Литология осадочных терригенных формаций тектонически подвижной области (мезозоиды Верхоянья и Приверхоянья передового перегиба)
Литология осадочных терригенных формаций тектонически подвижных областей: анализ на примере Верхоянья
В данной монографии О.В. Япаскурт исследует литологию осадочных терригенных формаций, сформировавшихся в тектонически подвижных областях, на примере мезозойских отложений Верхоянья и Приверхоянья передового прогиба. Автор рассматривает методические приемы реконструкции процессов породообразования в древних осадочных бассейнах с миогеосинклинальными режимами развития, выявляя закономерности совместного влияния условий седиментации и эндогенных факторов на литогенез.
Методология исследования
Основным методом исследования является стадиальный анализ, который включает в себя генетический литолого-фациальный анализ, стадиальный анализ аутигенного минералогенеза и формационный синтез. Автор подчеркивает важность комплексного подхода, учитывающего как первичные (седиментогенные), так и вторичные (литогенетические) признаки пород. Особое внимание уделяется реконструкции условий осадконакопления и расшифровке совместного влияния условий седиментации и эндогенных факторов на процессы литогенеза.
Основные этапы литогенеза
В работе рассматриваются основные стадии литогенеза: диагенез, катагенез, метагенез и начальный метаморфизм. Автор подробно описывает признаки каждой стадии, выделяя минералы-индикаторы и структурные особенности, характерные для каждой из них. Особое внимание уделяется анализу влияния тектонических режимов на процессы литогенеза.
Фациальный и формационный анализ
В рамках литолого-фациального анализа выделяются различные фациальные типы отложений, такие как отложения открытого подвижного мелководья морского бассейна, речных выносов, приливной зоны, глубоководных котловин и др. Автор проводит формационный анализ, выделяя формации, соответствующие определенным стадиям геотектонического развития.
Зональность литогенеза
В работе рассматривается зональность литогенеза, выделяются зоны, соответствующие разным стадиям преобразования пород. Автор анализирует влияние различных факторов (размер обломков, насыщенность глинистым матриксом, состав обломков, глубина погружения) на характер постседиментационных преобразований.
Связь литогенеза с полезными ископаемыми
Автор подчеркивает практическое значение исследования литогенеза, указывая на связь между типами литогенетических преобразований и локализацией полезных ископаемых, в частности, нефти, газа и углей.
Выводы
В заключении автор подчеркивает, что процессы литогенеза в миогеосинклинальных бассейнах сложны и многофакторны. Для их изучения необходим комплексный подход, учитывающий как геологическую историю, так и особенности строения пород.
Текст подготовлен языковой моделью и может содержать неточности.
- 533: Механика газов. Аэродинамика. Физика плазмы
- 551: Общая геология. Метеорология. Климатология. Историческая геология. Стратиграфия. Палеогеография
- ВО - Бакалавриат
- 05.03.01: Геология
- ВО - Магистратура
- 05.04.01: Геология
- ВО - Специалитет
- 21.05.02: Прикладная геология
Н А У Ч Н А Я М Ы С Л Ь СЕРИЯ О С Н О В А Н А В 2 0 0 8 ГОДУ О.В. ЯПАСКУРТ ЛИТОЛОГИЯ ОСАДОЧНЫХ ТЕРРИГЕННЫХ ФОРМАЦИЙ ТЕКТОНИЧЕСКИ ПОДВИЖНОЙ ОБЛАСТИ (МЕЗОЗОИДЫ ВЕРХОЯНЬЯ И ПРИВЕРХОЯНЬЯ ПЕРЕДОВОГО ПРОГИБА) МОНОГРАФИЯ 2-е издание,исправленное Эл е к т р о н н о znanium.com Москва ИНФРА-М 2021
УДК 533.2:551.242 ББК 26.3 Я69 ФЗ № 436-ФЗ Издание не подлежит маркировке в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1 А в т о р : Олег Васильевич Япаскурт — доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий кафедрой литологии и морской геологии геологического факультета МГУ им. Ломоносова Р е ц е н з е н т : Б.В. Полянский — доктор геолого-минералогических наук Япаскурт О.В. Я69 Литология осадочных терригенных формаций тектонически подвижной области (мезозоиды Верхоянья и Приверхоянья передового прогиба) : монография / О.В. Япаскурт. — 2-е изд., испр. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 227 с. — (Научная мысль). — DOI 10.12737/17543. ISBN 978-5-16-011773-7 (print) ISBN 978-5-16-104208-3 (online) Рассмотрены специфические методические приемы реконструкции процессов породообразования в осложненных складчатостью древних осадочных бассейнах с миогеосинклинальными режимами развития. На примере конкретных геологических объектов выявлены закономерности совместного влияния условий седиментации и эндогенных факторов на литогенез, что необходимо для познания условий локализации многих видов полезных ископаемых. Для научных работников — геологов, литологов. УДК 533.2:551.242 ББК 26.3 ISBN 978-5-16-011773-7 (print) ISBN 978-5-16-104208-3 (online) © Япаскурт О.