CC BY
20
УДК 551.25 (571.51) + 553.22
ВОЗРАСТ ГИДРОТЕРМАЛИТОВ ФЛЮИДИЗАТНО-ЭКСПЛОЗИВНОГО ПРОЦЕССА В КАРБОНАТНОЙ ТОЛЩЕ ТОРГАШИНСКОЙ ФОРМАЦИИ (ВОСТОЧНЫЙ САЯН)
С.С. Бондина1, С.А. Ананьев2, Т.А. Ананьева3
1,2Сибирский федеральный университет, 660041, Россия, г. Красноярск, пр. Свободный, 79. 3Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева, 660049, Россия, г. Красноярск, ул. Ады Лебедевой, 89.
Настоящая работа посвящена исследованию возраста флюидизатно-эксплозивного процесса, наложенного в виде железистых аргиллизитов на нижнекембрийские известняки торгашинской формации (Восточный Саян). Для решения этой проблемы по слюдистой фракции аргиллизитов были проведены геохронологические определения возраста 40Ar/39Ar-методом. Полученные данные по аргиллизитовым флюидоли-там показывают соответствие времени формирования возрасту сиенит-граносиенитового комплекса (^O3st), одноименная интрузия которого находится в пространственной близости с данной карбонатной толщей. Формирование аргиллизитов связано с гидротермальной стадией постмагматического процесса.
Ключевые слова: торгашинская свита; кальцитовые известняки; флюидолиты; железистые аргилли-зиты; 40Аг/39Аг-геохронология.
AGE OF FLUIDIZATION EXPLOSIVE PROCESS HYDROTHERMALITES IN TORGASHINO FORMATION CARBONATE STRATUM (EASTERN SAYAN)
S.S. Bondina, S.A. Ananyev, T.A. Ananyeva
Siberian Federal University, 79 Svobodny per., Krasnoyarsk, 660041, Russia.
Astafyev Krasnoyarsk State Teachers' Training University, 89 Ady Lebedevoy St., Krasnoyarsk, 660049, Russia.
This paper studies the age of the fluidization explosive process imposed in the form of ferriferous argillisites on Lower-Cambrian limestones of the Torgashino formation (Eastern Sayan). In order to solve this problem geochronological determination of the absolute age was carried out on the argillisite micaceous fraction with the application of the 40Ar/39Ar-method. The data obtained on argillisite fluidolites show the correspondence of their formation time to the age of the syenite-granosyenite Stolbovsky complex (^O3st), the similarly-named intrusion of which is spatially close to this carbonate stratum. Argillisite formation is associated with the hydrothermal stage of the post-igneous process.
Keywords: Torgashino suite; calcific limestones; fluidolites; ferriferous argillisites; 40Ar/39Ar-geochronology.
Давний интерес к геологическому строению окрестностей г. Красноярска и в том числе к торгашинским известнякам [6] обусловлен доступностью района и
сложностью его геологического строения. Сведения об исследованиях, проведенных в дореволюционный период, достаточно подробно изложены
^ондина Светлана Сергеевна, аспирант кафедры геологии, минералогии и петрографии Института горного дела, геологии и геотехнологий, тел.: 89138371486, e-mail: svetlana.bondina@gmail.com
Bondina Svetlana, Postgraduate of the Department of Geology, Mineralogy and Petrography of the Institute of Mining, Geology and Geotechnologies, tel.: 89138371486, e-mail: svetlana.bondina@gmail.com
2Ананьев Сергей Анатольевич, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры геологии, минералогии и петрографии Института горного дела, геологии и геотехнологий, тел.: 89029272843, e-mail: sananiev@mail.ru
Ananyev Sergei, Candidate of Geology and Mineralogy, Associate Professor of the Department of Geology, Mineralogy and Petrography of the Institute of Mining, Geology and Geotechnologies, tel.: 89029272843, e-mail: sananiev@mail.ru
3Ананьева Татьяна Алексеевна, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры географии и методики обучения географии, тел.: 89029277376; e-mail: tananeva@mail.ru
Ananyeva Tatiana, Candidate of Geology and Mineralogy, Associate Professor of the Department of Geography and Methodology of Geography Training, tel.: 89029277376; e-mail: tananeva@mail.ru
В.А. Обручевым в книге «История геологического исследования Сибири» [4]. По его данным, первое обстоятельное исследование этой местности произвел В.К. Златковский в 1884 г. Он впервые нашел фауну в известняках у с. Торга-шино, и в 1885 г. им выделена торгашин-ская свита. Стратотипом послужил разрез Торгашинского хребта. Здесь отложения свиты занимают значительную площадь и слагают как осевую часть хребта, так и его склоны. Найденную в известняках фауну первоначально определяли как девонскую («кораллы плохой сохранности»), однако позднее Э.В. Толль пришел к выводу о ее принадлежности к археоциатам, и торгашинские известняки по возрасту были отнесены к кембрию.
