Петрохимические особенности эффузивов позднего докембрия восточного склона Кузнецкого Алатау

ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

Том 260 1 976

ПЕТРОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЭФФУЗИВОВ ПОЗДНЕГО ДОКЕМБРИЯ ВОСТОЧНОГО СКЛОНА КУЗНЕЦКОГО АЛАТАУ

В. Е. НОМОКОНОВ, Л. В. ПЕШЕХОНОВ

В результате многолетних исследований, проведенных большим коллективом геологов [1, 2, 3, 4, 5, 8, 9]на восточном ¡склоне Кузнецкого Алатау, выделяется несколько этапов вулканизма, продукты которых имеют определенную стратиграфическую приуроченность. В одной из последних работ В. Е. Номоконова и др. [7] выделено не менее семи вулканогенных комплексов, для каждого из которых охарактеризованы особенности вещественного состава и специфические условия формирования [6, 7]. Однако вопросам петрохимии эффузивов этих комплексов до последнего времени уделялось мало внимания. Приведенный в настоящей работе петрохимический анализ эффузивов докембрия в какой-то мере восполняет этот пробел. По имеющимся в нашем распоряжении данным химических анализов эффузивов был произведен пересчет весовых количеств на числовые характеристики и построена векторная диаграмма, показывающая петрохимические особенности вулканогенных пород докембрия восточного склона Кузнецкого Алатау (рис. 1).

Наиболее ранний вулканизм в пределах восточного склона Кузнецкого Алатау проявился в условиях троговой зоны геосинклинали, зало-жившейся в начале позднего протерозоя (нижнего рифея). Вулканогенные продукты этого этапа являются производными, главным образом вулканизма трещинного типа, осуществлявшегося в подводных фациях. К числу их принадлежат зффузивы коммунаровской серии. В составе ее преобладают в различной степени альбитизированные, амфибрлизи-рованные и хлоритизированные диабазы, диабазовые, пироксен-пла-гиоклазовые и плагиоклаз-пироксеновые порфириты, а также спилиты с реликтовой шаровой и подушечной отдельностью. В незначительном количестве в сложении серии принимают участие туфы и лавобрекчии основного состава, маломощные тела кварцевых. порфиров, кварцевых альбитофиров, кварцевых кератофирбв, битуминозные известняки й черные лидитоподобные кремнистые слайцы. Последние приурочены к: верхней части коммунаровской серии (уйгурская свита), что свидетельствует об относительном затухании вулканизма к концу коммунаровй£б-го времени. Не останавливаясь на петрографии этих вулканитов в сййЗй с тем, что эти сведения уже освещены в литературе [4, 5, 6], отметим, что по структурным, текстурным особенностям и особенностям вещественного состава эффузивы этого типа вулканизма многими исследователями объединяются в спилит-диабазовую фо|Шцию [2, 4» 5]. Сое-

Кератофир

. 5 i 6/29

Трахиаидезит i

! AM7 \

2

Рис. 1. Сводная векторная диаграглма химических составов эффузивов позднего докембрия восточного склона Кузнецкого Алатау. Векторы химических составов: 1 — Коммунаровского комплекса, 2 — Полуденного комплекса, 3 — Кульбюр-стюгского комплекса. Вариационные линии составов пород: 1 — нормального ряда горных пород, по Дэли, — II — Этны, III — Коммунаровского комплекса, IV — Полуденного комплекса, V — Кульбюрстюгского комплекса

