Использование петрографического анализа для решения некоторых геологических задач

2007

ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА__________________

Геология Вып. 4

Использование петрографического анализа для решения некоторых геологических задач

Ф.А. Курбацкая

Пермский государственный университет, 614990, Пермь, ул. Букирева, 15.

E-mail: mineral@psu ru

Петрографический анализ пород, развитых в верхнем течении р. Камы, позволил четко отграничить комплексы граувакковых песчаников пермского возраста от аркозовых -средней юры. В основании базальной части средней юры выделен горизонт ожелезнен-ных фангломератов. В них впервые установлены признаки локального проявления эксплозивно-инъекционного магматизма, а также намечены участки, наиболее перспективные для поисков алмазов.

На основании изучения более 300 шлифов образцов, представленных И.Р. Накоряковой, В.А.Наумовым, Б.М.Осовецким из разных районов территории верхнего течения р. Камы, были выявлены петрографические особенности ряда пород. Петрографический анализ проводился с целью уточнения вещественного состава отложений, возможности расчленения разновозрастных толщ с помощью микропетрографических признаков, а также определения магмопроявлений и их воздействия на окружающие породы. Задачи микропетрографического анализа осложнялись отсутствием системного отбора образцов, несовпадением с палинологическими пробами, отсутствием на территории полных геологических разрезов, которые могли бы служить эталонными, и широким развитием глинистых пород, требующих применения прецизионных методов. Основная петрографическая характеристика получена при изучении терригенных пород, среди которых наиболее информативными являются песчаные и грубозернистые разности. В целом по микропетрографическим особенностям наиболее четко разделяются нижне- и верхнепермские песчаники, маркирующий горизонт фангломератов, приуроченных к базальной части средней юры, и отдельные разновидно-

сти пород, связанные с эксплозивноинъекционным магматизмом.

Песчаники шешминской свиты нижней перми характеризуются полимиктовым составом. Это типичные граувакковые песчаники, которые состоят из разнообразных угловатых и угловато-окатанных обломков эффузивных пород в виде трахитов, трахиандезитов, даци-тов, спилитов и др., кремней, алевролитов, аргиллитов, микрокварцитов, зерен полевых шпатов, пластинок слюд, чешуек хлорита, многочисленных зерен рудных минералов и небольшого количества кварца. Окраска пород в шлифах пестрая в проходящем свете за счет присутствия зеленоватого хлорита, бурых пелитизированных зерен калишпатов и обломков эффузивных пород, краснооранжевых лимонитизированных участков и т.д. Количественное соотношение обломков меняется, но всегда преобладают обломки эффузивных пород и кремневых. Цемент в породах обычно кальцитовый контактово-порового типа. В породах содержится много рудной пыли, лейкоксенизированных зерен титаномагнетита, иногда со скелетным строением. Породы изменены до стадии позднего катагенеза, что проявляется в наличии конформных и инкорпорационных структур и полиморфных преобразованиях биотита.

© Ф.А. Курбацкая, 2007

Песчаники средней и верхней перми отличаются от нижележащих высоким содержанием обломков с фельзитовым строением. Первичную природу их не всегда удается распознать, изредка встречаются реликты радиолярий, все остальные компоненты аналогичны вышеописанным. Присутствие обильного количества кремней некоторые авторы связывают с размывом палеозойских пород ордовика и силура, широко развитых в пределах Приполярного и Полярного Урала, а в целом пермские терригенные породы, входя в состав молассовой формации, выполняют Преду-ральский передовой прогиб, а далее к западу выплескиваются на платформу и отражают как бы перевернутый разрез воздымавшихся в то время Уральских Кордильер.

Песчаники и гравийно-галечные конгломераты средней юры резко отличаются по составу от пермских отложений. Они имеют ар-козовый и субаркозовый состав с высоким содержанием полевых шпатов в виде ортоклаза и микроклина, нередко размером до 1 мм и более, большое количество кварца, как правило, с волнистым погасанием, обломки агрегатного строения с гранобластовой структурой и также волнистым погасанием, обломки кварцитов, кремней, пластинок гидратированного биотита. Цемент в породах глинистый и нередко слюдистый в виде мелкочешуйчатых агрегатов и пленок, окружающих обломки, а также заполняющий поры. В проходящем свете он имеет желто-коричневую окраску без заметного плеохроизма, а в скрещенных николях - интерференционную окраску 1-2-го порядков. Нередко в породах наблюдаются стяжения лимонита, иногда выступающего в качестве цемента. Обломочный материал сравнительно хорошо окатан, с разной степенью сортировки по размерам частиц.