В 1917 г. вышла статья В.А. Обручева [5], которая положила начало многолетней дискуссии о границе кембрия и протерозоя в северо-западной части Восточного Саяна. В своей статье В.А. Обручев сделал вывод о наличии крупного несогласия в основании торгашинских известняков, что не нашло подтверждения геологическим картированием 1960-х гг.
В 1929-1930 гг. геологическую съемку северной части Красноярского кряжа проводил Ю.А. Кузнецов. Фактически именно Ю.А. Кузнецовым впервые была составлена схема стратиграфии и магматизма Красноярского района, которая в основных своих чертах (в первую очередь, в отношении вещественного состава и возрастной последовательности подразделений) вошла в современную серийную легенду.
К середине 1970-х гг. сформировалось представление [3], что известняки торгашинской свиты представляют сложно построенное органогенное сооружение, которое может рассматриваться как рифовый комплекс, состоящий из более мелких элементарных органогенных построек (биогермов и био-стромов) и сопутствующих им брекчие-вых и слоистых известняков, общая
мощность свиты достигает 900-1000 м. Торгашинская свита (€^г) охарактеризована очень большим числом родов и видов археоциат и других групп ископаемых организмов, представленных комплексами различных горизонтов атдаб-анского, ботомского и тойонского ярусов нижнего кембрия.
Известняки Торгашинского хребта в основной своей массе удовлетворяют требованиям промышленности к цементному сырью. Поэтому на северных склонах этого хребта на нескольких участках были проведены поисково-разведочные работы на цементное сырье и заложены карьеры, которые в первую очередь являются сырьевой базой Красноярского цементного завода для производства портланд-цемента высших марок.
Торгашинское месторождение известняков находится в пределах Красноярского антиклинория в северо-западной части Восточного Саяна и расположено в поле распространения торгашинской и шахматовской свит нижнего кембрия, слагающих единую карбонатную толщу (рис. 1), налегающую на унгутскую свиту. Общая площадь распространения толщи на водоразделе рек Енисея и Ба-заихи составляет около 50 км2. Она сложена в основном известняками с линзами и прослоями доломитовых известняков и доломитов с единичными прослоями брекчированных известняков, алевролитов, песчаников. Как было показано выше, известняки вскрыты несколькими карьерами, действующими из которых к настоящему времени являются «Черный мыс» и карьер Химико-металлургического завода. Рельеф местности здесь предгорный с высотными отметками вершин до 616 м и относительными превышениями до 400 м.
Интерес к торгашинским известнякам возобновился в связи с обнаружением в карьерах в середине 1980-х гг. И.С. Захаржевским - геологом Геологосъемочной экспедиции Красноярского геологического управления (КГУ) - жил
Рис. 1. Геологическая карта Торгашинской площади [6]:
1 - торгашинская свита; 2 - шахматовская свита; 3 - карымовская свита (нижнекарымовская под-свита); 4 - павловская свита (нижнепавловская подсвита); 5 - разрывные нарушения; 6 - несогласия; 7 - контуры карьеров; 8 - дороги.
Карьеры: 1 - «Увал Промартели»; 2 - «Цветущий лог»; 3 - «Черный мыс»; 4 - карьерХимико-метал-лургического завода
кальцитового оникса. Проверка поданной им заявки в период 1984-1986 гг. геологами Камнесамоцветной партии Комплексной тематической экспедиции КГУ позволила обнаружить жильные тела кальцитового оникса, была установлена их высокая декоративность, оценены их ресурсы.
Одной из особенностей торгашин-ских известняков является наложенная красноцветность. В уступах карьеров они имеют красновато-коричневую, коричневую, бурую окраску с вариацией цвета от светлого до темного разной интенсивности. Однако изучение обнажений показало, что известняк окрашен ожелезненным аргиллизитом, заполняющим все проницаемые пути от тончайших трещин до жильных тел, часть которых может содержать кальцитовые ониксы и зоны дробления [1]. Сами же известняки скрыто-мелкозернистые серые, с оттенками различных тонов - от обычных светло-серых до более редких темно-серых. Текстура породы массивная, пятнистая, иногда брекчиевидная и довольно редко неотчетливо-слоистая.
Такие текстуры характерны для известняков сложного рифогенно-хемогенного генезиса.
Исследования последних лет [1, 10] показали, что в толще торгашинских известняков широко развиты продукты флюидизатно-эксплозивного происхождения. Они представлены флюидоли-тами двух основных типов. Первый тип представлен крупнообломочными породами - средними и крупными псефитами с округлой формой обломков, находящихся в псаммит-алеврит-пелитовом матриксе. Состав матрикса меняется от карбонатного при более крупной размерности до аргиллизитового в глинистой фракции. Данный тип флюидолитов слагает крупные секущие зоны. Наблюдения в бортах карьеров и в скважинах позволили установить, что мощность их варьирует от первых до 50 м, протяженность - от десятков до 200 м. Чем больше в составе флюидолита железистого ар-гиллизита, тем ярче они выделяются красно-коричневым цветом на фоне вмещающих известняков.