тав эффузивов в основном соответствует лейко-и мезократовым базальтам (значение в колеблется в пределах 21,7—27,1). В незначительном количестве присутствуют разности, соответствующие андезито-базаль-там и дацитам. Породы этого ряда представлены единичными пробами, поэтому петрохимические особенности их не рассматриваются. Все начальные точки векторов химических составов пород формации располагаются на петрохимической диаграмме на значительном удалении от вариационной кривой пород нормального ряда. Это объясняется тем, что породы формации очень бедны щелочами и известью, в связи с чем параметры а, с и индекс щелочности а/с имеют небольшие значения. Параметр а изменяется в пределах от 2,9 до 7,7 и в среднем составляет 5,1, индекс aje колеблется в пределах от 0,8 до 3,8 и в среднем равен 1,4, параметр с варьирует от 2,0 до 4,0 и в среднем равен 3,0. При общем малом содержании щелочей базальтоидные породы коммунаровской серии характеризуются заметным преобладанием натрия над калием, что наглядно показано на левой части диаграммы по крутым наклонам векторов. Базальтоиды коммунаровской серии нормально глиноземистые, пересыщены кремнеземом (числовая характеристика Q всегда положительная и не менее 19,7), малотитанистые. Причем устанавливается прямопропорциональная зависимость содержания титана от содержания валового железа и магния. Высокое содержание кремнезема (до 54,37%), малая величина отношения окиси магния к окиси кальция (0,52 — среднее), малое содержание окиси магния (среднее — 3,7), наличие нормативного кварца указывают на принадлежность базаль-тоидов коммунаровской серии к толеитовому типу базальтов. Отклонения в содержании щелочей и полевошпатовой извести от содержания этих компонентов в нормальных базальтоидах объясняется глубоким зеленокаменным перерождением эффузивов спилито-диабазовой формации нередко до фации зеленых сланцев.

Следующий этап вулканизма в регионе проявился в середине позднего протерозоя (в среднем рифее) на значительно больших площадях, чем предыдущий, что свидетельствует о разрастании торговой зоны Куз-нецко-Алатаусской геосинклинали. Вулканогенные продукты этого этапа являются производными эксплозионно-экструзивной деятельности, проявлявшейся существенно в подводных условиях. Наиболее детально нами изучены эффузивы, слагающие полуденную серию района среднего течения р. Белого Июса и объединяемые в спилит-кератофировую формацию [7]. Эффузивы формации образуют две обособленные группы пород дацитового и базальтового состава. Вулканиты основного состава представлены альбитизированными диабазовыми, базальтовыми, пла-гиобазальтовыми порфиритами, спилитами и диабазами. Породы дацитового состава представлены кварцевыми кератофирами, кератофирами, фельзитами и фельзит-порфирами. В целом полуденная серия характеризуется грубо ритмичным строением (выделяется около 5 ритмов). В каждом ритме эффузивные породы основного состава предшествуют породам кислого состава.

Базальтовый ряд пород спилит-кератофировой формации имеет большой разброс фигуративных точек в правом поле от вариационной кривой пород щелочно-земельного ряда. В отличие от бдзальтоидов коммунаровской серии фигуративные точки описываемых эффузивов отклонены вправо не только от линии щелочноземельного ряда, но и от вариационной кривой" промежуточного типа, отделяющей известково-ще-лочные породы от щелочных, что характерно для щелочных базальтои-дов. При в, равном 27,3—29,0, относительное число атомов щелочных металлов а составляет 11,5—13,4. Другой отличительной особенностью основных эффузивов полуденной серии является повышенное содержание

