CC BY
15
ЙЗВЁСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА '
Том 264 1976
ПЕТРОХИМИЧЁСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЭФФУЗИВОВ КЕМБРИЯ ВОСТОЧНОГО СКЛОНА КУЗНЕЦКОГО АЛАТАУ
/
В. Е. НОМОКОНОВ, Л. В. ПЕШЕХОНОВ
(Представлена научным семинаром кафедр общей геологии, исторической геологии, горючих ископаемых)
В дределах восточного склона Кузнецкого Алатау в кембрийское время вулканизм проявлялся -неоднократно. Геологическим1и исследованиями (последних лет [1, 2, 4, 6, 7] достаточно убедительно доказано наличие нижне- и средне кембрийских эфф узивов в правобережье реки Белого Июса (Тюрим-Ефремкинский район), в районе деревни Катю-шкино, станции Ербинокой, деревни Верхней Ербы (Батеневский кряж), в хребте Азыр-Тал. Причем как нижне-, так ;и ореднекембрийские эф-ф уз-ив ы встречаются на нескольких стратиграфических уровнях [2, 5, 6]. При достаточно детальной стратификации, изучении особенностей петрографического состава и условий формирования вулканогенных толщ вопросам их петрохимии до последнего времени уделялось мало внимания. Имеющийся в нашем распоряжении фактический материал позволяет выявить основные летрохимичеокие 'особенности разновозрастных вулканогенных продуктов кембрия, формировавшихся в четыре этапа, из которых два раннекембрийские (усинский и ефремкинокий) и два ереднекембрийские (карасукский и берикульский).
¡Вулканогенными продуктами усинекого этапа вулканизма являются эффузивы колоджульской свиты бассейна реки Белого Июса, распространенной в районе горы Кош кул а к и деревни Ефремкино. Они слагают нижнюю часть разреза свиты (до 200 м), представлены преимущественно зеленокаменными, реже ¿диагенетизированными, в различной степени альбитизированными диабазами, пир оке е н -ял а гиокл а з ов ы -ми и п л агиоклаз - пироксенов ы ми базальтовыми порфирита ми и их туфами, переслаивающимися с темно-серыми битуминозными известняками с богатой фауной трилобитов раннего (кембрия. У деревни Ефремкино в ядре Июсской синклинали, где наблюдается сокращенный разрез колоджульской 'овиты (120 м пачка ¡красноцветов), помимо пироксен-илагиоклазовых базальтовых иорфиритов, 'слагающих покров 20-метровой мощности, встречаются многочисленные слабо окатанные обломки ортофиров и фельзит-порфиров (в гравелитах и конгломератах), возможно являющихся крайними кислыми дифференциатами описываемых базальтоидов. Вулканизм этого этапа проявлялся в подводных и частично в наземных условиях в пределах интрогеантиклинальных поднятий Кузнец ко-Ал атаусской геосинклинали, заложившейся в начале позднего докембрия. Причем усинский вулканизм был пространственно приурочен >к тем геоантиклинальным поднятиям, на месте которых в позднем докембрии проявлялся типичный эвгеосинклинал ьный вулканизм.
По имеющимся \в нашем распоряжении данным химических анализов и данньш пересчета их весовых количеств ¡на числовые характеристики (по методике А. /Н. 3аварийного (табл. 1, 2) -на векторной диаграмме устанавливается ¡большой разброс фигуративных точек, отображающих химический 'состав эффузивов колоджульокой овиты. Геометрическая осевая л'иния начальных точек векторов располагается между вариационной 'кривой нормального ряда (по Дэли и вариационной кривой (промежуточного типа, отделяющей из'вестково-щелочные ¡породы от щелочных. Поэтому эффузивы колоджулыской свиты в целом подобны базальтолдам щелочноземельного ряда с характерной для них вариацией по ¡кислотности от меланократовых оливииовых базальтов, слабо 1недо1Сыщенных кремнеземом через лейкократавые 'насыщенные кремнеземом базальты до андезито-базальтов и лейкократовых слабо пересыщенных кремнеземом андезитов (содержание кремнезема
Рис. 1. Сводная векторная диаграмма химических составов эффузивов кембрия восточного склона Кузнецкого Алатау. Векторы химических составов: 1—Усинского (Колоджульского) комплекса, 2 — Ефремкинского комплекса, 3 — Берикульского комплекса. Вариационные линии составов пород: 1—нормального ряда горных пород по Дэли, II — Этны, III — Усинского (Колоджульского) комплекса, IV — Ефремкинского комплекса, V — Берикульского комплекса
Химические анализы эффузивов кембрия восточного склона Кузнецкого Алатау
Таблица I
№ анализа
БЮ.
