 (2)-16 3000 -4 3000 -11 3000 -13 3000 -16 3000 -19 3000 -23 8007 -10 8007 -8 8007 -9
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
SiO2 71.74 81.98 80.18 71.60 64.00 68.50 72.99 76.92 67.64 49.11 68.55 80.32 59.48 60 71.15 63.96 59.88 62.69
TiO2 1.32 3.21 1.45 1.09 0.98 1.20 1.62 1.26 0.67 0.71 1.16 1.66 0.74 0.70 1.10 0.94 0.96 0.92
Al2O3 10.20 4.63 6.45 10.62 13.90 11.92 9.69 7.06 12.19 20.40 11.57 6.50 15.45 16.60 8.97 9.61 16.43 15.41
Fe2O3 3.10 2.30 3.45 2.82 2.30 1.84 2.33 4.05 1.85 8.19 4.64 2.50 2.55 3.58 4.96 2.04 5.23 1.52
FeO 2.97 2.70 1.85 2.91 8.36 6.45 5.02 2.21 7.52 2.26 2.59 1.90 10.43 3.83 3.15 2.18 3.08 2.46
MnO 0.05 0.11 0.06 0.04 0.89 0.27 0.32 0.05 0.37 0.10 0.07 0.078 1.34 0.044 0.044 0.14 0.079 0.063
MgO 0.43 1.05 0.84 1.64 1.48 1.43 1.24 1.09 1.69 2.93 2.00 1.04 1.58 2.58 1.88 1.61 1.95 1.91
CaO 2.52 0.21 0.53 0.53 1.60 1.28 0.96 0.53 1.28 0.20 0.10 0.10 1.32 0.01 0.60 7.00 1.20 2.60
Na2O 2.52 0.97 1.48 2.14 1.38 1.20 0.98 1.02 1.30 3.42 1.87 1.08 1.40 2.98 1.25 2.41 4.03 4.01
K2O 2.30 1.10 1.47 3.32 1.85 1.93 2.15 1.86 1.83 5.14 2.87 1.64 1.77 3.73 2.34 2.43 3.61 3.79
P2O5 0.10 0.04 0.05 0.20 0.08 0.09 0.08 0.10 0.07 0.49 0.16 0.073 0.084 0.11 0.15 0.068 0.16 0.13
Ппп / Poi 3.97 1.92 2.58 5.05 3.22 3.85 3.33 3.61 3.38 7.17 4.45 2.68 3.25 5.65 4.84 7.63 3.47 4.87
Сумма / Sum 101.22 100.21 100.39 100.96 100.04 99.96 100.70 99.76 99.79 100.12 100.03 99.57 99.40 99.81 100.43 100.02 100.08 100.37
№ обр. Модули^\^ Modules 3000 (2)-3 3000 (2)-4 3000 (2)-5 3000 (2)-9 3000 (2)-10 3000 (2)-11 3000 (2)-13 3000 (2)-15 3000 (2)-16 3000 -4 3000 -11 3000 -13 3000 -16 3000 -19 3000 -23 8007 -10 8007 -8 8007 -9
log(Na2O/K2O) 0.04 -0.05 0.00 -0.19 -0.13 -0.21 -0.34 -0.26 -0.15 -0.18 -0.19 -0.18 -0.10 -0.10 -0.27 0.00 0.05 0.02
log(SiO2/Al2O3) 0.85 1.25 1.09 0.83 0.66 0.76 0.88 1.04 0.74 0.38 0.77 1.09 0.59 0.56 0.90 0.82 0.56 0.61
log(Fe2O3o6m/K2O) 0.13 0.32 0.37 -0.07 0.09 -0.02 0.03 0.34 0.00 0.20 0.21 0.18 0.16 -0.02 0.33 -0.08 0.16 -0.40
F1 -1.46 -5.71 -3.74 -0.87 -2.99 -1.87 -3.46 -3.38 -1.47 1.98 -1.94 -3.92 -3.53 -0.01 -2.35 -0.16 0.32 1.15
F2 -1.61 6.49 2.22 -0.21 -4.28 -2.82 -0.90 1.91 -4.88 1.58 1.60 3.56 -5.39 -1.37 1.07 -0.13 -1.57 -1.14