• Ы.' * анализа с» О 00 с» О н со о < со <3. О) РеО 1 МпО

I 2 • 3 4 5 6 7 8

1 8-46 54,14 0,67 14,85 0,31 13,00 0,17

2 6—9 52,46 0,68 15,05 1,77 11,89 0,21

3 407 54,37 1,35 17,54 0,50 4,50 0,10

4 17 53,60 1,03 16,27 5,93 4,59 0,07

5 14—12 52,61 1,70 15,03 10,77 7,43 0,11

6 К-1638 52,88 1,19 15,65 12,01 7,29 0,13

7 399(6—21) 73,48 0,34 ИДО 0,98 4,23 0,08

8 12—66 47,68 2,50 15,29 4,46 9,08 0,16

9 56 46,04 2,22 15,53 3,97 9,98 0,20

ю 60 49,68 0,85 15,13 1,65 6,96 0,17

11 6514 67,46 0,67 14,81 3,34 2,92 0,05

12 5403 63,51 0,59 16,75 1,83 2,47 0,09

13 2889 71,18 0,51 13,49 2,66 2,66 0,07

14 623 72,14 0,28 14,07 0,99 1,54 0,03

15 527» 64,12 0,58 16,77 2,49 3,14 0,09

16 256 62,63 0,92 17,62 1,40 3,60 0,03

17 523/1 45,50 2,06 15,40 7,62 5,93 0,30

18 523/14 54,00 1,50 13,70 11,57 2,01 0,15

19 519/13 55,00 1,18 15,70 2,15 6,00 0,19

20 516/16 58,50 1,24 15,10 4,59 6,68 0,19

21 516/29 59,00 0,72 16,30 3,71 3,23 0,07

22 523/18 72,00 0,29 10,20 6,07 2,01 —

23 14/66 46,52 2,30 16,60 6,65 6,47 0,16

Таблица 1

СаО О Ы) £ О с-ч оа г; О сэ О а СП О N X и с с и

9 10 11 12 13 14 15 16 17

4,83 8,85 11,01 2,39 3,19 3,50 3,90 2,41 3,96 0,30 0,29 1,77 0,076 0,095 0,37 — — 5,16 3,51 1,66 99,80 100,41 100,63

6,28 3,11 2,90 1,90 0,57 0,09 — 8,46 99,78

7,36 5,58 3,23 1,95 0,54 0,03 — 1,75 99,95

4,27 4,37 3,47 0,68 0,22 0,02 — 5,07 99,23

2,64 1Д1 1,04 2,40 0,078 — — 2,46 100,24

6,63 6,44 3,60 0,88 0,50 0,12 99,97

7,01 5,75 4,85 0,37

7,22 8,32 5,93 0,36

1,25 0,65 5,74 0,89

2,58 1,45 4,37 3,78

0,97 1,54 4,17 1,54 0,53 1,12 4,37 4,60 3,70 0,72 . 1,19 3,14

3,73 2,26 4,17 2,90 — !— — .

8,50 5,20 3,27 0,84 — — — 5,60 100,22

3,20 3,30 6,65 0,73 — — — 2,83 99,69

9,90 2,75 3,65 0,63 _ . — — 2,80 99,85

3,90 1,62 5,30 1,06 — — —' 2,64 100,82

1,70 2,40 7,05 1,60 — — — 3,44 99,22

не обн. 0,40 3,40 4,65 — — — 1,14 100,16

7,99 6,20 3,60 1,15 — — —* 2,44 99,98

24 523/5 54,90 1,50 13,70 8,26 4,45 0,19 5,70 3,60 5,00 0,30 — — — 2,97 100,13

25 523/16 71,00 0,34 12,30 5,29 1,86 0,01 0,20 НС обн. 3,32 5,40 — — — 0,22 99,44

26 523/17 65,00 0,52 13,50 6,40 3,02 0,05 0,50 не обл. 9,25 1,25 — — •— не обн. 99,49

27 523/12 68,00 0,44 13,80 5,42 3,59 0,05 0,20 не обн. 5,25 2,50 — — — 0,34 99,59

28 518/9 73,00 0,22 13,70 1,55 0,50 0,03 0,35 0,25 5,02 3,10 — — — 1,34 99,06

29 22/66 57,89 0,98 16,49 4,43 2,83 0,14 3,12 3,Ы 5,30 2,75 — — — 2,61 99,62

30 523/11 71,00 0,42 12,40 5,17 1,29 0,01 0,11 не обн. 4,60 3,87 — — — 1,02 99,89