Второй тип флюидолитов представлен железистыми аргиллизитами
кварц-каолинитового состава. Они выполняют более мелкие трещинные структуры, проницая даже тончайшие полости. Традиционно аргиллизация осуществляется путем метасоматиче-ского замещения пород. Однако в данном случае известняки не замещаются, а импрегнируются глинистыми продуктами. Этот процесс носил длительный стадийный характер. В аргиллизитовых телах путем низкотемпературного гидротермального процесса формировались жилы кальцитового оникса, а при последующих деформациях карбонатной толщи перемещающиеся аргиллизито-вые массы поглощали и цементировали обломки известняка, оникса и кристаллы друзового кальцита [2].
Важным вопросом являлся возраст флюидизатно-эксплозивного процесса, наложенного на нижнекембрийские известняки. В ряде работ его связывали с этапом среднепалеозойской (O1-S2) тек-тоно-магматической активизации региона [9, 10].
Характеристика образцов и методики исследования. Изучение минерализации аргиллизитов (18 проб) после кислотного растворения кальцита методом количественного РФА выявило следующий состав (вес. %) (n/Xmin-Xmax/Хсред.): кварц (18/43,7-71,1/58,2), каолинит (18/9,9-47,2/29,5), мусковит (17/1,448,13/4,16), иллит (15/1,14-9,22/4,65), гематит (18/0,54-4,65/2,55), анатаз (18/0,38-1,06/0,71), сидерит (11/0,341,85/0,65), кальцит (5/0,18-1,26/0,74), рутил (4/1,23-2,32/1,59), лизардит (2/1,201,52/1,36), магнетит (2/0,28-0,59/0,44).
Изотопное датирование слюдистй фракции аргиллизитов проводилось в Лаборатории изотопно-аналитической геохимии ИГМ СО РАН 40Ar/39Ar-мето-дом ступенчатого прогрева, описанным в работе [8]. Минеральные фракции для исследований были завернуты в алюминиевую фольгу и запаяны после дегазации в кварцевые ампулы. Облучение проводилось в кадмированном канале исследовательского реактора ФТИ ТПУ
(г. Томск). В качестве мониторов использовались навески стандартных образцов биотита МСА-11 и LP-6. Нейтронный градиент не превышал 0,5% на размере образца. Эксперименты по ступенчатому прогреву проводились в кварцевом реакторе с печью внешнего прогрева. Выделенные газы очищались с помощью двух последовательных ZrAl-SAES-геттеров. Измерения изотопного состава аргона проводились на масс-спектрометре Micromass 5400. Холостой опыт установки ступенчатого прогрева по 4^г не превышал п 10-10 нсм3.
Результаты исследований и их обсуждение. В возрастном спектре слюды выделяется четкое плато из трех ступеней (рис. 2), характеризующееся 75,4% выделенного 39Ar и значением возраста 458,1±5,8 млн лет. Если учитывать низкотемпературный характер гидротермального процесса, полученная датировка соответствует времени формирования слюды.
Изотопное датирование аргиллизи-товых флюидолитов показывает соответствие времени их формирования возрасту сиенит-граносиенитового столбов-ского комплекса (^Oзst). Он впервые выделен в 1932 г. Ю.А. Кузнецовым. Пет-ротипом комплекса является Столбов-ский массив, который находится в непосредственной близости с толщами торга-шинских известняков на левобережье р. Базаихи. В современном эрозионном срезе он представляет тело овальной в плане формы площадью около 40 км2.
Тектоно-магматическая активизация региона этого времени началась в среднем ордовике и связана с проявлением базальтоидного и трахибазальтоид-ного вулканизма имирского вулканического комплекса ^2-3 проявившегося в пределах Качинско-Шумихинской депрессии в северо-западном обрамлении складчатой системы Восточного Са-яна. В этот же этап тектонического развития произошло становление сиенитовой интрузии столбовского комплекса [2]. Позднеордовикский возраст стол-бовского комплекса определяется как по
м
Та 4 +
N2(18)F8 слюда (1,5 мг)
Возраст плато = 458.1 ± 5.8 млн лет
Интегральный возраст = 442.0 ± 5.8 млн лет
40
60
Выделенный Ar, %
а
Выделенный Ar, % б
600
500
400
300
200
100
0
20
80
100
8
6
2 --
0
0
20
40
60
80
100
Рис. 2. Спектры слюдистой фракции аргиллизита:
а - возрастной; б - Са/К
прорыву комагматичных эффузивов имирской свиты, так и на основании имеющихся радиоизотопных датировок: для Столбовского массива - U-Pb 449±3 и 451 млн лет, K-Ar 469 млн лет [7]. Ар-гиллизация, по нашему мнению, связана с постмагматической - гидротермальной стадией развития интрузивов данного магматического комплекса.