F3 8.85 27.45 12.29 11.39 2.46 4.52 8.75 11.28 2.92 6.67 8.68 13.55 1.00 6.16 9.82 9.81 7.01 8.19
F4 5.89 43.79 14.12 9.06 4.32 6.76 11.43 13.11 4.59 4.40 8.99 17.38 2.76 4.82 11.66 8.26 4.19 4.64
SÍO2/AI2O3 7.03 17.71 12.43 6.74 4.60 5.75 7.53 10.90 5.55 2.41 5.92 12.36 3.85 3.61 7.93 6.66 3.64 4.07
K2O/Na2O 0.91 1.13 0.99 1.55 1.34 1.61 2.19 1.82 1.41 1.50 1.53 1.52 1.27 1.25 1.87 1.01 0.90 0.95
AI2O3/SÍO2 0.14 0.06 0.08 0.15 0.22 0.17 0.13 0.09 0.18 0.42 0.17 0.08 0.26 0.28 0.13 0.15 0.27 0.25
K2O/Al2O3 0.23 0.24 0.23 0.31 0.13 0.16 0.22 0.26 0.15 0.25 0.25 0.25 0.12 0.22 0.26 0.25 0.22 0.25
CIA 48 60 56 57 66 65 63 60 65 64 64 63 70 65 61 33 56 50
ICV 1.6 2.5 1.7 1.5 1.0 1.0 1.3 1.7 1.1 1.2 1.4 1.6 0.9 1.1 1.7 2.7 1.4 1.5
CIW 54 70 65 70 73 73 74 73 73 77 78 77 77 77 74 37 65 58
Fe/Mn 83 33 60 111 10 27 19 88 22 59 71 38 9 121 121 22 68 49
(Fe+Mn)/Ti 4 1 3 4 12 7 4 4 14 9 5 2 19 9 5 4 6 4
Al/(Al+Fe+Mn) 0.6 0.5 0.6 0.6 0.5 0.5 0.5 0.6 0.5 0.7 0.6 0.6 0.5 0.7 0.5 0.7 0.7 0.8
НКМ 0.47 0.45 0.46 0.51 0.23 0.26 0.32 0.41 0.26 0.42 0.41 0.42 0.21 0.40 0.40 0.50 0.47 0.51
ГМ 0.25 0.14 0.17 0.24 0.41 0.32 0.26 0.19 0.33 0.64 0.29 0.16 0.51 0.41 0.26 0.23 0.43 0.32
ТМ 0.13 0.70 0.23 0.10 0.07 0.10 0.17 0.18 0.06 0.04 0.10 0.26 0.05 0.04 0.13 0.10 0.06 0.06
Примечания (Notes): 1) образцы 1—15 — таяокуяхинская свита верхнего девона (samples 1—15 belong to Upper Devonian Tayaokuyakhinskaya formation); 16—18 — мязгинская свита среднего рифея (16—18 — Upper Riphean Myazginskaya formation); 2) F1=0.303—0.447si02—0.972 TiO2+0.008Al2O3-2.67Fe2O3+0.208 FeO3.082MnO+0.14MgO+0.195CaO+0.719Na2O-0.032K20+7.51P205;
F2=43.57-0.421SiO2+1.988TiO2-0.526Al2O3-0.551Fe2O3-1.61FeO+2.72MnO+ 0.881 MgO -0.907Ca0-0.177Na20-1.84K2O+7.244P2O5.
F3=30.638Ti02/Al20з-12.54Fe20зобщ/Al20з+7.329Mg0/Al20з+12.031Na0/Al20з+35.402K20/Al20з-6.382; F4= 56.5Ti02/ Al203-10.897 Fe203общ /Al20+30.875 Mg0/Al203-5.404 Na20/Al203+11.112 K20/Al203-3.89. rM=Al203+Ti02+Fe203+Fe0+Mn0)/Si02; HKM=N20+K20/Al203, TM=Ti02/Al203; CIA=100Al203/(Al203+Ca0+Na20+K20), ICV+ (Fe203+K20+Na20+Ca20+ Mg20=Ti02)/Al203, CIW=100Al203/(Al203+Ca0+Na20) (молекулярные количества).
\ v ; л It.
