Back Up Next

ОСОБЕННОСТИ ПАЛЕОЗОЙСКОГО УГЛЕРОДИСТОГО
ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ СЫСЕРТСКО-ИЛЬМЕНОГОРСКОЙ
ЗОНЫ ЮЖНОГО УРАЛА

Рыкус М.В., Сначев В.И.
ИГ УфНЦ РАН, Уфа

        Разрезы углеродсодержащих толщ слагают крупную меланжевую зону, охватывающую обрамление Ильменогорского блока и ряд узких меридиональных аллохтонных комплексов Арамильско-Сухтелинской структуры. По составу пород они принадлежат к терригенно-кремнисто-углеродистой и кремнисто-углеродистой формациям и представлены стандартными наборами литотипов – кремнистых, кремнисто-глинистых, глинистых, алевроглинистых, образующих ранжированный по содержанию SiO2, ряд разновидностей от гиперсилитов до миосилитов. Типовыми чертами углеродистых отложений являются: высокое содержание кремнезема, участие в составе пород продуктов вулканической деятельности и подводных гидротермально-эксгалятивных процессов; пространственно-временная ассоциация со спилитовыми базальтами офиолитовой формации; весьма слабое развитие или полное отсутствие в черных сланцах карбонатного (кальцит) материала.

        Основной объем кремнезема поступал в осадок хемогенным путем в связи с вулканической деятельностью. Вместе с тем достаточно большая мощность углеродисто-кремнистых отложений, позволяющая выделять их в самостоятельные толщи, дает возможность предполагать, что наряду с вулканогенным источником кремнезема, существовал длительный привнос его поствулканическими гидротермальными растворами. По-видимому этот процесс был весьма интенсивным и поставлял в придонные слои воды кроме растворенного SiO2, также большую группу микрокомпонентов и обычные для фумарол FeCl2, FeF2, HCl и H2S. Все это создавало слабокислую обстановку в придонных водах, что подавляло карбонатное осадконакопление и обеспечивало массовое отложение хемогенного кремнезема. В этих условиях часть железа восстанавливалась органическим веществом или H2S и отлагалась в форме пирита.

        Углеродисто-кремнистые отложения обособляются в две группы фаций – прибрежно-морскую (саитовская и игишская толщи сланцевого обрамления Ильменогорского блока) и морскую, относительно глубоководную (углеродистые толщи Арамильско-Сухтелинской структуры), различающиеся не только палеогеографической обстановкой и тектоническим режимом седиментации, но и геохимической специализацией.

        Прибрежно-морские углеродистые фации содержат в своем составе пирогенный и кластогенный материал, а также гидролизатные продукты континентального выветривания. Им свойственны пониженные значения закисного модуля и преобладание в суммарном балансе железа окисной формы. В минеральном составе кроме кварца и графитистого вещества присутствуют в переменных количествах слюды, полевые шпаты, хлорит, амфибол, эпидот. Разные количественные соотношения этих минералов, обусловленные неодинаковым вкладом в осадок аллотигенного материала, определили появление смешанных гидрослюдисто-полевошпатовых кремнисто-углеродистых разностей пород.

        Морская группа фаций характеризуется значительным накоплением Ba по отношению к Sr (>>1), как это свойственно относительно глубоководным отложениям. Повышенная величина CaO:MgO (~1), а также отсутствие бентосной ископаемой фауны и обилие радиолярий, свидетельствуют об умеренной солености бассейновых вод, открытости морского водоема и явном отсутствии в период углеродистого осадконакопления замкнутых морских лагун. Седиментация осуществлялась в условиях быстрого некомпенсированного погружения коры при дефиците кислорода в придонных водах, с чем хорошо согласуется очень высокое значение закисного модуля. Исходный состав пород варьирует незначительно, большинство черных сланцев образуют компактные поля в области гидрослюд. Геохимической особенностью прибрежно-морских углеродистых отложений является весьма высокая концентрация в них сульфидной серы (0,5 – 2,2%), ее прямая корреляция с халькофильной группой элементов и закисным железом. Это может указывать на существенный вклад в баланс рудного вещества металлоносных гидротерм и эксгаляций, либо на близость континентальных источников питания, обогащенных микрокомпонентами.

        Медно-цинк-свинцовая специализация этих отложений сопровождается повышенным фоном никеля, кобальта, марганца, ванадия и рудными концентрациями фосфора, приуроченными к базальным пачкам трансгрессивных циклов осадконакопления. Содержания фосфора в прибрежно-морских фациях выдержаны на большом интервале, что придает черносланцевым разрезам отчетливую геохимическую специализацию. Высокие концентрации Р2О5 приходятся на умеренно-кремнистые и низкокремнистые нормосилиты с устойчивой прямой корреляционной связью между фосфором и кальцием.

        Повышенная железистость и щелочность фосфатоносных углеродистых сланцев, а также явный вклад в осадконакопление эксгалятивных источников, свидетельствуют о преимущественном поступлении фосфора эндогенным путем, вероятно в результате придонной вулканической разгрузки. Морские углеродистые кварциты, напротив, имеют не только весьма низкое содержание большинства элементов-примесей, но и явную обедненность ими даже в сравнении с их безуглеродистыми аналогами. Они практически лишены заметных количеств сульфидов железа и серы и явно накапливались вне гидротермально-эксгалятивных источников. Лишь небольшая группа элементов – ванадий, серебро, молибден, показала устойчивое накопление относительно глинистого стандарта, что подтверждает их органофильную природу в морских углеродистых отложениях. Добавим к этому, что из кластогенной группы элементов-примесей черным сланцам свойственны повышенные концентрации циркония, стронция и никеля, превышающие в 2-3 раза кларковые значения. Как и для прибрежно-морских осадков, источником этих элементов в углеродистых отложениях могли служить коры выветривания или поступающая в бассейн кислая и щелочная пирокластика. Для углеродисто-глинистых разностей пород существенную роль играли базит-гипербазитовые источники питания.

        Учитывая полученные данные можно сделать вывод, что на рассматриваемой территории пространственно совмещены углеродистые отложения двух фациальных обстановок – шельфовой и батиальной. Если определения относительного возраста черносланцевых толщ достоверны, то можно полагать существование в этой зоне единого бассейна углеродистого осадконакопления, прошедшего в силурийско-девонское время стадию пассивной континентальной окраины. Западным бортом палеобассейна служил Ильменогорский микроконтинент, отделявший его от расположенной к западу и параллельно развивавшейся Магнитогорской зоны Южного Урала. Древняя прибрежная область этого бассейна распознается по целому ряду литолого-фациальных и геохимических признаков, а также по наличию в углеродистых отложениях желваковых фосфоритов – индикаторов мелководно-морских обстановок осадконакопления. К востоку от Ильменогорского микроконтинента в сторону открытого моря шельфовые фации сменяются глубоководными с принципиально иным комплексом отложений, в котором углеродисто-кремнисто-сланцевые толщи пространственно сочетаются с гипербазитами и габбро меланократового основания, а также продуктами вулканизма океанического и островодужного типов. Эти отложения, по-видимому, принадлежавшие к отдаленно-кремнистой формации, в ходе позднепалеозойской коллизии были шарьированы в сторону микроконтинента и совмещены с синхронными им углеродистыми фациями шельфовой зоны.