т ю.
А1203
Ре203
8—66 9—66 11—66 513/11 513/10 513/8 Н—69 Н—72 538/4а 665/1 668/9 668/8 3511 Ц—62 Ц—20 4009 1а
3519 0765—А 9059г 0376 10044 10428 10225 0639—А 0631 10431 11072
45,40 45,92 42,92 50,00 62,00 62,00 49,60 52,23 47,72 51,96 49,30 50,72 46,35 50,40 51,02 50,54 47,84 48,13 55,23 53,82 57,18 58,72 55,44 53,50 55,04 58,00 49,65 49,86
2,79 2,50 2,40 1,84 0,86 0,86 1,24 1,08 1,32 1,31 1,50 1,79 1,26 1,24 1,61 1,10 1,74 1,44 1,20
I,43
II,19 0,79 0,79 1,05 1,38 1,31 1,40
•11.13
17,76
17.91 14,53 13,50 15,20 16,90 16,32
15.74 16,03
14.75 15,34
16.19 15,85
17.20 17,17 17,01 14,73 14,01
17.76 17,81 416,94 18,37
15.92 16,3(Г 19,08 16,31 16,19 16,25
РеО
МпО
СаО
М§-0
№оО
КоО
р205
НпО
7,45 3,67 0,13 7,53 5,97 3,00 0,70 0,81 о;о1 0,13
5,44 5,30 0,16 6,63 6,05 4,00 1,16 0,77 сл. 0,26
7,00 5,35 0,15 9,53 7,76 2,13 0,76 0,43 0,01 0,39
11,56 4,09 0,13 5,60 5,70 4,47 0,83 _ _
2Д1 3,41 0,10 2,20 4,00 5,60 1,03 _ _
2,32 2,95 0,07 0,90 3,60 6,65 1,26 _ —. _
3,84 6,05 0,14 8,25 4,96 3,78 2,06 0,62 _,
4,06 7,14 0,11 7,85 3,62 3,92 1,87 0,68 _. _
6,52 4,55 0,13 8,51 6,06 3,02 2,91 1,05 _
3,61 5,82 0,11 8,17 3,89 3,44 2,40 0,35 — _,
4,34 6,56 0,08 8,18 5,87 3,91 1,45 0,66 .— _.
3,84 7,09 0,08 8,01 4,33 3,95 1,90 0,52 — —
3,27 5,67 0,30 7,79 5,60 2,41 2,90 0,77 0,02 4,40
4,54 3,65 0,17 6,40 3,55 3,76 2,38 0,80 0,02 3,36
1,30 7,65 0,30 5,56 3,85 3,75 3,59 0,68 0,01 3,26
3,97 3,94 0,18 6,12 2,80 4,35 3,41 0,77 сл. 2,32
5,79 4,94 0,12 7,75 7,31 • 2,75 1,86 0,55 —
3,40 7,16 0,14 9,55 8,47 2,22 1,75 0,44 — 0,34
5,54 2,96 0,11 4,03 3,00 5,30 2,32 0,50 0,02 0,16
7,62 2,12 0,11 3,22 5,45 6,09 1,89 0,49 0,04 0,17
5,70 2,06 0,07 5,23 3,21 2,79 4,34 0,40 0,01 0,32
4,90 2,51 0,15 • 5,38 3,11 3,24 2,45 0,18 0,02 0,24
4,49 3,16 сл. 6,00 5,19 2,90 2,68 0,20 0,01 0,19,
3,58 3,44 0,06 6,60 5,72 3,24 2,80 0,49 0,01 0,55
5,59 2,15 0,15 4,93 2,99 4,30 3,00 0,50 0,02 0,08
7,42 1,76 0,11 5,56 2,44 4,38 2,42 0,25 0,04 0,27
7,28 3,10 0,17 8,12 7,38 2,49 2,24 0,39 сл. 0,25
5,74 3,06 0,08 8,37 3,98 2,82 2,04 0,44 0,02 0,30
ппп
4,51 3,43 7,07 3,22 4,04 2,88 2,72 1,42 1,97 3,42 1,65 1,06 4,54 2,14 0,44 3,74 3,85 3,06
2.36 1,24 1,68 0,39
3.37 2,50 1,90 1,33 1,81 6,09
99,96 99,53 100,43 100,94 100,55 100,39 99,50 99,62 99,79 99,23 98,84 99,48 101,13 99,61 100,18 100,25 99,69 100,11 100,49 101,45 101,12 100,45 100,34 99,84 101,12 101,60 98,47 100,18
Примечание: 1—6 — колоджульская свита: 8—66— альбитизированный пироксен — плагиоклазовый порфирит, д. Ефремкино, 9—66, Ц—66 — альбитизированные диабазы, д. Ефремкино и р. Тюрим, 513/11, 513/10:513/8 — порфириты, р. Тюрим (по А. Ф. Белоусову); 7—18 — ефремкинская и азыртальская свиты: Н-69 — диабаз, Н-72 — пироксен-плагиоклазо-вый порфирит, хр. Ефремкинский, 538/4 а — оливиновый авгит—плагиоклазовый порфирит, 665/1, 668/9, 668/8 — авги-т-пла-гиоклазовые порфириты, р-он ст. Ербинской (анализы 9—12 по В. М. Ярошевичу, 1962), 3511, Ц-62, Ц-20, 4009, 1а — пирок-сен-плагиоклазовые и плагиоклазовые порфириты, д. Катюшкина (по Д. И. Цареву, 1969); 19—28 — берикульская (кошкулак-ская) свита: 0765-А — амфибол-пироксеновой андезитовый порфирит, 9059 г, 0376, 10044, 10428, 10225, 0639-А, 0631, 10431, 11072 — пироксеновые андезитовые порфириты, г. Кошкулак.