Рис. 3. Структурно-текстурные особенности песчаников: a — зубчатый контакт рифейских кристаллосланцев и песчаников таяокуяхинской свиты, обр. 8007-4; b—f — песчаники таяокуяхинской свиты: b — с базальным слюдистым и глинистым цементом, обр. 8007-9; c — мелкозернистый полевошпат-кварцевый песчаник с глинисто-слюдистым цементом, обр. 3000-11; d — кварцевый песчаник с редкими чешуйками слюды в цементе, обр. 3000(2)-4; e — песчаник с зернами граната, обр. 3000(2)-13; f — кварцевый песчаник с гранатом, обр. 3000-16
Fig. 3. Structural and textural features of sandstones: а — jagged contact of Riphean crystal schists and sandstones of the Tayaokuyakhinskaya Formation, sample 8007-4; b-f — sandstones of the Tayaokuyakhinskaya Formation: b — basal mica and clay cement, sample 8007-9; c — fine-grained feldspar-quartz sandstone with clay-mica cement, sample 3000-11; d — quartz sandstone with rare mica flakes in cement, sample 3000(2)-4; e — sandstone with garnet grains, sample 3000(2)-13; f — garnet-quartz sandstone, sample 3000-16
0.6
0.4 -
0.2--
о 1
,8007-8
суперсиаллит
II 12-10
нормосиаллит гипосиаллит
нормосилит
4 6
Na90+K90
0.7-
0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 -
0'
16
19OA2-10
2-4
-1-1-1-i-1-1-1-
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0
TM
0.7 0.6
0.4 0.2-
4
о
J6
.2-10 19 о
A о
о
■
1 А Ш +
- • _
2-4
--1 1-1-1— b
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 HKM
Рис. 4. Модульные диаграммы: a — ГМ — Na2O + K2O; b — ГМ — НКМ; c — НКМ — ТМ (по [7]). Условные обозначения: 1—4 — песчаники: 1 — полевошпат-кварцевые; 2 — преимущественно кварцевые со слюдистым цементом; 3 — кварцевые с гранатом и гранат-кварцевые; 4 — кварцевые с незначительным количеством слюды. Рядом с точками вне кластеров подписаны номера образцов
Fig. 4. Modular diagrams: a — GM — Na2O + K2O; b — GM — NKM; c — NKM-TM (after Yudovich, Ketris, 2000). Legend: sandstones: 1 — quartz feldspar; 2 — mostly quartz with mica cement; 3 — quartz with garnet and garnet-quartz; 4 — quartz crystals with an insignificant amount of mica. Sample numbers are labeled next to points outside the clusters
а
c
относится большая часть сиаллитов, к супертитанистым — по два образца силитов и сиаллитов, к гипертитанистым — большинство силитов. Значение титанового модуля рифейских кристаллосланцев соответствует средним значениям для метапесчаных пород рифея. Девонские песчаники, относящиеся к классу силитов, по этому показателю сходны с типичными палеозойскими псаммитами, а песчаники, относящиеся к сиал-литам, немного превышают этот показатель или близки к вулканомиктовым отложениям. Повышенная титани-стость рифейских песчаников обусловлена, по всей видимости, наложениями факторов гидродинамической сортировки и особенностей петрофонда.
На диаграмме К20 - №20 [4] большинство фигуративных точек девонских псаммитов находятся в поле аркозов (рис. 5, а). Вблизи условной границы раздела аркозов и граувакк расположены три точки гранатсо-держащих песчаников из разреза в устье р. Талянояха и обе точки рифейских полевошпат-кварцевых песчаников, отличающихся значительно более высокими содержаниями обеих щелочей. На диаграмме 1о§(8Ю2/А1203) - ^(№20/К20) [12] эти же породы оказались в полях граувакк (рис. 5, б), а большинство точек девонских песчаников распределены в полях аркозов, лититов и сублититов.
