РЕКОНСТРУКЦИЯ ПИТАЮЩЕЙ ПРОВИНЦИИ НИЖНЕПЕРМСКИХ ТЕРРИГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ЗОНЫ СОЧЛЕНЕНИЯ ПАЙ-ХОЯ И УРАЛА
|
Введение 4
1 История изучения 7
2 Стратиграфия 9
2.1 Доуральские образования 9
2.1.1 Полярно-Уральская СФЗ 9
2.1.2 Вайгачско-Пайхойская СФЗ 11
2.2 Уральские образования 12
2.2.1 Зилаиро-Лемвинская СФЗ 12
2.2.1.1 Байдарацкий район 12
2.2.1.2 Карский район 13
2.2.2 Западно-Уральская СФЗ 17
2.2.2.1 Лемвинская подзона 17
2.2.2.2 Пайхойская подзона 18
3 Интрузивные образования 23
3.1 Поздний рифей-ранний кембрий 23
3.1.1 Оченырдское поднятие 23
3.1.2 Енганэпэйское поднятие 24
3.1.3 Амдермиская антиклиналь 24
3.2 Средний кембрий - поздний девон 25
3.2.1 Полярный Урал 25
3.2.2 Пай-Хой 28
4 Тектоника 29
Характеристика структурных форм 29
5 История геологического развития 33
5.1 Протерозой 33
5.2 Средний рифей - нижний кембрий (Доуральский океан) 33
5.3 Средний кембрий - нижний триас (Уральский океан) 34
6 Петрографическая характеристика 38
6.1 Состав обломочной части 38
6.2 Сравнительная характеристика 46
6.2.1 Полярноуральский тип 47
6.2.2 Пайхойский тип 49
6.2.3 Распространение выделенных типов 50
6.3 Исследования методами количественного подсчета зерен 52
7 Геохимическая характеристика 57
7.1 Содержания Na2O и K2O и распределение лантаноидов 57
7.2 Содержание Sc, Th, соотношения Th/Sc и Zr/Sc 60
7.3 Соотношения Co/Th и La/Sc, Cr/V и Y/Ni 62
7.4 Состав аргиллитов 62
7.5 Факторный анализ 63
8 Минералогический состав тяжелой фракции 66
9 Изотопно-геохронологические исследования 70
10 Состав питающей провинции 75
10.1 Источники обломочного материала 75
10.1.1 Образования Уральского океана 76
10.1.2 Рифтогенные образования уралид. Образования тиманид 76
10.2 Различия питающей провинции песчаников выделяемых типов 76
Выводы 78
Список литературы 79
Опубликованная 79
Фондовая 83
Приложение 1. Петрографическое определение и состав исследуемых песчаников 85
Приложение 2. Химический состав исследуемых песчаников 91
1 История изучения 7
2 Стратиграфия 9
2.1 Доуральские образования 9
2.1.1 Полярно-Уральская СФЗ 9
2.1.2 Вайгачско-Пайхойская СФЗ 11
2.2 Уральские образования 12
2.2.1 Зилаиро-Лемвинская СФЗ 12
2.2.1.1 Байдарацкий район 12
2.2.1.2 Карский район 13
2.2.2 Западно-Уральская СФЗ 17
2.2.2.1 Лемвинская подзона 17
2.2.2.2 Пайхойская подзона 18
3 Интрузивные образования 23
3.1 Поздний рифей-ранний кембрий 23
3.1.1 Оченырдское поднятие 23
3.1.2 Енганэпэйское поднятие 24
3.1.3 Амдермиская антиклиналь 24
3.2 Средний кембрий - поздний девон 25
3.2.1 Полярный Урал 25
3.2.2 Пай-Хой 28
4 Тектоника 29
Характеристика структурных форм 29
5 История геологического развития 33
5.1 Протерозой 33
5.2 Средний рифей - нижний кембрий (Доуральский океан) 33
5.3 Средний кембрий - нижний триас (Уральский океан) 34
6 Петрографическая характеристика 38
6.1 Состав обломочной части 38
6.2 Сравнительная характеристика 46
6.2.1 Полярноуральский тип 47
6.2.2 Пайхойский тип 49
6.2.3 Распространение выделенных типов 50
6.3 Исследования методами количественного подсчета зерен 52
7 Геохимическая характеристика 57
7.1 Содержания Na2O и K2O и распределение лантаноидов 57
7.2 Содержание Sc, Th, соотношения Th/Sc и Zr/Sc 60