Если исключить обломки кремней, похожих на фельзиты, сложенные халцедоном и микрозернистым кварцем, все остальные обломки, очевидно, являются продуктами разрушения гранитоидных пород, развитых в пределах палеоподнятий, сложенных грани-тогнейсами , и длительное время служивших источниками сноса обломочного материала. Изучение обломочного кварца по методике Г.Г. Леммлейна и В.С. Князева показало резкое преобладание в породах трещиноватого кварца с газово-жидкими микровключениями, обычного для гранитоидных пород.

Специфическими породами для данного региона явились ожелезненные фангломера-ты, сложенные угловатыми и в разной степени окатанными обломками, участками инъецированные флюидогенным материалом. Обломки представлены кварцитами, кремнями, кварцем, калиевыми полевыми шпатами, песчаниками, «очковыми» сланцами, эффузивными породами. Обращает на себя внимание высокое содержание угловатых, угловатоокатанных, иногда остроугольных обломков органогенных кремневых пород с хорошо сохранившимися остатками радиолярий, диато-мей, иглокожих. Макроскопически и в шлифах они имеют желто-коричневую окраску, кое-где опаловый состав. Все это свидетельствует о недалеком переносе их из местных источников. Поскольку они приурочены к базальным частям средней юры, то, очевидно, представляют собой продукты перемыва нижнеюрских и триасовых пород. В то же время они содержат крупные, до 1 мм и больше, угловато-окатанные зерна микроклина, зерна трещиноватого кварца, обломки ка-таклазированных кварцитов с волнистым погасанием, типичных для гранитоидных пород. Кроме того, изредка встречаются обломки алевролитов и песчаников палеозойского облика, обломки ожелезненного андезита. Цемент в породах железистый типа выполнения.

Из образцов, отобранных В.А. Наумовым в верховьях р. Весляны в обнажении, условно названном им «Шток», нами в шлифах фанг-ломератов обнаружены признаки инъекционного магматизма в виде внедрения флюидогенной массы и угловатых обломков щелочного трахита. Флюидогенный материал представлен светлой массой, пропитанной тонкодисперсным рудным материалом, аналогичным флюидогенной массе, неоднократно описанной в туффизитах Среднего и Северного Урала. В шлифах видно, как он внедрился в ожелезненный фангломерат, и в отдельных участках наблюдаются захваченные им фрагменты и разобщенные части зерен. Среди флюидогенного материала встречен вкрапленник слюды, замещенный пелитовым материалом, а также угловатые оплавленные с опацитовыми каемками обломки щелочных трахитов с типичной трахитовой структурой и участками вулканического стекла. Обломки имеют зональное строение с более окисленной внешней частью и внутренней более светлой. Судя по форме обломков и их строе-

62

Ф.А. Курбацкая

нию с зонами закалки, можно предположить, что они являются продуктами эксплозивного процесса.

Особый интерес к этим породам вызван тем, что именно в них впервые в данном регионе обнаружены кристаллы алмазов, что позволяет Б.М.Осовецкому рассматривать их в качестве вторичного коллектора. Однако мнения относительно их распространения неоднозначны. Одни исследователи

(Л.П.Нельзин, И.Р.Накорякова) относят описываемые фангломераты к стратифицированным образованиям, помещая их в основание разреза отложений средней юры, другие (А.Н. Угрюмов, устное сообщение) считают их ме-тасоматическими, развитыми локально. Аналогичные породы встречены нами в районе пос. Камского, южнее д. Давыдово, в окрестности (в карьере) пос. Серебрянка. Кстати, в двух последних Б.М.Осовецким найдены три кристалла алмаза. Исходя из сходства (по данным Б.М. Осовецкого) тяжелых минералов с вышележащими отложениями средней юры, большая часть этих пород, очевидно, действительно представляет собой базальные части среднеюрского комплекса, но с локальной проработкой эксплозивно-инъекционными процессами.

Таким образом, кроме известных ранее данных о проявлениях магматизма на рубеже позднего девона и раннего карбона, приведшего к кимберлитообразованию в пределах Архангельской алмазоносной провинции, и синхронной тектоно-магматической активизации на территории Восточно-Европейской платформы, появились новые данные, свидетельствующие еще об одном рубеже, по крайней мере, не древнее средней юры.