На диаграмме F3 - F4 [15], отражающей источники обломочного материала, все точки псаммитов тая-окуяхинской свиты и рифейских кристаллосланцев расположены в поле богатых кварцем осадочных образований (рис. 6). Наиболее близко к полям изверженных пород располагаются точки, соответствующие девонским песчаникам с гранатом и рифейским кристалло-сланцам, отличающимся минимальным содержанием кварца. Наиболее удаленное положение от полей изверженных пород занимают наименее слюдистые монокварцевые разновидности песчаников. Значения индекса химического выветривания CIA [14] для большинства изученных образцов соответствуют слабовыветре-лым породам со значениями CIA 55-60 (см. таблицу). Максимальное значение индекса CIA (70) имеют песчаники с наибольшим содержанием граната, минимальное (33) — песчаники, у которых в цементе присутствует карбонат. Индекс изменения состава ICV [10] только у трех образцов гранатсодержащих песчаников не превышает пороговое значение 1, что характеризует эти отложения как наиболее зрелые. Для остальных девонских и рифейских песчаников характерно присутствие незрелого обломочного материала (см. таблицу). Максимальной степенью изменения размываемых пород гранатсодержащие песчаники выделяются и на диа-
2-10
(27,45; 43,79)
1.0
log(Si02/Al203)
Phc. 5. K^accн$нкaцнoнннe flnarpaMMBi: a — K2O — N2O (no [4]); b — log(SiO2/Al2O3) - log(Na2O/K2O) (no [12]). Yc.tobhbie o6o3HaneHHfl cm. Ha pHc. 4, a
Fig. 5. Classification diagrams: a — K2O — N2O (after [4]); b — log (SiO2/Al2O3)— log(Na2O/K2O) (after [12]). Legend in Fig. 4, a
10-
-xl"
рц
•
•
богатые •
кварцем осадочные А образования
■ ■ ■
▲
§ s 1 о R 2-10^ К
о о - ¡с so О к о о З о к ^ А16 изверженные породы кислого состава
а: а: -Ь 1 s я изверженные ^vпороды среднего состава -1-
-10
0
10
20
F 3
PHC. 6. no^oxeHHe ToneK cocTaBoB necnaHHKoB Ha ^narpaMMe F3 — F4 (no: [15]). Yc^oBHHe o6o3HaneHH^ cm. Ha pHc. 4, a
Fig. 6. Positions of sandstone composition points in the F3 — F4 diagram (after [15]). Legend in Fig. 4, a
грамме ICV — CIA [13], где большинство фигуративных точек занимают промежуточное положение между линиями, соответствующими составам размываемых основных и кислых пород, а точки наименее слюдистых песчаников находятся за линией базальтового тренда (рис. 7). Отдельно располагается фигуративная точка обр. 3000(2)-4, отличающегося максимальной титани-стостью, обусловленной, по всей видимости, как субстратным, так и седиментационным фактором.
Индекс выветривания CIW [11], отражающий степень выветрелости материала на палеоводосборах, для большинства образцов песчаников составляет 73—77, что характерно для слабой и средней степеней разложения исходных пород, а минимальные значения (54 и 37) соответствуют песчаникам с карбонатным цементом (см. таблицу).
Соотношение Fe/Mn [5], используемое в качестве фациального индикатора для осадочных отложений, в рассматриваемых песчаниках изменяется от 9 до 83, что соответствует относительно глубоководным (для карбо-натсодержащих песчаников) и мелководным морским (для хорошо сортированных кварцевых песчаников) отложениям. Большинство значений этого индикаторного соотношения для изученных песчаников соответствует породам, образованным в прибрежно-морских условиях, минимальные значения характерны для гранатсо-держащих песчаников. Мы считаем, что повышенные содержания марганца в данном случае определяются больше особенностями петрофонда, нежели накоплением его в глубоководных условиях.
Титановый модуль (Fe+Mn)/Ti [6] в интервале 1—19 и алюминиевый модуль Al/(Al+Fe+Mn) [9] в интервале 0.5—0.8 характеризуют породы как не содержащие примесь эксгалятивного материала (см. таблицу).
Значения калиевого модуля K2O/Al2O3 [10] 0.13— 0.26 соответствуют породам, сформированным преимущественно за счет рециклированного материала (см. таблицу), а максимальное значение 0.31 у обр. 3000(2)-9 объясняется незначительным, в пределах погрешности анализа, преобладанием калия над натрием.
На диаграмме SiO2 — K2O/Na2O [15] фигуративные точки кварцевых девонских песчаников с незначительным содержанием слюды расположены в поле пород, образованных в условиях пассивной континентальной окраины (рис. 8, а). Точки девонских песчаников как с
1.0 1.5
ICV
Рис. 7. Положение фигуративных точек песчаников на диаграмме ICV — CIA (по [13]). Условные обозначения см. на рис. 4, а
Fig. 7. Position of the figurative points of the sandstones in the ICV-CIA diagram (after [13]). Legend in Fig. 4, a
10 ,
О
о
1 -
0.1
пассивные
континентальные
окраины
океанические островные дуги_
активные
континентальные
окраины
50
F 2
4-
0-
-4-
.2-4
60 70 80
SiCX
пассивная
континентальная
окраина
90
100
активная
континентальная окраина
-6
Рис. 8. Положение фигуративных точек составов песчаников на диаграммах: a — SiO2 — K2O/Na2O (по [15]); b — F1—F2 (по [8]). Условные обозначения см. на рис 4, а
Fig. 8. Position of figurative points of sandstone compositions on the diagram: a — SiO2-K2O/Na2O (after [15]); b — F1-F2 (after [8]). Legend in Fig. 4, a
гранатом, так и с карбонатным цементом попали в поле активной континентальной окраины, а точки поле-вошпат-кварцевых и одного образца гранатсодержа-щего песчаников — в поле пород, образованных в условиях океанической островной дуги, что объясняется слабой геохимической переработкой существенно вул-каномиктового обломочного материала. На диаграмме F1—F2 [8] в поле пассивной континентальной окраины находятся фигуративные точки относительно хорошо сортированных кварцевых и карбонатсодержащих девонских песчаников (рис. 8, б). Точки рифейских пород, а также слюдистые и гранатсодержащие разновидности девонских песчаников оказались в поле активной континентальной окраины.