7.3 Соотношения Co/Th и La/Sc, Cr/V и Y/Ni 62
7.4 Состав аргиллитов 62
7.5 Факторный анализ 63
8 Минералогический состав тяжелой фракции 66
9 Изотопно-геохронологические исследования 70
10 Состав питающей провинции 75
10.1 Источники обломочного материала 75
10.1.1 Образования Уральского океана 76
10.1.2 Рифтогенные образования уралид. Образования тиманид 76
10.2 Различия питающей провинции песчаников выделяемых типов 76
Выводы 78
Список литературы 79
Опубликованная 79
Фондовая 83
Приложение 1. Петрографическое определение и состав исследуемых песчаников 85
Приложение 2. Химический состав исследуемых песчаников 91
В последние годы при проведении работ по геологическому доизучению площадей в масштабе 1 : 200 000 (ГДП-200) были получены новые данные по стратиграфии нижнепермских терригенных отложений зоны сочленения Полярного Урала и Пай-Хоя (Коннов и др., 2016). Ранее эти отложения объединялись в нгебетаяхинскую толщу (Шишкин и др., 2012, 2015) или включались в кечьпельскую свиту (Микляев и др., 1988, 1998). В ходе работ по ГДП-200 в центральной части Карской впадины нгебетаяхинская толща разделена на тарханскую и сатосинскую толщи, в составе которых были затем закартированы нижнепермские отложения юго-восточной части Карской впадины при ГДП-200 Карской площади (Зархидзе и др., 2017б). В пределах Байдарацкого аллохтона выделена традиционная для Полярного Урала кечьпельская свита.
Каменным материалом для данной работы послужили образцы, отобранные при ГДП-200 зоны сочленения Полярного Урала и Пай-Хоя (лист R-41-XXX (Коннов и др., 2016)). Исследуемая выборка характеризует впервые выделяемые на данной площади пайхойские тарханскую и сатосинскую толщи артинско-кунгурского возраста, а также кечьпельскую свиту ассельско-артинского возраста, выделяемую в пределах Байдарацкого аллохтона. Результаты изучения вещественного состава нижнепермских терригенных отложений, полученные в рамках данной работы, использованы при составлении геологической карты листа R-41-XXX.
Целями данного исследования являются:
• реконструкция питающей провинции (области сноса) нижнепермских терригенных отложений зоны сочленения Полярного Урала (Байдарацкого аллохтона) и Пай-Хоя (Карской впадины);
• сравнение нижнепермских терригенных отложений Байдарацкого аллохтона и Карской впадины.
Для достижения поставленных целей решены следующие задачи:
• анализ имеющихся данных и представлений о геологии изучаемого региона, полученных в рамках геологосъемочных работ масштаба 1 : 1 000 000, 1 : 200 000, 1 : 50 000, а также тематических работ;
• петрографическое и геохимическое изучение исследуемых пород, а также минералогическое изучение тяжелой фракции и изотопно-геохронологические исследования обломочных зерен цирконов;
• установление возможных источников обломочного материала.
Из отобранных в рамках производства геолого-съемочных работ проб были выбраны 68 наиболее представительных образцов песчаников и 4 пробы аргиллитов из турбидитовых отложений Карской впадины (тарханская и сатосинская толщи) и Байдарацкого аллохтона (кечьпельской свиты). Пробы отобраны из отложений наиболее уверено относимых к данным подразделениям, а также в зоне предполагаемого сочленения данных структур (рис. 1).
