Тема 9. Стратиграфия архея и нижнего протерозоя

ЛЕКЦИЯ 8 (СУРС)

РАЗДЕЛ 3. СТРАТИГРАФИЯ, МАГМАТИЧЕСКИЕ И

УЛЬТАМЕТАМОРФИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ

КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ФУНДАМЕНТА

Тема 9. Стратиграфия архея и нижнего протерозоя

Фундамент Беларуси изучен почти исключительно по данным бурения и геофизическим исследованиям. Он вскрыт в разных районах территории республики более чем 4500 скважинами. Фундамент залегает на глубинах от –20 м на Житковичско-Микашевичском выступе Полесской седловины до

–6000 м в Припятской впадине. Кристаллические породы фундамента вскрыты на глубину от нескольких метров до 900 м. По площади республики эти скважины распределены очень неравномерно. Около половины из них пробурены на Житковичско-Микашевичском выступе, более 1700 – на Белорусском массиве, почти 400 – в Припятской впадине, двумя десятками скважин фундамент вскрыт на юго-западе Беларуси в западной части Полесской седловины и в Брестской впадине и только единичными скважинами в Оршанской впадине.

На большей части территории республики фундамент сложен интенсивно дислоцированными метаморфическими комплексами, прорванными интрузиями разного состава и возраста и разбитыми разломами, главным образом, северо-восточного и в меньшей мере меридионального, субширотного и северо-западного простирания на крупные тектонические блоки разных размеров.

Разный уровень изученности фундамента буровыми работами приводит к тому, что в разных регионах различна и степень детализации стратиграфических подразделений и разная степень их обоснованности. Фундамент большей частью сложен глубоко метаморфизованными породами, которые нередко подвергались ультраметаморфической переработке. Они полностью утратили первичный минеральный состав и первичные структурные и текстурные признаки. Всё это приводит к тому, что возрастные соотношения между различными комплексами пород фундамента устанавливаются с большим трудом, либо вовсе не могут быть установлены. Большие затруднения для стратификации пород фундамента обусловлены ещё и тем, что количество надёжных определений изотопного возраста пород очень невелико.

По этой причине в основу расчленения образований кристаллического фундамента было положено выделение крупных естественных ассоциаций (или комплексов) пород, характеризующихся определённым минеральным составом, структурно-текстурными особенностями, уровнем метаморфических и ультраметаморфических преобразований, которые сформировались в ходе крупных самостоятельных этапов эволюции структуры земной коры этого региона. Выделены вещественные комплексы трех типов: 1) метаморфические стратифицированные; 2) ультраметаморфические и 3) магматические (интрузивные) нестратифицированные (табл. 3.1). Первые представляют

Таблица 3.1

собой образования, возникшие при метаморфизме осадочных, вулканогенно-осадочных и вулканогенных пород, сформировавшихся в результате отложе-

ния кристаллического фундамента имеет раннедокембрийский (архейский или раннепротерозойский) возраст. Лишь некоторые магматические комплексы сформировались или закончили свое формирование в позднем протерозое.

Основу стратиграфического расчленения пород кристаллического фундамента составляют стратифицированные метаморфические комплексы (табл. 3.2). Их возрастные соотношения между собой, а также с ультраметаморфическими и магматическими образованиями определяются на основании взаимоотношений пород, наблюдаемых в керне скважин, последовательности метаморфических преобразований, изотопных определений возраста и сопоставлений с лучше изученными регионами развития раннедокембрийских пород (Украинский и Балтийский кристаллические щиты и др.). Выделение возрастных подразделений производилось на основе стратиграфической схемы архея и нижнего протерозоя, утверждённой МСК в 1990 г. Были приняты следующие границы: между нижним и верхним археем – 3150 млн. лет, между археем и протерозоем – 2500 млн. лет, между нижним и верхним протерозоем – 1650 млн. лет.

Основные геоструктурные области кристаллического фундамента, в пределах которых распространены описываемые ниже комплексы пород, показаны на рисунке 3.1.