В., 2016 Подписано в печать 12.11.2020. Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Newton. Печать цифровая. Усл. печ. л. 14,2. ППТ12. Заказ № 00000 ТК 255000-1220790-050216 Отпечатано в типографии ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М» 127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1 Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29
ПРЕДИСЛОВИЕ Эта книга написана по материалам докторской диссертации автора, впервые опубликованным издательством «Недра» в 1992 г. За минувший почти четвертьвековой период исследования многих геологов, включая автора, в описываемом регионе подтвердили объективность изложенного в книге фактического материала и практическую значимость его интерпретации. На авторские исследования литологии мезозоид Верхоянской складчато-надвиговой системы и Приверхоянского передового прогиба неоднократно ссылались геологи Якутии, в том числе в их фундаментальном труде «Тектоника, геодинамика и металлогения Республики Саха (Якутия)», М.: МАИК Наука/Интерпериодика, 2001. — 571 с. Впоследствии один из соавторов упомянутого труда, сотрудник Института геологии алмаза и благородных металлов СО РАН в Якутске А.В. Прокопьев, подтвердил достоверность представленных мною палеогеографических схем региона для пермского периода и существенно дополнил их. Оказалось, что в то время мощная речная сеть в пределах восточной окраины Сибирской платформы, питавшая терригенным материалом окраинный моржой бассейн, имела размеры, сопоставимые с системой нынешних рек Ганга и Брахмапутры, а истоки главной палеореки (названной автором Палеовилюем, а А.В. Прокопьевым — Палеоленой) находились в районе западных окраин современного Прибайкалья. Оттуда река протекала по заболоченным местностям над породами протерозоя и архея, местами золотоносными, что, в частности, обеспечивало водную транспортировку коллоидных золото-органических соединений (на базе гуминовых кислот) непосредственно в морской бассейн, осадки которого насытились металлом на порядки выше его кларковых концентраций. По-видимому, этот резерв рассеянного в породах Au и других металлов был многократно перераспределяем на стадиях катагенеза и раннего метаморфизма отложений верхоянского пояса и в конечном итоге образовал рудные скопления на должных геохимических барьерах. 3
Именно вышеупомянутым стадиям постседиментационного изменения отложений различных фаций (главным образом при обстановках седиментации речного аллювия, дельт, морского мелководья и глубоководья) посвящена стержневая идея данной книги. В ней главное внимание обращено к методологии современных литологических исследований, базирующихся на принципах генетичности, историчности и системности подхода к исследованию природного объекта. Мощные толщи терригенных пород позднемезозойского и мезозойского возрастов здесь комплексно исследованы тремя базовыми методами литологии: 1 — генетическим литолого-фациаль- ным анализом; 2 — стадиальным анализом этапности аутигенного минералогенеза и 3 — формационным синтезом всех этих данных, с учетом известных прежних данных по стратиграфии и тектонике региона. Здесь следует обратить внимание на те аспекты, которые с первого взгляда могут удивить или озадачить читателя. Во-первых, это некоторые устаревшие сведения о стратиграфии пермской системы. Во время публикации первого издания книги эта система расчленялась не на три отдела, а на два. За это время посвит- ное расчленение верхоянского комплекса принципиально не менялось. Учтя это, автор в тексте книги и в своих графических построениях оставил прежними контуры границ между отделами, потому что их исправление не внесло бы никакой новации в методику наших работ, но только усложнило бы редактирование текста. Во-вторых, через всю книгу проходит устаревший термин фик- систской тектонической концепции — «миогеосинклиналь», потому что в первом издании книга именовалась иначе: «Литогенез и полезные ископаемые миогеосинклиналей». В годы издания книги геосинклинальная концепция еще доминировала в умах большинства советских геологов. Теория литосферных плит тогда еще не получила массового признания. Однако фактический материал, содержащийся в тексте и иллюстрациях книги вполне согласуется с фундаментальными понятиями мобилизма. Использованный изначально термин «миогеосинклиналь» в его исходном понимании представляет не что иное, как тектонически подвижную область материковой окраины без активных проявлений вулканизма. То есть это континентальная 4