Таблица 2
Числовые характеристики по А. Н. Заварицкому
№ п.п. анализа а Ь с 5 аг | ^ т' 1' п а1с <2
1 8-66 8,2 23,2 8,9 59,7 4,5 48,3 47,2 87,6 0,9 — 5,9
2 9-66 11,5 23,0 7,4 58,1 — 6,4 47,9 45,7 83,4 1,55 —14,2
3 11-66 5,9 34,3 7,0 52,8 — 26,1 40,0 33,9 91,0 0,84 —13,2
4 513/11 10,9 27,0 3,6 58,5 — 12,2 35,8 52,0 90,0 3,00 — 8,4
5 513/10 13,6 12,9 2,6 70,9 9,4 — 51,9 38,7 89,6 5,25 4-12,0
6 513/8 15,8 14,8 1,1 68,3 25,6 — 39,4 35,0 88,2 1,44 + 3,9
7 Н-69 11,9 22,4 5,6 60,1 — 22,3 39,5 38,2 73,4 2,1 ~ 8,2
8 Н-72 11,6 21,7 5,0 61,7 — 22,1 48,9 29,0 76,0 2,3 12,0 - 4,8
9 538/4а 11,2 26,2 5,5 57,1 — 20,0 40,4 39,6 61,0 —13,7
10 665/1 ИД 21,7 4,5 62,4 — 26,5 31,7 41,8 68,9 2,5 - 2,5
11 668/9 11,0 25,5 5,0 58,5 — 20,2 39,6 40,2 80,3 2,2 —10,0
12 668/8 11,7 22,6 5,2 60,5 — 21,0 33,3 45,7 76,2 2,3 - 7,6
13 3511 10,50 23,8 ' 6,6 в,2 59,1 — ' 16,6 43,9 39,5 55,7 1,59 - 9,4
14 Ц-69 112,87 17,03 63,9 — 13,6 38,6 47,8 71,0 2,08 - 4,1
15 Ц-20 14,25 18,12 5,0 62,6 — 11,5 38,0 50,5 61,6 2,84 — 8,3
16 4009 15,68 16,6 4,5 63,2 — 21,3 30,6 48,1 66,0 3,48 — 9,5
17 1а 9,2 27,0 5,8 58,0 — 15,1 47,7 37,2 69,2 3,04 - 8,2
18 3519 7,6 30,2 5,6 56,4 — 20,0 47,7 32,3 64,8 1,36 - 7,8
19 0765-А 15,5 13,5 4,7 66,3 — 3,2 38,9 57,9 78,0 3,3 - 3,1
20 9059г 16,1 17,8 3,9 62,2 — 0 51,7 48,3 83,0 4,1 — 11,7
21 0376 12,3 14,0 5,2 68,0 — 9,0 40,0 51,0 49,5 2,5 4- 5,2
22 10044 11,0 12,3 6,8 68,8 — 0 44,0 56,0 66,6 1,6 + Ю,9
23 10428 10,7 18,0 5,6 65,7 — 10,6 50,4 39,0 61,8 1,9 + 4,4
24 10225 11,8 17,6 5,5 65,1 — 4,0 58,0 38,0 63,0 2,1 + 1Д
25 0639-А 14,4 12,8 6,0 66,8 — 1,1 4Ц6 57,3 63,7 2,4 - 1,2
26 0631 13,2 14,7 4,4 67,7 — 16,8 28,0 55,2 74,0 3,0 + 4,6
27 10431 8,8 25,7 6,7 58,8 — 13,0 49,6 37,4 63,5 1,3 - 6,7
28 11072 9,8 20,2 6,9 63,1 — 21,0 36,5 42,5 68,2 1,4 — 0,3
изменяется от 42, 92 до 62%). Большие вариации наблюдаются в содержании глинозема, что подтверждается появлением в группе эф-фузивов среднего состава разностей пересыщенных глиноземом. В области аидези то - б а з а льтов геометрическая осевая линия начальных то-' чек векторов по сравнению с нормальным рядом на правой плоскости диаграммы заметно отклонена вправо, что отражает увеличение щелочности в более кислых эффузивах базальтаидного состава колоджульской свиты. Об этом 'свидетельствуют и значения индекса щелочности а/с, достигающие значения 6,25. Соотношение щелочей, выраженное показателем п, варьирующим от 81,0 до 90,0, показывает резкое преобладание натрия над калием. Это отражено на левой части диаграммы почти вертикальным наклоном ¡векторов. На известковой плоскости диаграммы начальные точки векторов в области анд ез ито - б аз ал ьтов заметно отклонены вправо. Это связано с резко уменьшающимся содержанием полевошпатовой извести в более кислых дифференциатах базальтои-дов колоджульской свиты (значения параметра с снижается до 1,1). По содержанию титана и магнезии зффузивы колоджульской свиты следует считать нормальными. ,