По результатам петрографического изучения было выбрано 40 представительных проб песчаников, содержащих не более 15 % карбонатного материала. Для этих проб, а также для 4 проб аргиллитов, определен химический состав (10 породообразующих и 29 малых и редкоземельных элементов). Для 14 песчаников был выполнен точечный подсчет по методике Гацци-Дикинсона.
Также в рамках геолого-съемочных работ были отобраны 9 протолочных проб песчаников, был проведен минералогический анализ тяжелой фракции, а также U-Pb датирование обломочных цирконов.
Научная новизна данного исследования определяется детальным исследованием химических составов песчаников и аргиллитов, полученных современными методами, а также U-Pb датированием обломочных цирконов и точечным подсчетом состава песчаников методом Гацци-Дикинсона. Такие исследования производятся для данных отложений впервые.
Изготовление шлифов выполнено в Лаборатории пробоподготовки и пробообработки ЦТСОП (СПбГУ) и в Центральной лаборатории ВСЕГЕИ. Химический состав исследуемых образцов определен методами рентгеноспектрального флуоресцентного анализа (XRF) (силикатный анализ) в Центральной лаборатории ВСЕГЕИ и лаборатории химико-аналитических исследований ГИН РАН, а также методами масс- спектрометрии (ICP-MS) и оптической эмиссионной спектрометрии (ICP-OES) с индуктивно связанной плазмой в Центральной лаборатории ВСЕГЕИ.
Пробоподготовка (дробление и квартование) и минералогический анализ выполнены в Центральной лаборатории ВСЕГЕИ. Изотопный состав цирконов и их описание выполнено в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ.
За организацию процесса выполнения работы, помощь в её написании автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю д.г-м.н., профессору А.К. Худолею. За предоставленный фактический материал исследования, полученные навыки полевых работ, предоставленную литературу, картографические материалы и фотографии, а также помощь в написании работы автор искренне благодарен сотрудникам отдела ГГК и ГС (Карской партии) ВСЕГЕИ: А. Г. Коннову, М.Н. Петровой, Р.В. Червякову, Д.К. Перлову. Особую признательность автор выражает к.г.-м.н. Салдину В.А. за помощь в петрографических исследованиях и обсуждению результатов.
Рисунок 1. Геологическая карта зоны сочленения Полярного Урала и Пай-Хоя с границами нижнепермских образований и местами отбора проб (по Коннов и др, 2016 с упрощениями). 1 - аргиллиты, 2 - песчаники.
Каменным материалом для данной работы послужили образцы, отобранные при ГДП-200 зоны сочленения Полярного Урала и Пай-Хоя (лист R-41-XXX (Коннов и др., 2016)). Исследуемая выборка характеризует впервые выделяемые на данной площади пайхойские тарханскую и сатосинскую толщи артинско-кунгурского возраста, а также кечьпельскую свиту ассельско-артинского возраста, выделяемую в пределах Байдарацкого аллохтона. Результаты изучения вещественного состава нижнепермских терригенных отложений, полученные в рамках данной работы, использованы при составлении геологической карты листа R-41-XXX.
Целями данного исследования являются:
• реконструкция питающей провинции (области сноса) нижнепермских терригенных отложений зоны сочленения Полярного Урала (Байдарацкого аллохтона) и Пай-Хоя (Карской впадины);
• сравнение нижнепермских терригенных отложений Байдарацкого аллохтона и Карской впадины.
Для достижения поставленных целей решены следующие задачи:
• анализ имеющихся данных и представлений о геологии изучаемого региона, полученных в рамках геологосъемочных работ масштаба 1 : 1 000 000, 1 : 200 000, 1 : 50 000, а также тематических работ;
• петрографическое и геохимическое изучение исследуемых пород, а также минералогическое изучение тяжелой фракции и изотопно-геохронологические исследования обломочных зерен цирконов;
• установление возможных источников обломочного материала.