Вышеприведенные исследования показывают, что глинистые флюидо-литы в торгашинских известняках являются типичными железистыми аргилли-зитами кварц-каолинитового парагенезиса. Можно утверждать, что спусковым механизмом для их формирования в тор-гашинских известняках послужила тектоническая активизация верхнеордовикского возраста. В результате декомпрес-
сии многочисленных трещинных структур и зон дробления многократно происходило внедрение напорных низкотемпературных гидротерм. Этот процесс носил флюидизатно-эксплозивный характер, по механизму напоминающий грязе-вый вулканизм [2]. Его развитие привело к формированию различных типов гид-ротермалитов. Аргиллизацией затронута значительная по масштабам толща тор-гашинских известняков. Однако обращает на себя внимание факт того, что карбонатные породы нижележащей ун-гутской (€шп) и перекрывающей шахма-товской (€2sh) свит совершенно не затронуты подобным процессом. Это может быть объяснено тем, что толща торга-шинских известняков слагает тектоническую пластину, и это находит подтверждение в наличии надвиговых структур,
на которые ранее в своих работах [6, 10] указывали авторы данной публикации.
Выводы. Результатом изотопного датирования ожелезненных аргиллизи-тов, импрегнирующих известняки торга-шинской свиты (€1tr), стало установление их абсолютного возраста. Возраст *
мусковита , выделенного из аргиллизитов и послужившего объектом изотопных исследований, составляет 458,1±5,8 млн лет, что соответствует времени формирования сиенит-граносиенитового столбовского комплекса (^O3st), находящегося в непосредственной пространственной близости от локализации карбонатной толщи.
Исследования выполнены при поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. Соглашение № 14.В37.21.062 по теме «Гидротерма-литы и флюидолиты в толще Торгашин-ской карбонатной формации (Восточный Саян)».
Библиографический список
1. Бондина С.С., Ананьев С.А., Ананьева Т.А. Сферолиты жильного типа в известняках Торгашинского месторождения - новый тип кальцитовых ониксов // Вестник Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева. 2013. № 4 (26). С. 235-238.
2. Государственная геологическая карта Российской федерации. Лист №-46 (47) - Абакан. Объяснительная записка. Спб: ВСЕГЕИ, 2000. 295 с.
3. Задорожная Н.М. Раннекембрий-ские органогенные постройки восточной части Алтае-Саянской складчатой области // Среда и жизнь в геологическом
* В статье не уточнена природа мусковита
(прим. редколлегии).
прошлом (палеоэкологические проблемы). Новосибирск: Наука. 1974. С.159-186.
4. Обручев В.А. История геологического исследования Сибири. СПб.: Ленгорлит, 1933. 230 с.
5. Обручев В.А. О торгашинском известняке и енисейской свите // Геологический вестник. 1917. Т. 3. № 1-6. С.27-28.
6. Путеводитель по геологическим маршрутам в окрестностях г. Красноярска / А.М. Сазонов, Р.А. Цыкин, С.А. Ананьев, О.Ю. Перфилова, М.Л. Махлаев, О.В. Сосновская. Красноярск: Изд-во СФУ, 2010. 212 с.
7. Рублев А.Г., Шергина Ю.П. Ордовикский магматизм Восточного Саяна, Минусы и Кузнецкого Алатау // Геология и полезные ископаемые Красноярского края и республики Хакасии. Красноярск: Изд-во ФГУ ГП «Краноярскгеолсъемка», 1996. Вып. 3. С. 58-63.
8. Термохронология Чернорудской гранулитовой зоны (Ольхонский регион, Западное Прибайкалье) / А.В. Травин, Д.С. Юдин, А.Г. Владимиров, С.В. Хромых, Н.И. Волкова, А.С. Мехоношин, Т.Б. Колотилина // Геохимия. 2009. Т. 11. С.1181-1199.
9. Цыкин Р.А. Структурно-геологические особенности кембрийской карбонатной толщи Торгашинской площади // Геология и полезные ископаемые Красноярского края и Республики Хакасии. Красноярск: Изд-во ФГУ ГП «Крас-ноярскгеолсъемка», 2003. Вып. 6. С.192-196.
10. Цыкин Р.А., Бондина С.С., Ананьев С.А. Флюидолиты и другие гидро-термалиты Торгашинской карбонатной формации нижнего кембрия (Восточный Саян) // Вестник Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева. 2012. № 3 (21). С. 332-339.
Статья поступила 14.05.2015 г.