Вулканиты, (сформировавшиеся в е|фремки!Н1Ское время, (слагает основание ефремжинской и азыртальской (овит [2], переслаиваясь с тер-ригенньши крааноцветными, сероцветными и рифогенными карбонатны-■ ми породами, содержащими богатую трилобитовую ¡и археоциатовую фауну обручевского горизонта нижнего ¡кембрия [4, 7]. Эффузивы этого этапа вулканизма слагают маломощные потоки, лиизавидной формы пачки туфов (туфоконгл омератобр екчий) и продуктов их переотложения. Пространственно они тгриуртены к зонам разрывных нарушений и -описаны в районе д. Ефремкино [4], у ст. Ербинской [7], в районе Ка-
Тюшкиео [6], в хр. Азыр-Тал [2]. Описываемые эффузивы представлены ев различной степени д и аг енетиз ир о в а\ гн ымл, реже слабо альбитизи-рованными диабазами, пирокоен-плагиоклазовы ми, пл агиокл аз-пирок-сеновьши базальтовыми порфиритами (.иногда с оливином) и ил агиокл азов ыми порфиритами. Ефремки некий вулканизм по-прежнему проявлялся !В пределах интрогеоактиклинальных поднятий, представлявших собой 1в то%время островные гряды. В этих структурных условиях вулканизм, естественно, проявлялся ¡как в наземных, так и ¡в подводных фациях. Состав зффузивов ефремкинской свиты соответствует преимущественно лейко- и мезократовым базальтам, в меньшей степени развиты 1андезито-1базальты ^значения параметра Ь »колеблется в пределах
16.6—30,2) [1]. На вариационной диаграмме химический состав выражен роем векторов, располагающихся между вариационной линией средних составов пород нормального (ряда и вариационной кривой промежуточного типа, отделяющей известково-щелочные породы от щелочных. Вместе с тем геометрическая осевая линия начальных точек векторов значительно приближена к последней. Б поле 'андезито-базальтов вектора значительно уклоняются вправо от вариационной кривой нормального ряда, что указывает на повышенную щелочность, подобную отмеченной при характеристике соответствующих пород колоджульекой свиты. Как колоджульекие, так и ефремкинские эффузивы маложелези-стые (РеО"<11 %). При общем сходстве химизма зффузивов колоджульской и 'ефремкдаскюй свит следует отметить, что последние по содержанию глинозема постоянно нормальные. В эффузивах 'ефремкинской свиты содержание титана занижено почти в 2 раза (1 средняя равна 1,5) по сравнению с его содержанием в эффузивах 'колоджульской свиты (1 средняя равна 3,0). В ефремкиноких эффузивах натрий преобладает над калием, но менее резко, чем в колоджульских эффузивах. Это (выражено значением показателя /г, который изменяется в пределах
55.7—73,4 и лишь единичные значения достигают 80,3. Таким образом, повышенное содержание окиси 'калия очень характерно для описываемых пород. Малая титанистость и железистость базальтоидов ефремкинской свиты, а также повышенное содержание щелочей, особенно калия, сближает их с базальтоидами орогенной формации [3], для которой характерна дифференциация в трахитовом направлении. Крайние кислые дифференцианты описываемой формации получили сравнительно широкое развитие в районе д. Катюшкино и достаточно подробно описаны Д. И. Царевым [6]. Химический состав последних заключен в пределах от трахиандезитов до трахитов и ортофирш. Эта тенденция уже наметилась в колоджульское время, но наиболее 'четко проявилась в ефремкинское.