Нижний архей (AR1). Наиболее древними образованиями в фундаменте Беларуси признаются породы, метаморфизованные в наиболее высокой, гранулитовой, фации метаморфизма. Эти продукты вместе с продуктами ультраметаморфической их переработки, слагают приблизительно 50 % всей поверхности фундамента внутри Беларуси. Они подразделены на две серии и одну толщу (табл. 3.2). На западе Беларуси к ним относится существенно метабазитовая щучинская серия (AR1gr). На востоке – кулажинская серия (AR1kl). Рудьмянская серия (AR1-2rd) развита между ними. Породы гранулитового комплекса лучше всего изучены в пределах Белорусско-Прибалтийского пояса и в Брагинском гранулитовом массиве. Существенные различия в составе гранулитов этих районов и привели к выделению двух различных серий: щучинской в Белоруско-Прибалтийском гранулитовом поясе и кулажинской в Брагинском массиве (рис. 3.2, табл. 3.1).

Щучинская серия (AR1gr). По петрографическому составу она расчленяется на две толщи: нижнюю – заборскую (AR1zb) и верхнюю ­дитвинскую (AR1dt). Обе они распространены в пределах Белорусско-Прибалтийского гранулитового пояса, вытянутого в северо-восточном направлении в виде полосы, шириной 200-300 км и занимающего почти всю северо-западную часть Беларуси от восточной половины Полесской седловины до северной части Оршанской впадины включительно.

Главная особенность строения щучинской серии – преобладание в её составе основных пород, на долю которых приходится 70-80 % общей мощности. Это породы темного цвета или черного с зеленоватым оттенком с массивными иногда нечеткими полосчатыми или пятнистыми текстурами и гранобластовыми структурами. Петрографический состав пород довольно однообразен.

Строение разрезов щучинской серии изучено ещё слабо, в связи с редкой сетью скважин. Общая видимая мощность пород щучинской серии до 1038 м., но если учесть крутые углы падения пластов (60-80°), то истинная мощность изученных разрезов примерно 400 м.

Площади распространения основных гранулитов обычно отражаются в геофизических полях магнитными аномалиями повышенной и высокой интенсивности.

Кулажинская серия(AR1kl) развита на юго-востоке Беларуси в пределах Брагинского гранулитового массива. Здесь она вскрыта 60 скважинами. Для этой серии характерно большое однообразие слагающих её пород. Они представлены глиноземистыми и биотитовыми гнейсами. В разрезах кулажинской серии преобладают гранат-биотитовые гнейсы и реже плагиогнейсы. Общая мощность толщи таких гнейсов вероятно значительна. Об этом можно судить по большой площади их развития.

Нижний ­ верхний архей (AR1-2).

(Рудьмянская серия (AR1-2rd) слагает узкую полосу шириной 30-50 км, вытянутую на 250 км в северо-восточном направлении вдоль восточной окраины Белорусско-Прибалтийского гранулитового пояса.

Для серии характерны три главные ассоциации пород: базитовая (кристаллосланцевая), карбонатная и плагиогнейсовая.

На участке Рудьма скважинами вскрыт почти непрерывный разрез рудьмянской серии истинной мощностью приблизительно 3000 м.

Раннеархейский возраст щучинской, кулажинской серий и рудьмянской толщи принимается, главным образом, на основании сопоставления с гранулитовыми комплексами Украинского кристаллического щита. Наиболее древние датировки пород гранулитового комплекса не превышают 2,58-2,64 млрд.л.

Верхний архей-нижний протерозой (AR2-PR1). К стратифицированным образованиям верхнего архея и нижнего протерозоя отнесены широко распространённые в фундаменте Беларуси толщи гнейсов умеренно кислого и среднего состава. Выделены три толщи: озёрская (AR2-PR1oz) – на западе республики, перетокская (AR2-PR1per) – в центральных районах и юровичская (AR2-PR1yur) – на юге и востоке (табл. 3.1, 3.2). Взаимоотношения этого комплекса с нижележащими нижнеархейскими подразделениями не наблюдались. По косвенным данным (структурное положение, вещественный состав, степень метаморфизма и т. д.) условно принимается их более молодой возраст. Данные изотопного анализа возраста этих толщ отвечают нижнему протерозою. Для перетокской толщи они равны 2,13 млрд. лет, для юровичской – 2,04 млрд. лет.

Таблица 3.2 ­ Схема сопоставления стратифицировнных подразделений архейских и нижнепротерозойских отложений Беларуси без упоминания интрузивных и ультраметаморфических комплексов (Стратиграфические схемы докембрийских и фанерозойских отложений Беларуси, 2010)

Рисунок. 3.1 - Основные геоструктурные области кристаллического фундамента Беларуси (Махнач А.А., 2004)

Рисунок 3.2 ­ Геологическое строение кристаллического фундамента Беларуси.