Из отобранных в рамках производства геолого-съемочных работ проб были выбраны 68 наиболее представительных образцов песчаников и 4 пробы аргиллитов из турбидитовых отложений Карской впадины (тарханская и сатосинская толщи) и Байдарацкого аллохтона (кечьпельской свиты). Пробы отобраны из отложений наиболее уверено относимых к данным подразделениям, а также в зоне предполагаемого сочленения данных структур (рис. 1).
По результатам петрографического изучения было выбрано 40 представительных проб песчаников, содержащих не более 15 % карбонатного материала. Для этих проб, а также для 4 проб аргиллитов, определен химический состав (10 породообразующих и 29 малых и редкоземельных элементов). Для 14 песчаников был выполнен точечный подсчет по методике Гацци-Дикинсона.
Также в рамках геолого-съемочных работ были отобраны 9 протолочных проб песчаников, был проведен минералогический анализ тяжелой фракции, а также U-Pb датирование обломочных цирконов.
Научная новизна данного исследования определяется детальным исследованием химических составов песчаников и аргиллитов, полученных современными методами, а также U-Pb датированием обломочных цирконов и точечным подсчетом состава песчаников методом Гацци-Дикинсона. Такие исследования производятся для данных отложений впервые.
Изготовление шлифов выполнено в Лаборатории пробоподготовки и пробообработки ЦТСОП (СПбГУ) и в Центральной лаборатории ВСЕГЕИ. Химический состав исследуемых образцов определен методами рентгеноспектрального флуоресцентного анализа (XRF) (силикатный анализ) в Центральной лаборатории ВСЕГЕИ и лаборатории химико-аналитических исследований ГИН РАН, а также методами масс- спектрометрии (ICP-MS) и оптической эмиссионной спектрометрии (ICP-OES) с индуктивно связанной плазмой в Центральной лаборатории ВСЕГЕИ.
Пробоподготовка (дробление и квартование) и минералогический анализ выполнены в Центральной лаборатории ВСЕГЕИ. Изотопный состав цирконов и их описание выполнено в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ.
За организацию процесса выполнения работы, помощь в её написании автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю д.г-м.н., профессору А.К. Худолею. За предоставленный фактический материал исследования, полученные навыки полевых работ, предоставленную литературу, картографические материалы и фотографии, а также помощь в написании работы автор искренне благодарен сотрудникам отдела ГГК и ГС (Карской партии) ВСЕГЕИ: А. Г. Коннову, М.Н. Петровой, Р.В. Червякову, Д.К. Перлову. Особую признательность автор выражает к.г.-м.н. Салдину В.А. за помощь в петрографических исследованиях и обсуждению результатов.
Рисунок 1. Геологическая карта зоны сочленения Полярного Урала и Пай-Хоя с границами нижнепермских образований и местами отбора проб (по Коннов и др, 2016 с упрощениями). 1 - аргиллиты, 2 - песчаники.
Выводы:
1. В рамках данной работы показано, что песчаники нижнепермских терригенных отложений зоны сочленения Полярного Урала и Пай-Хоя можно рассматривать в составе двух типов полевошпатовых и кварцевых граувакк (по классификации В. Н. Шванова (Шванов, 1987)), которые характеризуются пространственной приуроченностью:
• песчаники пайхойского типа повсеместно распространены в пределах юго-востока Карской впадины (тарханской и сатосинской толщах). По классификации В. Н. Шванова (Шванов, 1987) это полимиктовые и петрокластические, редко кремневые разновидности граувакк. Главное отличие от полярноуральского типа заключается в содержании обломков магматических пород (до 20-30%, не менее 10%), которое выражается в геохимических характеристиках (характер распределения лантаноидов, соотношения Sc и Th, Co/Th и La/Sc, Cr/V и Y/Ni) и в составе тяжелой фракции (хромиты, лейкоксен, магнетит, анатаз).