31 519/4 49,00 2,62 15,40 2,81 7,44 0,18 7,80 4,00 3,12 0,63 — —, — 6,26 99,26

Химические анализы эффузивов докембрия восточного склона 'Кузнецкого Алатау: 1—7—комму-наровшая серия (по А. Ф. Коробейникову и Л. Г. Осипову, 1965); 8—46—спилит; 6—9, 407, 17, 14— 12—диабазовые порфириты; к-1638—диабаз; 399 (6—21)—кварцевый порфир; 8—16 — полуденная се)рия: 12—66 — альбитизированный (порфирит, ршка Тщрим; 516 — альбитизированный диабаз, ¡речка Тюрим (по В. Л. Хомичеву, 1968); 60 — альбитизированный порфирит, речка Тюрим (по В. Л. Хомичеву, 1968); 6514; 5403, 2889, 623б, 527а, 2516 — кварцевые кератофиры, район окрестностей рудника Туим (по В. Л. Хомичеву, 1964); 17-31 — кульбюрстюгская свита (район среднего течения реки Белый Июс); 523/1, 523/14, 519/13, 516/16, 523/5, 519/4— базальтовые порфириты (по А. Ф. Белоусову); 14—66 — миндалекаменный диабаз; 22—66— фельзит-порфир; 523/18, 523/16, 523/17, 523/12, 518/19, 523/11 — порфиры (по А. Ф. Белоусову); 516/29—порфир-латит (по А. Ф. Белоусову).