окраина пассивного типа. Именно в таком понимании оставлено в книге слово «миогеосинклиналь», которое своей лаконичностью не загромождает текстовых описаний. Книга в целом может восприниматься читателем как методическое пособие — пример комплексного и системного литологического исследования региона со сложным геологическим строением и длительной геологической историей. Надеюсь, что изложенные здесь данные будут весьма полезны геологам разных специализаций, геохимикам и геофизикам, а также аспирантам и магистрантам геологических вузов для усвоения больших и далеко не исчерпанных возможностей специфических методов литологии применительно к регионально-геологическим и поисково-разведочным работам. О.В. Япаскурт
ВВЕДЕНИЕ 'Литология в настоящее время, достигла такого уровня развития, когда в числе ее ведущих проблем особое значение приобретает разработка методики познания генетической сущности многофакторных процессов превращения осадков в породы и последующих новообразований, в результате которых эти породы стали именно такими, какими мы их видим и изучаем в керне скважин или в естественных обнажениях. Здесь имеются в виду совершающиеся в течение длительного геологического времени, а потому недоступные непосредственным наблюдениям процессы различных стадий породообразования, или литогенеза в узком смысле этого термина: от диагенеза до начала регионального метаморфизма. Литогенезу предшествует стадия седи- ментогенеза, или осадкообразования. Современные процессы осадкообразования доступны наблюдениям и интенсивно изучаются. Обстановки же древнего седиментогенеза нуждаются в реконструкции, а научно обоснованная реконструкция их невозможна без знания и учета литогенетических преобразований в породах. Под литогенетическими преобразованиями здесь подразумеваются все изменения и превращения, произошедшие в составе седи- ментогенных компонентов (класто-, хемо- или биогенных) и органического вещества осадка, а также все послеседиментационные структуры, текстуры и парагенезисы аутигенных минералов. Они относятся к категории ’’вторичных” признаков в осадочной породе. Их необходимо уметь отличать от ’’первичных”, или генетических, признаков - седиментогенных структур и текстур, состава исходного вещества в осадке, включений остатков фауны, флоры и др. Первичные признаки, частично камуфлированные вторичными, но в той или иной мере сохранившиеся в породе, являются важнейшими индикаторами обстановок древнего осадконакопления. Распознать их не так просто, как может показаться с первого взгляда. Это относится в первую очередь к восстановлению состава исходного вещества в осадке, существенно меняющегося в процессе литогенеза. Здесь приходится обращаться к специальным литологическим исследованиям. Но даже их результаты не всегда могут быть истолкованы однозначно. Прежде, чем охарактеризовать основные причины таких исследований, рассмотрим некоторые исходные положения и термины. Осадок с присущими ему первичными признаками формируется в бассейне седиментации, а порода с ее вторичными признаками - в бассейне породообразования, или породном. Бассейн породообразования, по определению П. П. Тимофеева [35], обычно представлен тектонической впадиной, прогибом или какой-либо другой отрицательной 6
структурой, заполненной осадочными отложениями, претерпевающими те или иные стадии литогенетических преобразований. Его границы не всегда совпадают с границами исходного бассейна седиментации и обусловлены характером тектонического режима. Исследуя один или несколько породных бассейнов, можно ретроспективно восстанавливать частично сохранившиеся, а частично уничтоженные эрозионными процессами области седиментации. При этом актуальной становится проблема расшифровки совместного влияния условий осадконакопления в бассейне седиментации и эндогенных факторов в породном бассейне на процессы литогенеза. Объективные трудности в ее разработке обусловлены многофакторностью литогенетических