Сред некем б рий ский вулканизм, как уже было отмечено выше, также проявился в два этапа: ранне-ереднекембрийский-караеукский и пдадне-юреднекембрийекий-берикульекий. (Продукты ранне-среднекем-брийского вулканизма пользуются сравнительно широким распространением и участвуют в сложении мощных терригенно-вулканогенных толщ (безымянная, толчеинская, карасукская свиты), для которых характерен траувакковый состав пород и повышенная марганценоеность [5]. Вулканиты этого этапа (пл агиокл азов ые, пирокеен-плагиоклазовые базальтовые порфириты, фельзит-порфиры и соответствующие им пи-рокласты) резко подчинены ту фо г ©н но - о б лом очн ым и нормальным осадочным породам и в большинстве случаев являются акцессорными членами вышеуказанных толщ. Мы не располагаем данными химических анализов зффузивов раннего среднего кембрия и поэтому можем только сказать, что дифференциация базальтоидов этого времени (судя по ¡петрографическому 'составу пород) достигла уровня риолитов.
Поздне-среднекембрийский (бери-кульский) вулканизм привел к об-
4*
51
разованию мощной (1,5—2 км) эффузивно-обломочной кошкулакской свиты, распространенной в районе горы Кошкулак [4]. Кош кул а кок а я свита представлена вишнево-серыми диагенетизированными пироксен-плагиоклазовы'ми андезитовыми порфир итами, которые слагают верхние две трети разреза толщи. В меньшей степени развиты плагиоклазо-вые и андезито-базальтовые порфириты. В нижней части разреза свиты имеются базальтовые порфириты, однако особенно широко распространены лавобрекчии и туфоконгломераты андезитовых порфиритов и продукты их перемыва. Вулканиты кошкулакской свиты являются производными стратовулканов наземного типа. Состав их в основном соответствует андезитам (Ь изменяется 1В цределах 12,3—14,7), в меньшей степени андезито-базальтам (Ь равно 17,6—17,8) и лейкократовьш базальтам (Ь равно 20,2—25,7). ¡При большом разбросе фигуративных точек на плоскости АБВ вариационной диаграммы базальтовый ряд эффузи-вов свиты располагается вблизи вариационной кривой нормального ряда. В ряду андезито-б аз альтов ¡и особенно 'андезитов намечается тенденция смещения ¡фигуративных точек вправо к вариационной кривой промежуточного типа, отделяющих извес тко во - щ е л оч н ы е породы от щелочных, что свидетельствует о повышенной щелочности более кислых диф-ференциатов базальтовых пород. В связи с этим значения параметра а для этих пород повышаются от 13,2 до 15,5 (одно значение достигает 16,1)'. Индекс щелочности а/с имеет небольшие значения (от 1,6 до 4,1) и в среднем равен 2,6. ¡Соотношение щелочей, выраженное параметром п, значение которого изменяется от 49,5 до 83, показывает преобладание натрия над калием, но в еще меньшей пропорции, чем в эффузивах