ьэ со

Та блица 2

Числовые характеристики по А. Н. Заваридкому

с с Ш а на л. а в с Б а> 111 ^ п а\е <3 с

1 8—46 5,1 22,2 зд 69,6 — 15,9 20,3 63,8 95,5 1,6 25,9 —

2 6—9 зд 27,1 4,0 65,8 — 28,9 21,7 49,4 92,9 0,8 21,4 —

3 407 6,2 22,8 3,3 67,7 —. 49,6 28,5 21,9 77,1 1,9 19,7 —

4 17 5,4 17,3 3,8 73,5 -- 30,8 36,2 33,0 70,2 1,4 32,5 —

5 14-12 5,3 25,9 2,8 66,0 — 26,5 39,4 34 Д 72,3 1,4 25,9 —

6 К-1638 7,7 21,7 2,0 68,6 — 17,4 37,9 44,7 63,0 3,8 19,8 —

7 399(6—21) 2,9 8,1 2,4 86,6 — 11,8 30,5 57,7 40,5 1,2 65,0 —

8 12—66 9,3 29,0 5,6 56 Д — 19,3 37,5 43,2 85,2 1,6 -12,0

9 56 11,5 27,4 5,0 56 Д — 14,1 36,5 49,4 95,0 2,3 -15,8 —

10 60 13,4 27,3 3,2 56,1 19,5 50,5 30,0 96,0 4,2 -17,8 —

11 6514 13,7 9,3 1,5 75,5 28,8 — 11,5 59,7 90,4 9,2 22,1 —

12 5403 15,3 7,6 3,2 73,9 14,7 — 33,0 52,3 63,8 4,8 14,0 —

13 2889 10,9 /11,0 1Д 77,0 36,2 — 22,0 41,5 91,0 9,9 31,1 —

14 6236 11,6 6,1 1,9 80,4 49 Д — 14,3 36,2 85 Д 6Д 35,7 —

15 527а 13,5 9,7 4,9 72,3 12,1 — 39,7 48,2 68,5 3,0 + 13,0 —

16 256 13,0 7,4 4,9 74,6 3,7 25,3 71,0 64,2 2,6 + 18,4 —

17 523/1 8,9 27,2 6,7 57,2 , 16,7 34,5 48,8 86,8 1,3 -10,1 —

18 523/14 15,5 20,2 1,3 63,0 — 12,5 27,8 59,7 93,6 12,0 - 6,3 —

19 519/13 9,1 19,1 6,3 65,5 — 32,5 25 Д 42,4 91,0 1,4 6,5 —

20 516/16 13,5 14,8 3,5 68.2 — 9,3 18,7 72,0 88,0 3,8 5,9 —

21 516/29 18,2 10,7 2,0 69,1 — 0,8 39,2 60,0 87,0 9Д - 0,2 —

22 523/18 12,8 6,9 — 79,6 — — 9,5 90,5 52,4 18,3 32,9 0,7

23 14—66 10,0 26,8 6,4 56,8 — 13,4 40,6 46,0 87,8 1,6 -12,8 —

24 523/5 11,5 21,7 2,8 64,0 — 19,1 27,9 53,0 96,4 4Д 2,2 —

25 523/16 14,6 6,6 0,3 78,5 7Д _ -- 92,9 48Д 48,8 27,5 „

26 523/17 17,8 4,8 — 73,4 ™ 12,5 — Ь7,3 92,0 4,5 7,2 4,0

27 523/12 15,3 9,1 0,2 75,4 , 13,8 — — 86,2 74,0 76,5 20,0 —

28 518/9 15,1 4,0 0,4 80,5 45,9 — 9,8 44,3 71,0 37,8 30,4 —

29 22/66 16,0 12,7 3,4 67,9 — 4,4 42,4 53,2 74,8 4,7 0,4 —

30 523/11 15,2 5,9 0,2 78,7 5,6 — — 94,4 64,3 76,0 28,4 —

31 519/4 8,4 21,3 7Д 63,2 — . 15,4 34,8 49,8 89,2 1,2 2,5 —

магнезии, которой в 1,5—2 раза больше, чем в одноименных породах ком-мунаровской серии. Они недосыщены кремнеземом (числовая характеристика Q в них отрицательная), нормальнотитанистые, только мезократо-вые. Содержание титана в них находится в прямой зависимости от содержания валового железа. Подобно базальтоидам коммунаровской серии полуденные базальтоиды характеризуются значительным преобладанием натрия над калием (параметр п колеблется от 85,2 до 96), нормальной насыщенностью глиноземом.

Кислые эффузивы полуденной серии имеют свои петрохимические особенности. Они относятся к щелочноземельному ряду, но пересыщены кремнекислотой и глиноземом. Содержание щелочей в среднем не превышает нормы, и лишь единичные пробы показывают повышенное содержание щелочей (а—15,3). Соотношение щелочей неустойчивое, меняющееся от 63,8 до 91,0, но в большинстве пород натрий значительно преобладает над калием. По показателям других параметров кислые породы полуденной серии бедны магнезией, полевошпатовой известью, закисью и окисью железа, титаном.

Завершающим в позднем докембрии (в верхнем рифее) был вулканизм кульбюрстюгского времени [7], проявившийся на еще больших площадях Кузнецко-Алатаусской геосинклинали, чем предыдущие, что свидетельствует о продолжавшемся ее разрастании. Эффузивы этого времени объединяются в кульбюрстюгскую свиту. Среди них преобладают спи-литы, в различной степени альбитизированные диабазовые, базальтовые порфириты, диабазы подводных-фаций, которые слагают нижнюю часть разреза свиты. Верхняя половина разреза свиты сложена преимущественно зеленокаменными андезито-базальтовыми, андезитовыми порфи-ритами и их туфами. Завершается разрез свиты маломощной пачкой (50—80 м) кварцевых порфиров, кварцевых альбитофиров, фельзит-пор-фиров и порфир-латитов. При большом разбросе на диаграмме фигуративных точек, отображающих химический состав эффузивов кульбюр-стюгской свиты, намечающаяся вариационная кривая занимает среднее положение между вариационной кривой дифференциации базальтовой магмы нормального щелочного ряда по Дали и вариационной кривой промежуточного типа, отделяющей известково-щелочные породы от щелочных. Поэтому кульбюрстюгские эффузивы мало чем отличаются от последовательно дифференцированного нормального базальт-риолитово-го ряда, характеризующегося широкой вариацией состава по кислотности. Это характерно для описываемых эффузивов, в которых количество окиси кремния в весовых процентах изменяется от 45,5 до 73,0%. Большие вариации наблюдаются в содержании глинозема, щелочей, полевошпатовой извести, химических компонентов. Породы основного и среднего состава свиты по содержанию глинозема относятся к нормально-глиноземистым. В группе эффузивов кислого состава преобладают пересыщенные глиноземом, но встречаются и нормальноглиноземистые. О широкой вариации в содержании фемических компонентов свидетельствуют значения параметра в, колеблющиеся в пределах от 4,0 до 27,2, Соотношение щелочей относительно устойчивое и за редким исключением очень высокое (крутой наклон вектора на известковой плоскости), показывающее преобладание натрия над калием. Индекс щелочности а/с неустойчив и увеличивается от основных пород к кислым.