Заключение
Анализ индикаторных соотношений, петрохими-ческих модулей и характера расположения фигуративных точек составов на различных диаграммах позволил выделить и охарактеризовать несколько разновидностей песчаников таяокуяхинской свиты. На классификационных и дискриминационных диаграммах фигуративные точки образуют соответствующие лито-и хемотипам отдельные группы песчаников: полево-
а
шпат-кварцевые слюдистые, по составу близкие ри-фейским метаосадочным породам; с глинисто-слюдистым, участками карбонатным цементом; хорошо сортированные песчаники монокварцевого состава; с базальным слюдисто-глинистым цементом и редкими зернами граната; гранатсодержащие песчаники с содержанием граната до 75 %.
На диаграммах, применяемых для реконструкции палеогеодинамических обстановок, фигуративные точки составов песчаников попадают в поля, соответствующие обстановкам активной и пассивной континентальных окраин (рис. 8). Расположение фигуративных точек песчаников в поле активной континентальной окраины в данном случае объясняется присутствием в составе существенного количества слабоизмененного вулканогенного материала и показывает зависимость изменения состава песчаников от смены обстановок осадконакопления и источников обломочного материала — уменьшения влияния подстилающих отложений, углубления бассейна и вовлечения в область размыва гранат- или карбо-натсодержащих пород.
Петрохимические особенности песчаников верхнедевонской таяокуяхинской свиты обусловлены особенностями состава подстилающих рифейских отложений: в области размыва в различные временные интервалы преобладали высокометаморфизованные гранатсодержащие кристаллические сланцы или слабо-метаморфизованные, на уровне зеленосланцевой фации, полевошпат-кварцевые песчаники. В поле развития таких песчаников залегают рифейские, вендские и кембрийские интрузивные образования основного состава, в экзоконтактах которых установлено золото. В девонских породах золото присутствует в псе-фитах и не содержащих гранат слабослюдистых разновидностях кварцевых песчаников. Можно предполагать, что источником золота были полевошпат-кварцевые песчаники горелорецкой или подлейской свит, распространенных к северо-западу от изучаемого района. Периодическое вовлечение в область размыва гранатсодержащих метаморфитов влекло за собой появление значительных количеств устойчивого к выветриванию граната в составе отдельных слоев девонских песчаников.
Накопление песчаников таяокуяхинской свиты происходило в отсутствие активной вулканической деятельности в условиях мелководья, при периодических колебаниях глубины бассейна и смене источников поступления обломочного материала, приводящих к изменению степени зрелости, сортировки, соотношения глинистой и песчаной составляющих и минерального состава. Петрохимические характеристики песчаников отражают также изменение седиментационной зрелости осадка — от относительно железистых и глиноземистых со значительным количеством слабовыветрелого вулканомиктового материала, образованных в крайне мелководных активных гидродинамических условиях, до хорошо сортированных, сформированных в спокойных гидродинамических условиях мелкозернистых разновидностей кварцевых песчаников, в цементе которых нередко присутствует карбонат. Единичные знаки золота установлены в слабослюдистых хорошо сортированных песчаниках, в формировании которых принимали участие продукты размыва пород горелорецкой
или подлейской свит, выходы которых в современном
структурном плане располагаются северо-западнее изученного разреза.
Литература
1. Безносое П. А., Снигиревский С. М, Сивкова А. П., Павлова М. А., Зархидзе Д. В. Осадочный комплекс девонских отложений восточной части полуострова Канин // Материалы XVII Геол. съезда Республики Коми. Сыктывкар, 2019. С. 29—32.
2. Зархидзе Д. В., Богатырев Л. И., Цыбульская А. Е., Павлова М. А. Зона межформационного контакта рифея и позднего девона на крыльях Канинского антиклинория // Там же.