Составили Н.В. Аксаментова, И.В. Найденков.

Стратифицированные образования. Верхний протерозой: 1 – мышковичская свита (mš) бобруйской серии и толкачевская свита(tl) овручской серии: кварцитовидные песчаники; 2 – лучковская свита (lč) бобруской серии и збраньковская свита (zb) овручской серии: трахиандезиты, кварцевые риолиты, вулканомиктовые песчаники. Нижний протерозой: 3 – житковичская серия (žt): риолиты, риодациты, трахириодациты, порфироиды, слюдистые сланцы, кварцевые конгломераты; 4 – околовская серия (ok): плагиогнейсы и микрогнейсы биотитовые, биотит-амфиболовые, амфиболиты, кальцифиры, магнетитовые кварциты. Архей: 5 – амфиболито-гнейсовый комплекс (gn) нерасчлененный (включая озерскую толщу, бальнинкайский комплекс и др.): гнейсы биотитовые, амфибол-биотитовые, амфиболовые, амфиболиты и продукты их мигматизации (мигматит-граниты, гранитогнейсы); 6 – щучинская серия (šč):амфиболовые и амфибол-двупироксеновые кристаллические сланцы, продукты их ультраметаморфической переработки (эндербиты, чарнокиты и др.), реже гранат-биотитовые гнейсы; 7 – кулажинская (kl) и ашваская (aš) серии: глиноземистые и биотитовые гнейсы, реже основные кристаллические сланцы, частично гранитизированные, 8 – рудьмянская толща (rd): глиноземистые графитсодержащие гнейсы, кальцифиры, реже основные кристаллические сланцы, 9 – гранулитовый комплекс нерасчлененный и предполагаемый (gr). Нестратифицированные образования. 10 – комплекс высокотемпературных бластомилонитов (bm): линзокластических, тонкосланцеватых и др. Интрузивные образования: 11 – мостовский (ms), житковичский (žt), марцинконский (mč), мазурский (mz), коростенский (kr), пержанский (pž) комплексы: субщелочные граниты, кварцевые сиениты, лейкогранаты, щелочные граниты; 12 – 13 – микашевичский (mk) и осницкий(os) комплексы: плагиоклаз-микроклиновые граниты (12), гранодиориты, кварцевые диориты и диориты (13); 14 – бобовнянский (bb), выгоновский (vg), жуховичский (žh) и др. комплексы: граниты и гнейсограниты микроклин-плагиоклазовые, микроклиновые равномернозернистые, порфиробластовые; 15 – кореличский комплекс (ko):метагаббро-нориты, метагаббро, иногда магнетитсодержащие; 16 – осмоловский и голеновский комплексы нерасчлененные (osm): ортоклазовые гиперстенсодержащие граниты и лейкограниты; 17 – гранитоиды нерасчлененные и предполагаемые (g). Разрывные нарушения: 18 – глубинные суперрегиональые разломы; 19 – надвиги; 20 – прочие разломы.

На врезке цифрами обозначены главные структурные элементы фундамента: 1 – Инчукалнская (Мазовецко-Литовская) структурная зона; 2 – Белорусско-Прибалтийский гранулитовый пояс; 3 – Смолевичско-Дрогичинская шовная (Центрально-Белорусская структурная) зона; 4 – Минский гранулитовый блок; 5 – Витебский гранулитовый массив; 6 – Осницко-Микашевичский вулканоплутонический пояс; 7 – Брагинский гранулитовый массив.

Озёрская толща (AR2-PR1oz) распространена на крайнем западе Беларуси к западу от Белорусско–Прибалтийского гранулитового пояса. Кроме того, сходные по петрографическому составу блоки пород установлены и в западной части гранулитового пояса, в Волковысской зоне. Взаимоотношения этой толщи с выше– и нижележащими образованиями не установлены. Вскрытая скважинами мощность разреза примерно 800 м. Надёжные датировки её возраста отсутствуют. Верхний возрастной предел этой толщи определяется временем проявления процессов региональной гранитизации в условиях амфиболитовой фации метаморфизма. Образования вышележащей околовской серии гранитизацией не затронуты. Региональная гранитизация в Беларуси проходила скорее всего в конце архея либо в самом начале нижнего протерозоя. Озёрская толща сложена амфиболитами роговообманковыми, биотит-роговообманковыми, роговообманково-биотитовыми и иногда гранат-биотитовыми гнейсами, метаморфизованными в условиях амфиболитовой фации. Для озёрской толщи характерно чередование пород различной основности (преобладают породы от среднего до умеренно-кислого состава). Реже встречаются более основные и более кислые разности. Большая часть пород подверглась интенсивной гранитизации. Относительно слабо гранитизированные участки сохранились очень редко среди сплошных полей мигматитов.