Обращает на себя внимание устойчивое и низкое содержание полевошпатовой извести, особенно в породах кислого состава, что наглядно по положению фигуративных точек на левой части диаграммы.

В целом эффузивы основного состава кульбюрстюгской свиты бедны щелочами, нормальноглиноземистые, соответствующие лейко- и мезокра-товым базальтам. Индекс щелочности а/с в них выражается цифрами

1,2—4,8, в среднем равен 1,9. Они не насыщены кремнеземом, нормаль-ножелезистые, нормальнотитанистые и в этом отношении мало чем отличаются от базальтоидов полуденной серии. Эффузивы среднего состава (андезиты) обычно умеренно богатые щелочами, реже богатые щелочами (проба 516/29), ненасыщенные кремнеземом. Индекс щелочности а/с в них колеблется от 4,7 до 9,1, параметр <2 не превышает значения 5,9 и часто отрицательный. Породы кислого состава обычно пересыщены глиноземом, богаты или пересыщены щелочами. Обращает внимание низкое содержание магнезии: от 0 до 0,4%, полевошпатовой извести: от 0 до 0,5%.

Как можно видеть из приведенных данных петрохимического анализа, эффузивы дазднего докембрия восточного склона Кузнецкого Алатау являются производными базальтовой магмы толеитового типа, дифференциация которой независимо от времени вулканизма шла в сторону риолитов при постоянном стремлении к кварц-полевошпатовой эвтектике. Вместе с тем наблюдается изменение во времени химического состава производных магм в сторону увеличения щелочности и уменьшения из-вестковости.

ЛИТЕРАТУРА

1. А. Ф. Белоусов. Крупноплощадная зональность состава вулканических серий докемрия и нижнего палеозоя в западной части Алтае-Саянской области. Докл. АН СССР, т. 174, № 5, 1967.

2. Г. Н. Бровков, Д. К. Балицкий, Г. С. Буч ар ска я, В. М. Я porn е в и ч. Литология и синтенетичная металлогения вулканогенно-осадочного комплекса верхнего докембрия и нижнего палеозоя Восточного Саяна и Кузнецкого Алатау. Тр. СНИИГИМСа, вып. 101, Красноярск, 1970.

3. Г. А. Иванкин, И. И. Коптев, В. Е. Номоконов, В. А. Шипи-ц и н. 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.

4. С. С. И л ь е н о к. Древнейший габбро-диоритовый комплекс восточной части Кузнецкого Алатау. (В об.: «Магматические формации Алтае-Саянской складчатой области». «Наука», 1965.

:5. А. Ф. Короб е й ник ов, Л. Г. Осипов. Древние диоритоидные интрузивные породы Коммунаровского рудного лоля (Коммунар, Хакассия). Изв. ТПИ, т. 135, Томск, 1965.

6. В. Е. Номоконов, Л. Г. Осипов. Докембрийские вулканогенные формации района рудника Коммунар (восточный склон Кузнецкого Алатау). Изв. ТПИ, т. 217, Томск, 1970.

7. В. Е. Номоконов, Б. Д. Васильев, Г. А. Иванкин, И. И. Коптев, Д. И. Царев, В. А. Шипицин. О докембрийских и кембрийских вулканогенных толщах Кузнецкого Алатау. В сб.: «Проблемы палеовулканизма средней Сибири». Красноярск, 1970.

в. В. Л. Хомичев. Тюримский апилит-габйро-диабазовый вулкано-плу-товический (комплекс Кузнецкого Алатау. Тр. ОНИИШМСа, вып. 70. Новосибирск, 1970.

9. В. М. Ярошевич. Стратиграфия синийских и кембрийских отложений Батеневского кряжа, хребта Азыртал и бассейна реки Белый Июс. Изд. СЮ АН СССР, вып. 17, Новосибирск, 1970.