3. Павлова М. А., Зархидзе Д. В., Богатырев Л. И., Цыбульская А. Е. Межформационный контакт рифейских и верхнедевонских образований полуострова Канин // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента: Материалы 27-й научн. конф. Сыктывкар, 2018. С. 166-171.
4. Петтиджон Ф., Поттер П., Сивер Р. Пески и песчаники. М.: Мир, 1976. 536 с.
5. 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.
6. Страхов Н. М. Проблемы геохимии современного океанского литогенеза. М.: Наука, 1976. 300 с.
7. ЮдовичЯ. Э., КетрисМ. П. Основы литохимии. СПб.: Наука, 2000. 479 с.
8. Bhatia M. R. Plate tectonic and geochemical composition of sandstones // The Journal of Geology. 1983. V. 91. № 6. P. 611-627.
9. Bostrom K. The origin and fate of ferromanganoan active ridge sediments / Stockholm Contrib. Geol. 1973. V. 27. No. 2. P. 148-243.
10. 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.
11. Harnois L. The CIW index: a new chemical index of weathering / Sed. Geol. 1988. V. 55. No. 3/4. P. 319-322.
12. Herron M. M. Geochemical classification of terrigenous sands and shales from core or log date / J. Sed. Petrol. 1988. V. 58. P. 820-829.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
References
1. Beznosov P. A., Snigirevsky S. M., Sivkova A. P., Pavlova M. A., Zarhidze D. V. Osadochny kompleks devonskikh otlozhenii vostochnoi chastipoluostrova Kanin (Sedimentary complex of Devonian deposits of the eastern part of the Kanin Peninsula). Proceedings of Geological congress. Syktyvkar, 2019, pp. 29-32.
2. Zarhidze D. V., Bogatyrev L. I., Tsybulskaya A. E., Pavlova M. A. Zona mezhformatcionnogo kontakta rifeia ipozdnego devona na
kryliakh Kaninskogo anticlinoria (Zone of interformational contact between Riphean and Late Devonian on the wings of the Kaninsky anticlinorium). Proceedings of Geological congress. Syktyvkar, 2019, pp. 29-32.
3. Pavlova M. A., Zarhidze D. V., Bogatyrev L. I., Tsybulskaya A. E. Mezhformatcionny kontakt rifeiskikh i verkhnedevonskikh obrazovaniipoluostrova Kanin (Interformational contact of the Riphean and Upper Devonian formations of the Kanin Peninsula). Struktura, veshchestvo, istoriia litosfery Timano-Severouralskogo segmenta (Structure, matter, history of lithosphere of TimanNorthern Ural segment). Proceedings of conference. Syktyvkar, 2018, pp. 166-171.
4. Pettidzhon F., Potter P., Siver R. Peski ipeschaniki (Sands and sandstones). Moscow: Mir, 1976, 536 p.
5. Rozen O. M., Guravlev D. Z., Lyapunov S. M. Geochimi-cheskie issledovaniya osadochnych otlogeniy Timano-Pecherskoy provinzii (Geochemical studies of sedimentary deposits in the Timan-Pechora province). Razvedka i ochrana nedr (Exploration and protection of mineral resources), 1994, No 1, pp. 18-21.
6. Strachov N. M. Problemy geochimii sovremennogo okean-skogo litogeneza (Problems of Geochemistry of modern oceanic lithogenesis). Moscow: Nauka, 1976, 300 p.
7. Yudovich Y. E., Ketris M. P. Osnovy litohimii (Basics litochemistry). St. Petersburg: Science, 2000, 479 p.
8. Bhatia M.R. Plate tectonic and geochemical composition of sandstones. The Journal of Geology, 1983, V. 91, No. 6, pp. 611-627.
9. Bostrom K. The origin and fate of ferromanganoan active ridge sediments. Stockholm Contrib. Geol. 1973, V. 27, No. 2, pp. 148-243.
10. 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.
11. Harnois L. The CIW index: a new chemical index of weathering. Sed. Geol., 1988, V. 55, No. 3/4, pp. 319-322.
12. Herron M. M. Geochemical classification of terrigenous sands and shales from core or log date. J. Sed. Petrol., 1988, V. 58, pp. 820-829.
13. 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.
14. Nesbitt H. W., Young G. M. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lu-tites. Nature, 1982, V. 299, pp. 715-717.
15. 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.
Поступила в редакцию / Received 17.11.2020