Как известно из предыдущих работ, крупная тектоническая перестройка на территории Восточно-Европейской платформы произошла в предтриасовое время с образованием Вятско-Камской впадины. Подобно вендской активизации, которая сопровождалась трап-повым магматизмом, в триасе траппы установлены в юго-восточной части Мезенской синеклизы на правом берегу р.Вычегды в пределах Сереговского выступа, а в северовосточной части Московской синеклизы в ветлужской свите нижнего триаса описаны Г.В. Бусловичем в 1983 г. туффиты, туфопес-чаники субщелочного состава, свидетельствующие об эксплозивной деятельности в эту эпоху. Аналогичные породы встречены в рай-

оне Котласа. Полученные нами данные дополняют сведения о проявлениях магматизма в мезозое.

Проявления магматической деятельности в изучаемом регионе зафиксированы также сравнительно недавно в скв. Северо-Мыйской (Угрюмов и др., 2005), пробуренной в северозападной части Коми-Пермяцкого округа в 10 км восточнее пос. Усть-Черная на западном склоне Коми-Пермяцкого свода в контакте со ступенчатым восточным бортом Казанско-Кажимского авлакогена. На глубине 1470 м скважина вскрыла кристаллический фундамент, а в интервале глубин 1227,1 - 1240,1 м скважина пересекла тело магматической породы с порфировой структурой, интенсивно измененной вторичными процессами. В керне поднято 3,5 м. Форма тела осталась невыясненной. По описаниям А.Н.Угрюмова, основная масса породы имеет микролитовое, участками стекловатое строение с вкрапленниками призматической формы со следами двойниковой структуры. Очевидно, они принадлежат плагиоклазам, реже кали-натровым полевым шпатам, которые целиком замещены каолинитом и цеолитами. В основной массе пород содержатся многочисленные мелкие псевдоморфозы лейкоксена по кристаллам октаэдрической и кубической формы, возможно, по титанистому магнетиту и перов-скиту. По данным двух химических анализов оказалось, что они содержат оксид титана (более 2% ), глинозем ( 16,6 - 22,3 % ), кремнезем ( 41 -56% ). По особенностям химического и минерального состава с учетом высокой аргиллизации пород они могут соответствовать трахиандезитам или эссекситам. А.Н.Угрюмов относит описанную породу к интрузивным образованиям, отмечая при этом, что форма тела осталась до конца невыясненной и четких контактов не зафиксировано. Выше кровли залегают контактово-измененные алевролиты с карбонатным цементом, очевидно из базальной части серпуховского яруса. На основании этой проработки вышележащих пород он считает, что тело магматитов представляет собой пластовую интрузию, рассекающую кровлю терригенных девонских пород. Возраст ее также остается невыясненным, но автор отчета связывает внедрение с послеюрским временем, а по-стмагматическую проработку считает наложенной позднее.

По нашим определениям описываемые магматиты имеют облик, типичный для эффузивных трахиандезитов, и в таком случае могут по возрасту оказаться синхронными рубежу позднего девона - раннего карбона.

Аналогичные породы встречены нами еще раньше в виде обломков в районе пос. Серебрянка, где позднее был обнаружен кристалл алмаза. Здесь же нами описаны инъецированные песчаники, а И.Р. Накоряковой (устное сообщение) были встречены породы типа кимберлитов (к сожалению, образцы потеряны). Единичные находки ксенотуффизитов и инъецированных пород установлены среди отложений перми и триаса.

Заслуживает внимания также район верховьев р. Кужвы , где встречено много обломков пород, вероятно, из кристаллического фундамента. Это кристаллические сланцы с гранатами, мусковитовые кристаллические сланцы, роговики и гнейсы.

В районе р. Лолог, где также был найден кристалл алмаза, по сообщению Л.П. Нельзи-на, в свое время были описаны породы типа кимберлитов и зерна оливина.

Таким образом, вышеприведенные данные свидетельствуют о перспективности поисков в верховьях р.Камы как коренных источников алмазов, так и их вторичных коллекторов.

Solving of geologic problems by means of the petrologic analysis

F.A. Kurbatskaya

Chair of Mineralogy and Petrology, Perm State University. 614990, Russia, Perm, Bukirev st., 15. E-mail: mineral@psu ru

Petrographic analysis of the Upper Kama region rocks made a clear distinction between the complexes of the Permian grauwack sandstones and the Jurassic arcos ones. The level of iron-bearing conglomerates is found in the Middle Jurassic. The criteria of the local explosive-injective magmatism are distinguished for the first time and the most long-range diamond research areas are marked.

Рецензент доктор геол. -мин. наук Б.М. Осовецкий