преобразований, конвергентностыо некоторых конечных результатов литогенеза и отмеченной выше недоступностью самих процессов для непосредственного наблюдения. Особенно сложно решать эту проблему в тех бассейнах, которые находились в обстановках наиболее активных (геосинклинальных) тектонических режимов. Такие бассейны претерпели, в конечном счете, инверсию. Они дислоцированы и превращены в складчатые области. Литологическое их изучение специфично, потому что приходится иметь дело с породами, которые были подвержены не только глубоким, многоэтапным литогенетическим преобразованиям, но и локально наложенным на образования литогенеза вторичным изменениям, возникшим в результате активизации динамических, гидротермальных, контактово-метаморфических и других процессов в периоды инверсионно-складчатых деструкций породного бассейна. Поэтому перед исследователем седименто- и литогенеза возникает еще одна актуальная проблема - проблема ’’снятия” с пород вторичных изменений и, в частности, выбора критериев для определения границы начала локально проявленных метаморфических процессов. Становится очевидным, что для исследований в палеобассейнах миогеосинклиналей, ставших затем складчатыми областями, нужна разработка специфических методических подходов к стадиальным реконструкциям литогенетических преобразований и восстановлению условий осадконакопления. Поскольку термин ’’миогеосинклиналь” трактуется не всеми однозначно, следует дать пояснение, что в данной книге миогеосинклинали рассматриваются только в аспекте особенностей режима палеотектонических движений, типов коры и магматизма в определенного вида подвижных зонах земной коры, как было предложено В. Е. Хаиным [38]. Они представляются вовлеченными в геосинклинальное погружение подводными окраинами древних континентальных платформ со слабым магматизмом, с нормальной или слабо переработанной континентальной корой и отвечают в геоморфологическом смысле в основном внешнему шельфу с его мелководными осадками. Для них характерны складчато-надвиговые 7
дислокации, которые осложняют бассейн породообразования на конечной стадии развития миогеосинклинали и обычно не затрагивают ее фундамента, что установлено для Скалистых гор Канады, Аппалачей и предполагается для Верхоянья, Западного Урала и других регионов. В миогеосинклинальных областях сосредоточен очень разнообразный набор полезных ископаемых - металлических и неметаллических. Условия их локализации контролируются сложными сочетаниями различных факторов, в числе которых литологический контроль имеет одно из первостепенных значений. До настоящего времени исследователи уделяли главное внимание тектонической и геохимической специализации в размещении этих полезных ископаемых. Литологический контроль если и затрагивался, то либо в самом общем виде, либо в аспекте только познания полеогеографических обстановок рудогенеза, без учета постседиментационных преобразований пород и руд. Все эти направления исследований должны быть тесно увязаны между собой. А изучение этапов возникновения зональности литогенеза - представляет важнейшее звено в цепи таких исследований, без которого нарушится их целостность. Этому и посвящена основная часть данной книги. Дислоцированные образования миогеосинклиналей нуждаются в особых методических подходах к реконструкциям условий литогенеза. Основные принципы таких подходов рассматриваются в гл. 1 и 2. Затем, в гл. 3 и 4 отписывается конкретное воплощение данных принципов на примере изучения реальных геологических объектов, а в гл. 5 - 7 подводятся теоретические итоги - раскрываются механизмы процессов породообразования в бассейнах миогеосинклиналей и связь этих процессов с локализацией некоторых полезных ископаемых. Эти данные в большинстве случаев основаны на материалах многолетних исследований автора [45-47] в Верхоянье, в бассейнах рек Лены и Вилюя, в Центральном Казахстане, Горном Алтае и других регионах. Были использованы также данные из многочисленных фундаментальных работ литологов. Автор выражает глубокую признательность за оказанное ему содействие геологам-практикам: В. С. Андрееву, А. Ю. Егорову, Л. М. Натапову, В. В. Масленникову, а также члену- корреспонденту АН СССР, проф. П. П. Тимофееву и профессорам Г. Ф. Крашенинникову, А. Г. Коссовской, В. Т. Фролову и В. Н. Холодову за их ценные советы и рекомендации, высказанные при подготовке этой книги.