ефрем'кинской свиты. По содержанию полевошпатовой извести эффузи-вы кошкулакской -свиты мало чем отличаются от базальтоидов нормального ряда. Поэтому на известковой плоскости начальные точки векторов в основном располагаются вблизи вариационной кривой состава пород нормального ряда. По содержанию кремнекислоты описываемые ' вулканиты относятся к классу насыщенных кремнеземом пород, в меньшей степени развиты слабо недосыщенные и слабо пересыщенные кремнеземом породы. Величина <2 в них изменяется в пределах — 6,7 до + 10,9. По содержанию двуокиси титана (0,79—1,43%) эффузивы кошкулакской свиты относятся к базальтоидам, бедным титаном, по содержанию железа (в пересчете на закиеное) —к маложелезистым (менее 11%). Наряду с этим заметно выражена пониженная магнезиальность. Многие из этих петрохимичееких особенностей подобны отмеченным при характеристике ефремкинеких эффузивов. Петрохимические черты эф-фузивов кошкулакской (берикульекой) свиты свидетельствуют о принадлежности и к типичной андезитовой формации орогенной стадии развития региона. Специфические черты химизма для подобного типа формаций уже начали намечаться в эффузивах колоджульского времени, более заметно они проявились в ефремкинское время и окончательное полное выражение получают в берикулыское время.
Таким образом, кембрийский вулканизм восточного склона Кузнецкого Алатау представлен несколькими вулканогенными комплексами, являющимися производными базальтовой 'магмы толеитового типа, дифференциация которой с течением времени приобретала все более четкие черты базальт-трахитового направления.
ЛИТЕРАТУРА
1. А. Ф. Белоусов. Крупноплощадная зональность состава вулканических серий докембрия и нижнего палеозоя в западной части Алтае-Саянской области. Доклады АН СССР, т. 174, № 5, 1967.
2. Г. Н. Бровков, Д. К. Балидкий, Г. С. Бучарская, В. М. Ярошевич. Литология и сиигенетичная металлогения вулканогенно-осадочного комплекса верхне-
го докембрия и нижиеш палеозоя Восточного Саяна и Кузнецк ото Алатау. Тр. СНИИГГИМСа, вып. 101, Красноярск, 1970.
3 Г. С. Г о р ш к о в. Явления вулканизма и верхняя мантия. Тр. геохим. конференции «Химия земной коры». Т. 2, посвящ. 100-летию со дня рождения В. И. Вернадского. «Наука», 1964.
"4. iF. А. Иваикин, И. И. Коптев, В. Е. Ном око но в, В. А. Ш'ипицын. К стратиграфии древних толщ восточного склона Кузнецкого Алатау. Материалы по минералогии, петрографии и полезным ископаемым Западной Сибири и Красноярского края. Изд. ТГУ, вып. 3, 1965.
5. В. Е. Н о м о к о н о в, Б. Д. Васильев, Г. А. И в а н к и н, И. И. Коптев, Д. И. Царев, В. А. Шипидин. О докембрийских и кембрийских вулканогенных толщах Кузнецкого Алатау. Сб. «Проблемы палеовулканизма Средней Сибири», Крас-' ноярск, 1970.
6. Д. И. Царев. Некоторые петрохимические черты вулканических пород района высоты 808,5 (Батеневский кряж). Изв. ТПИ, т. 196, 1969.
7. В. М. Ярошевич. Стратиграфия синийских и кембрийских отложений Бате-невского кряжа, хребта Азыр-Тал и бассейна реки Белый Июс. Изд. СО АН СССР, вып. 17, Новосибирск, 1970.