Перетокская толща (AR2-PR1per). Породы перетокской толщи установлены в центральной части Беларуси, к востоку от Околовской грабен-синклинали. Здесь они слагают полосу кристаллического фундамента между Минском и Могилёвом. Вскрытая мощность перетокской толщи превышает 850 м. Основную часть разреза слагают мелкозернистые, среднезернистые и неравномерно зернистые плагиогнейсы среднего и умеренно-кислого состава с массивной, гнейсовой либо с нечётко полосчатой текстурой. Структура немато– и лепидобластовая, иногда гетеробластовая. Размер зёрен от 0,2 до 1,5 мм. В составе толщи присутствуют в виде маломощных прослоев амфиболиты. Породы метаморфизованы в условиях амфиболитовой фации.

Юровичская толща (AR2-PR1yur) распространена на юге Беларуси. Здесь она представлена мелкозернистыми и среднезернистыми биотитовыми и роговообманково-биотитовыми плагиогнейсами с подчинёнными прослоями роговообманковых плагиогнейсов и амфиболитов. Вскрытая скважиной мощность этой толщи обычно не превышает несколько десятков метров. Общая же мощность разреза толщи может быть оценена в 3-5 тысяч метров.

Нижний протерозой(PR1).

Околовская серия (PR1ok) представлена различными плагиогнейсами и амфиболитами с горизонтами магнетитовых кварцитов. Она слагает сравнительно узкую полосу, вытянутую в северо-восточном направлении, примыкающую с востока к полосе рудьмянской толщи. Её максимальная ширина 50 км, а длина 200 км. В магнитном поле эта полоса выражается общим пониженным, как правило, отрицательным магнитным полем с отдельными положительными магнитными аномалиями, соответствующими выходам магнетитовых кварцитов, которые образуют вытянутые в субмеридианальном направлении цепочки. Околовская серия подразделяется на три свиты (снизу вверх) – гуменовщинскую (PR1gm), шашковскую (PR1šš) и яченскую (PR1jač), хотя вопрос о её расчленении всё ещё является дискуссионным. Возраст пород околовской серии установлен по данным изотопного анализа свинца из цирконов (урано-свинцовый метод). Были получены цифры 1982 млн. лет.и 1952 млн. лет, которые свидетельствуют о раннепротерозойском возрасте этой серии. Кроме того, они прорваны Жуховицким массивом гранитоидов с абсолютным возрастом 1900 млн. лет. В составе пород околовской серии преобладают различные плагиогнейсы и амфиболиты. Они подразделяются на породы основного состава (амфиболиты и амфиболовые сланцы), среднего и кислого состава (плагиогнейсы). Кроме того, довольно широко распространены различные сланцы и кварциты (силикатные, магнетитовые и силикатно-магнетитовые).

С породами околовской серии (шашковская свита) связано месторождение железных руд, приуроченное к железистым кварцитам – Околовское. Оно расположено близ деревень Околово и Шашки Столбцовского района Минской области. Здесь выявлены три горизонта железистых кварцитов. В каждом из них рудные пласты, мощностью от 0,8 до 31 метра разделены такой же мощностью плагиогнейсов и амфиболитов. Содержание железа в рудах в среднем от 38,95 % до 44,99 %. Запасы железа на нём 533,8 млн.т. По масштабам это месторождение относится к крупным. Руды его легко обогащаются и могли бы служить сырьём для Жлобинского металлургического комбината.

Житковичская серия(PR1žt)распространена только на юге Беларуси на Житковичско-Микашевичском выступе Полесской седловины. Житковичская серия подразделена на две свиты (снизу вверх): люденевичскую (PR1ld) и кожановичскую (PR1kž) Она сложена осадочными и вулканогенными породами, метаморфизованными в зеленосланцевой фации метаморфизма. Поля развития пород этой серии сохранились в виде сравнительно узких полос и пятен среди гранитоидных массивов. Возрастное положение житковичской серии до настоящего времени остается дискуссионным. Её верхняя возрастная граница определяется тем, что слагающие её породы прорваны дайками оливиновых долеритов и жилами лейкократовых гранитов, возраст которых 1740 млн. лет (рис. 2.3, 2.4).