• песчаники полярноуральского типа типа повсеместно распространены в отложениях Байдарацкого аллохтона (кечьпельской свите). По классификации В. Н. Шванова (Шванов, 1987) это всегда кремнистые разновидности граувакк. От 30 до 50% слагают обломки кремнистых пород. Это отражается и в геохимических характеристиках, по котором породы данного типа близки к кислым породам.
Различия данных типов контрастны, переходные разновидности отсутствуют. В зоне предполагаемого сочленения Байдарацкого аллохтона и Карской впадины наблюдается песчаники обоих типов, что отражает сложное тектоническое строение региона.
2. Исследования, проведенные в рамках данной работы, позволили уточнить состав питающей провинции. Помимо батиальных кремнистых отложений, это эффузивные и субвулканические магматические породы основного-среднего и кислого составов. Вероятно, это преимущественно островодужные, что соотносится с результатами исследований методом Гацци-Дикинсона, а также рифтовые магматические образования.
3. По возрасту обломочных цирконов и с учетом геодинамической позиции исследуемых отложений предполагается, что влияние островодужной системы силурийско- камменоугольного возраста, заложенной на океанической коре ордовикского возраста, в большей степени проявлено в отложениях пайхойского типа. Вероятно, это образования Байдарцкой островной дуги, предполагаемое Шишкин и др., 2012. Также устанавливается влияние рифтогенных образований, связанных с раскрытием Уральского океана, и островодужных образований тиманид, больше проявленное в отложениях полярноуральского типа.
1. В рамках данной работы показано, что песчаники нижнепермских терригенных отложений зоны сочленения Полярного Урала и Пай-Хоя можно рассматривать в составе двух типов полевошпатовых и кварцевых граувакк (по классификации В. Н. Шванова (Шванов, 1987)), которые характеризуются пространственной приуроченностью:
• песчаники пайхойского типа повсеместно распространены в пределах юго-востока Карской впадины (тарханской и сатосинской толщах). По классификации В. Н. Шванова (Шванов, 1987) это полимиктовые и петрокластические, редко кремневые разновидности граувакк. Главное отличие от полярноуральского типа заключается в содержании обломков магматических пород (до 20-30%, не менее 10%), которое выражается в геохимических характеристиках (характер распределения лантаноидов, соотношения Sc и Th, Co/Th и La/Sc, Cr/V и Y/Ni) и в составе тяжелой фракции (хромиты, лейкоксен, магнетит, анатаз).
• песчаники полярноуральского типа типа повсеместно распространены в отложениях Байдарацкого аллохтона (кечьпельской свите). По классификации В. Н. Шванова (Шванов, 1987) это всегда кремнистые разновидности граувакк. От 30 до 50% слагают обломки кремнистых пород. Это отражается и в геохимических характеристиках, по котором породы данного типа близки к кислым породам.
Различия данных типов контрастны, переходные разновидности отсутствуют. В зоне предполагаемого сочленения Байдарацкого аллохтона и Карской впадины наблюдается песчаники обоих типов, что отражает сложное тектоническое строение региона.
2. Исследования, проведенные в рамках данной работы, позволили уточнить состав питающей провинции. Помимо батиальных кремнистых отложений, это эффузивные и субвулканические магматические породы основного-среднего и кислого составов. Вероятно, это преимущественно островодужные, что соотносится с результатами исследований методом Гацци-Дикинсона, а также рифтовые магматические образования.
3. По возрасту обломочных цирконов и с учетом геодинамической позиции исследуемых отложений предполагается, что влияние островодужной системы силурийско- камменоугольного возраста, заложенной на океанической коре ордовикского возраста, в большей степени проявлено в отложениях пайхойского типа. Вероятно, это образования Байдарцкой островной дуги, предполагаемое Шишкин и др., 2012. Также устанавливается влияние рифтогенных образований, связанных с раскрытием Уральского океана, и островодужных образований тиманид, больше проявленное в отложениях полярноуральского типа.