Ч а с т ь 1 ПРИНЦИПЫ ГЕНЕТИЧЕСКОГО И ИСТОРИКОГЕОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА УСЛОВИЙ ПОРОДООБРАЗОВАНИЯ В ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНАХ СО СЛОЖНЫМ ТЕКТОНИЧЕСКИМ СТРОЕНИЕМ Глава 1 СТАДИАЛЬНЫЕ ЛИТОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В первичных и вторичных признаках осадочной породы заложена богатейшая информация о стадиях эволюции процессов литогенеза и предшествующего ему седиментогенеза. Эту информацию надо уметь правильно и последовательно расшифровать. Один из эффективнейших способов такой расшифровки - стадиальный анализ, выполняемый в ходе петрографических наблюдений прозрачных шлифов в поляризационном микроскопе и препаратов в растровом электронном микроскопе. Суть метода, в самых общих чертах, сводится к установлению последовательности (стадийности) изменений в породе ее седиментогенных компонентов (обломочных, биогенных, вулканогенных либо хемогенных) и последовательности формирования парагенезов аутигенных минералов, вторичных структур и текстур по наблюдениям во множестве шлифов, с привязкой к детально описанным геологическим разрезам. Общий его принцип был сформулирован и внедрен в литологические исследования еще в 40 - 50-х годах Л. В. Пустоваловым и его учениками. Это важнейший аспект изучения осадочных образований, дающий возможность ретроспективно воссоздать комплекс последовательных превращений, которые испытал осадок, начиная с момента его отложения до преобразования в породу и во время дальнейшего существования в качестве породы. С тех пор стадиальный анализ развивался и совершенствовался отечественными литологами [14-18] и к началу 60-х годов наметился принципиально новый подход, не утративший своей актуальности сегодня, - стадиально-петрографическое изучение осадочных преобразований. Осадки предлагалось [14] рассматривать не как хаотичные механические смеси (у которых состав обусловлен одними лишь экзогенными факторами), но как возникшие в ходе длительного геологического развития совокупности закономерно сочетающихся минералов. Ведь еще задолго до стадий метаморфизма осадочная порода, побывав в менявшихся термобарических и геохимических средах на разных уровнях глубин и имея определенную тенденцию к химическому уравновешиванию всех компонентов, нередко становилась существенно иной по сравнению с минеральным составом исход9
ного осадка. Расшифровать стадии происшедших в ней изменений, очевидно, можно по аналогии с методическими приемами познания этапов формирования и изменения метаморфических и магматических пород. Но при этом следует учитывать и их специфические отличия. Первое такое отличие: ’’Более сложная история формирования и становления осадочных пород в сравнении с породами магматическими обусловливает сложность и многообразие генетических взаимоотношений и связей минералов в этих породах. В результате закономерности сочетания минералов, свойственные осадочным образованиям, бывают завуалированы и выступают не столь отчетливо, как в других породах” [14, с. 157]. Второе отличие состоит в том, что процессы постседиментационного преобразования на любой дометаморфической стадии, как правило, не достигает окончательного завершения, поэтому нет полного равновесия минеральных фаз. В осадочной породе обычно существуют минеральные ассоциации, порожденные на разных стадиях седименто- и литогенеза. Отмечаются наложения одних аутигенных образований на другие, наблюдаются сонахождения как устойчивых к изменениям седиментогенных компонентов, так и почти полностью разрушенных, трансформированных в иные минеральные виды или же сохранившиеся только в реликтах. Сонахождение не окончательно уравновешенных между собой новообразований благоприятно для осуществления стадиальных реконструкций. Оно дает большие возможности для научно обоснованного суждения о поэтапных изменениях физико-химических и термодинамических условий на протяжении всего времени существования осадочной породы. Развитие исследований в этом направлении привело литологов школы Геологического института РАН к созданию особого научного направления - геоминералогии. Сущность его заключена в следующем определении: ’’Геоминералогия - это наука о формировании, существовании и преобразовании стадиальных минеральных парагенезов и свойственных им ключевых минералов-индикаторов в важнейших геологических типах осадочных, магматических и метаморфических пород верхней оболочки литосферы при температурах и давлениях, допускающих образование и существование минеральных видов, свойственных осадочным образованиям” [16, с. 118]. Методические принципы данного направления объединяют три главных уровня исследований: 1) геолого-формационный и фациальный анализы, создающие тот необходимый ’’геологический фон”, который обеспечивает надежный генетический фундамент минералогическим исследованиям; 2) стадиально-петрографический анализ, позволяющий устанавливать минеральные парагенезы, выделять среди них минералы-индикаторы определенных типов и стадий формирования осадочных пород; 3) прецизионный структурно- кристаллохимический анализ и детальное изучение типоморфной гетерогенности 10