Рисунок 3.3 ­ Геологическое строение кристаллического фундамента Житковичского горста (Геология Беларуси, 2001).

1 – крупнопорфировые щелочнополевошпатовые риолиты и гранит-порфиры, 2 – кварцитовидные песчаники белевской свиты, 3 – дайки оливиновых и субщелочных долеритов, 4–5 – субщелочные граниты житковичского комплекса (4 – среднезернистые II фазы, 5 – крупнозернистые I фазы), 6 – вулканиты кожановичской свиты и 7 – слюдистые сланцы люденевичской свиты житковичской серии, 8 – диорит-порфириты (субвулканические), 9–10 – гранитоиды микашевичского комплекса (9 – граниты, 10 – гранодиориты и кварцевые диориты), 11 – метабазиты волхвинского комплекса, 12 – вторичные кварциты по вулканитам кожановичской свиты (Калиновский массив), 13 – геологические границы, 14 – фациальные границы, 15 – разломы, ограничивающие Житковичский горст, 16 – прочие разломы, 17 – буровые скважины, вскрывшие кристаллический фундамент.

Люденевичская свита (PR1ld) сложена довольно однообразными светло-серыми, желтовато- и зеленовато-серыми обычно полосчатыми кварцевыми, серицит-кварцевыми, кварц-серицитовыми, хлорит-кварц-серицитовыми, кварц-хлорит-серицитовыми, серицитовыми, хлорит-серицитовыми и карбонатсодержащими сланцами. Структурно-текстурные особенности, минеральный и химический состав пород люденевичской свиты свидетельствуют о том, что она образовалась, главным образом, за счёт кварцевых и аркозовых песчаников, алевролитов и глинистых пород, формировавшихся во время длительного континентального перемыва. На это указывает полное отсутствие в них полевых шпатов и других неустойчивых минералов, а также хорошая окатанность обломочного материала.

Кожановичская свита (PR1kž) сложена породами вулканического происхождения. Эти породы перекрывают без видимого несогласия сланцы люденевичской свиты и прорваны дайками долеритов и жилами лейкократовых гранитов. Контакты вулканитов с вышележащими породами – тектонические. Вулканиты представлены разностями кислого и умеренно-кислого состава от дацитов и трахидацитов до риолитов и трахириолитов. Породы кожановичсклй свиты подверглись слабому метаморфизму, поэтому в них большей частью сохранились реликты первичных вулканических структур.

Белёвская свита (PR1bl) слагает узкую (примерно 0,5 км) полосу, вытянутую в северо-восточном направлении, длиной 5 км. Она сложена кварцитовидными песчаниками с редкими прослоями гематитсодержащих глинисто-кремнистых сланцев. Эта свита залегает на породах житковичской серии и перекрыта крупнопорфировыми риолитами, превращёнными в порфироиды. Породы белёвской свиты рассланцованы и смяты в складки.

Породы белёвской свиты ­ это типичные отложения мелководных шельфов стабильных кратогенных областей.

Стратиграфическое положение белёвской свиты оценивается по-разному. Проведёнными детальными съёмочными работами было выяснено, что она залегает между породами житковичской серии и щелочнополевошпатовыми риолитами комагматичными завершающей фазе житковичского интрузивного комплекса, изотопный возраст которых равен 1850 млн. лет. Таким образом, белёвская свита относится к нижнему протерозою.

Рисунок 3.4 ­ Разрезы люденевичской и кожановичской свит житковичской серии (Геология Беларуси, 2001)

1 – прожилок лейкократового гранита; 2–3 – субвулканические тела трахитов (2) и крупнопорфировых риолитов (3); 4 – рассланцованные дайки оливиновых долеритов; 5–7 – кожановичская свита: 5 – двуполевошпатовые риолиты, 6 – риодациты, 7 – трахидациты; 8–13 – люденевичская свита: 8 – кварцевые, 9 – серицит-кварцевые, 10 – кварц-серицитовые, хлорит-кварц-серицитовые, 11 – кварц-хлорит-серицитовые, 12 – серицитовые, хлорит-серицитовые и 13 – карбонатсодержащие сланцы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: