Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Геологическое строение региона 14
Глава 2. Краткий обзор истории изучения рифейских комплексов полуостровов средний и рыбачий 26
Глава 3. Строение и состав каруярвинской свиты рифея полуострова средний
Глава 4. Пластовые строматолиты каруярвинской свиты полуострова средний
4.1. Пластовые строматолиты каруярвинской свиты – связующее звено между строматолитами п-ова Варангер и о. Кильдин
4.2. Характеристика пластовых строматолитов
ГЛАВА 5. Литогеохимия карбонатно-терригенных пород каруярвинской свиты 89
ГЛАВА 6. U–PB датирование детритовых цирконов из верхнедокембрийских отложений полуостровов средний и рыбачий
6.1. Литологическая характеристика свит 118
6.2. Результаты U–Pb датирования детритовых цирконов 125
6.3. Обсуждение результатов 133
ГЛАВА 7. Корреляция рифейских комплексов полуострова средний с тиманидами варангер-тиманского пояса и стратотипическим разрезом южного Урала
7.1. Корреляция с литокомплексами полуострова Варангер и острова Кильдин 156
7.2. Корреляция с литокомплексами Среднего Тимана 164
7.3. Корреляция с литокомплексами Башкирского мегантиклинория (каратавий) 173
Заключение 177
Литература 179
- Краткий обзор истории изучения рифейских комплексов полуостровов средний и рыбачий
- Пластовые строматолиты каруярвинской свиты – связующее звено между строматолитами п-ова Варангер и о. Кильдин
- Результаты U–Pb датирования детритовых цирконов
- Корреляция с литокомплексами Среднего Тимана
Введение к работе
Актуальность работы. Изучением геологического строения п-овов Средний и Рыбачий, вопросами стратиграфии верхнедокембрийских отложений, их корреляцией геологи занимаются с конца ХIХ века, однако остается много дискуссионных вопросов. Это обусловлено недостатком палеонтологических данных для надежного расчленения стратиграфических последовательностей, незначительным количеством изотопных определений возраста пород (преимущественно K—Ar датировки 60-70 годов прошлого столетия). Рифейские отложения Средненско-Рыбачинского региона вскрыты единичными скважинами на неполную мощность, поэтому не ясна их нормальная региональная последовательность осадконакопления. В этой связи для расчленения и корреляции рифейских отложений особое значение приобретает вопрос о выделении литолого-стратиграфических циклов осадконакопления и толщ-реперов.
Важным маркирующим горизонтом в разрезе п-ова Средний является, по мнению автора, пестроцветная карбонатно-терригенная каруярвинская свита, завершающая разрез кильдинской серии. В 2006 г. в ее составе были впервые обнаружены пластовые строматолиты, что позволило более уверенно коррелировать их с тиманидами Варангер-Тиманского региона. Проведенное автором комплексное изучение разреза каруярвинской свиты и результаты U—Pb датирования детритовых цирконов из литокомплексов п-овов Средний и Рыбачий позволили получить новый фактический материал, который может быть использован при решении ряда геологических задач, в том числе и при геологическом картировании верхнедокембрийс-ких комплексов на севере Кольского п-ова.
Цель и задачи исследований. Реконструкция условий формирования отложений каруярвинской свиты кильдинской серии п-ова Средний, изучение особенностей ее строения и состава. В соответствии с поставленными целями решались следующие задачи:
-
Литологическая и геохимическая характеристика каруярвинской свиты, построение сводного разреза.
-
Восстановление условий осадконакопления с использованием исто-рико-геологического, литолого-стратиграфического, литохимического, геохимического и палеонтологического методов.
-
Литологическая, стратиграфическая и палеонтологическая характеристика пластовых строматолитов каруярвинской свиты.
-
Установление стадийности эпигенетических преобразований осадочных пород каруярвинской свиты.
-
U—Pb датирование детритовых цирконов из верхнедокембрийских терригенных отложений п-овов Средний и Рыбачий для корректировки их возраста, определения и сравнения основных источников обломочного материала.
6. Комплексный анализ литолого-стратиграфического, палеонтологического и геохронологического материала по разрезам верхнего докембрия Варангер-Тиманского региона и стратотипа Южного Урала; межрегиональная корреляция.
Объект исследования, фактический материал и методика исследований.
Объектом исследования являлись карбонатно-терригенные породы кару-ярвинской свиты кильдинской серии п-ова Средний.
Фактический материал, положенный в основу работы, можно разделить на три группы. В первую входит материал, собранный автором в ходе личных исследований на п-ове Средний (2011 г.) под руководством Н. Ф. Иванова. В 2014 г. автором выполнены ревизионные маршруты вдоль северо-восточного побережья п-ова Средний, дополнительно опробован разрез каруярвинской свиты с биостромами пластовых строматолитов. Вторая группа включает в себя материалы полевых работ на п-овах Средний и Рыбачий (2006—2007 гг.) Н.Ф. Иванова и О.С. Кочеткова. Третья группа объединяет результаты анализа литературных и фондовых материалов.
При выполнении работы были использованы историко-геологический, литолого-петрографический, минералого-геохимический, изотопно-геохимический, микрозондовый, палеонтологический методы исследований. Спектральный полуколичественный анализ выполнен в Бронницкой геолого-геохимической экспедиции ФГУП «ИМГРЭ», рентгеноструктурный, силикатный, фазовый «карбонатный» и микрозондовый анализы — в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН, термический — в Институте химии Коми НЦ УрО РАН. Литохимическая обработка данных химических анализов проводилась с помощью «Стандарта ЮК» (Юдович, Кетрис, 2000). Редкие и рассеянные элементы изучались методом IСP—MS в Аналитическом сертификационном испытательном центре Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН (г. Черноголовка). Предварительное кислотное разложение проводилось в лабораториях кафедры геохимии геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Пластовые строматолиты исследовались в лаборатории палеогеодинамики Института земной коры СО РАН (г. Иркутск) к. г.-м. н. С.А. Анисимовой. U—Pb датирование цирконов выполнено в изотопном центре Морской аналитической лаборатории Университета Калифорнии (г. Санта-Круз, США).
Научная новизна:
1. Установлены литологические и литохимические особенности пород каруярвинской свиты, что позволило реконструировать палеогеодинами-ческие условия осадкообразования и установить состав пород в области палеоводосбора.
-
Впервые в составе карбонатно-терригенной каруярвинской свиты обнаружены пластовые строматолиты и изучены их микроструктурные особенности.
-
Впервые проведено U—Pb датирование детритовых цирконов из вер-хнедокембрийских терригенных отложений п-овов Средний и Рыбачий, определены источники сноса обломочного материала. Проведено сопоставление полученных результатов с верхнедокембрийскими литокомплек-сами Тимана и п-ова Варангер.
Практическая значимость:
-
Полученные результаты могут быть использованы при решении задач биостратиграфии и палеоэкологии рифейских отложений исследуемого региона.
-
Выявленные пластовые строматолиты каруярвинской свиты дают возможность применять их для целей расчленения и корреляции в локальном, региональном и межрегиональном масштабах.
-
Результаты U—Pb датирования детритовых цирконов, позволившие установить питающие провинции для формирования верхнедокембрийс-ких терригенных отложений п-овов Средний и Рыбачий, представляют интерес для широкого круга специалистов, занимающихся вопросами реконструкции Арктического региона в позднем докембрии.
-
Результаты исследований могут быть использованы при проведении геологосъемочных, тематических и поисковых работ на п-ове Средний.
Защищаемые положения:
-
Пестроцветная ритмичная карбонатно-терригенная каруярвинская свита, завершающая разрез кильдинской серии на п-ове Средний и с угловым несогласием перекрытая волоковой серией, представляет собой маркирующий горизонт рифейских отложений на севере Кольского полуострова.
-
Пластовые строматолиты каруярвинской свиты — связующее звено между строматолитами п-ова Варангер и о. Кильдин, рассматриваются в составе верхнерифейской строматолитовой формации, обрамляющей с северо-востока Восточно-Европейскую эпикарельскую платформу.
-
Верхнедокембрийские терригенные отложения п-овов Средний и Рыбачий сформировались за счет продуктов разрушения кристаллических комплексов Фенноскандинавского щита. Кластический материал поступал из разных петрографических провинций: в среднерифейское время разрушались верхнеархейские и нижнепротерозойские комплексы, в по-зднерифейское время — нижне- и верхнепротерозойские комплексы при незначительной роли архейских источников.
Личный вклад автора. Михайленко Ю. В. принимала непосредственное участие в проведении полевых работ на п-ове Средний (2011, 2014 гг). Она отвечала за изучение седиментологических особенностей верхнерифейских
пород, проводила документацию и опробование обнажений (отобрано более 300 точечных проб), фотодокументацию, геологическое картирование. Принимала участие в обработке каменного материала и подготовке проб на комплекс исследований. Автором изготовлено и изучено 150 шлифов, 50 аншлифов и 30 пришлифовок. Систематизированы результаты проведенных исследований: спектральный полуколичественный анализ (30), рентгеноструктурный (10), силикатный (20), фазовый «карбонатный» (6), микрозондовый (15), термический (10), масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (IСP—MS) (20), палеонтологические исследования (50 образцов), U—Pb датирование детритовых цирконов (4 пробы, в каждой около 100 зерен). Выполнен анализ и интерпретация полученных данных, которые положены в основу диссертации.
Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты исследований представлялись и докладывались на Международной молодежной научной конференции «Севергеоэкотех» (г. Ухта, 2009, 2010, 2011), XIII Российской палинологической конференции «Проблемы современной палинологии» (г. Сыктывкар, 2011), XVII Международном симпозиуме имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (г. Томск, 2013), Всероссийской (с международным участием) Ферсмановской научной сессии «Геология и стратегические полезные ископаемые Кольского региона» (г. Апатиты, 2013, 2014), Научно-технической конференции преподавателей и сотрудников УГТУ (г. Ухта, 2013), XVI Геологическом съезде РК «Геология и минеральные ресурсы Европейского Северо-Востока России» (г. Сыктывкар, 2013), XXIII научной конференции «Структура, вещество, история литосферы Тимано-Северо-уральского сегмента» (г. Сыктывкар, 2014), IV Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов памяти академика А.П. Карпинского (г. Санкт-Петербург, 2015), XXVI молодeжной научной школы-конференции, посвящённой памяти члена-корреспондента АН СССР К.О. Кратца и академика РАН Ф. П. Митрофанова «Актуальные проблемы геологии докембрия, геофизики и геоэкологии» (г. Петрозаводск, 2015), VIII Всероссийском литологическом совещания «Эволюция осадочных процессов в истории Земли» (г. Москва, 2015).
По теме диссертации опубликовано 16 работ, из них 3 статьи — в рецензируемых журналах, входящих в список ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения. Работа содержит 155 страниц текста, 56 рисунков, 10 таблиц, 1 фототаблицу и список литературы из 218 наименований.
Краткий обзор истории изучения рифейских комплексов полуостровов средний и рыбачий
К настоящему времени в тектоническом плане в пределах изучаемой территории по совокупности седиментационных признаков, характеру строения, интенсивности деформаций, полноты разрезов верхнего докембрия и степени постседиментационных преобразований выделяют две структурно-формационные зоны (СФЗ): Кильдинскую и Рыбачинскую, разделенные глубинным разломом Тролльфиорд-Комагельв (Келлер, Соколов, 1960; Любцов и др., 1990; Негруца и др., 1994; Кочетков, Иванов, 2009; Сорохтин и др., 2011, 2015).
Кильдинская структурно-формационная зона включает территорию п-ова Средний, мыса Мотка (п-ов Рыбачий) и о. Кильдин. Здесь распространены отложения верхнерифейской кильдинской и верхнерифейско-вендской(?) волоковой серий, которые характеризуются в целом пологим залеганием пород с падением под углами 10–15 на северо-восток, иногда на северо-запад (Сорохтин и др., 2011). К северо-западу от устья ручья Выкат на протяжении 4 км в водораздельной части п-ова Средний вдоль побережья губы Большая Волоковая породы каруярвинской, куяканской и пуманской свит стоят «на головах», образуют крупную флексуру, в направлении мыса Земляного вновь выполаживаются с падением на северо-запад. Иные складчатые деформации на территории п-ова Средний проявлены локально. В основном это мелкие симметричные складки с падением крыльев на юго-запад и северо-восток под углами 15–20 с амплитудой до 40 м. Ориентировка их шарниров однообразна, в разных участках направлена на северо-запад с пологим (10–12) погружением к северо-западу или юго-востоку. Также наблюдаются складки до одного метра межпластовых смещений (ручей Выкат). Установлено несколько левых сдвигов с амплитудой перемещения, не превышающей первые сотни метров (Любцов и др., 1989). Вдоль глубинного разлома Тролльфиорд-Комагельв-Рыбачий наблюдается серия складок с падением крыльев на юго-восток и северо-запад под углами от 5–10 (для каруярвинской свиты вдоль юго-восточного побережья губы Большая Волоковая) до 50–70 (для поропелонской свиты, 6 км к юго-востоку вдоль побережья от устья ручья Выкат). Стратифицированные отложения практически не содержат эффузивных пород за исключением сантиметровых слойков туфов и туффитов в разрезе палвинской свиты (Любцов и др., 1990). Среди интрузивных образований известны измененный габбро-норит в некке на перешейке между полуостровами (обнаружен Н. Ф. Ивановым при проведении полевых работ в 2006 г.) и единичные дайки габбро-долеритов, прорывающие волоковую серию на северо-западе п-ова Средний (Беккер и др., 1970; Любцов и др., 1990). Их K–Ar возраст составляет 600 ± 20 млн. лет (Раабен, 1975; Беккер и др., 1970) или 525 млн. лет (Любцов и др., 1989). Степень преобразования отложений кильдинской и волоковой серий соответствует стадии глубинного катагенеза (Любцов и др., 1990; В. З. Негруца и др., 1994; Митрофанов и др., 1999; Сорохтин и др., 2011, 2015; Медведев и др., 2014). Отложения Кильдинской СФЗ формировались в условиях перикратонного опускания северо-восточного края Восточно-Европейской платформы в позднерифейское время (Оловянишников, 2004; Митрофанов и др., 1997, 2004).
Рыбачинская структурно-формационная зона включает территорию п-ова Рыбачий. Породы простираются в северо-западном направлении (290–310) и падают на северо-восток под углами 15–35. Толщи дислоцированы в складки шириной от 400 до 700 м, кливажированы. В замках антиклиналей наблюдаются следы перемещения одних слоев относительно других и растяжение слоев, приводящее к образованию многочисленных трещин излома, выполненных белым кварцем или кальцитом. Отчетливо проявлена асимметрия складок с наклоном осевых плоскостей к юго-западу. Т. П. Вронко отмечал мелкие надвиги на северном берегу губы Эйна в южной части п-ова Рыбачий (Люткевич, Харитонов, 1958). Однако помимо малоамплитудных имеются и более крупные надвиги (рисунок 1.1). Так, в северо-западной части п-ова Рыбачий наблюдается аллохтонное налегание сланцев скорбеевской свиты на лонскую и перевальную свиты. Амплитуда перемещения по надвигу, по-видимому, достигает нескольких километров. Черносланцевый комплекс скорбеевской свиты испытал несколько этапов деформаций, о чем может свидетельствовать существование складок разной ориентировки и масштаба. Залегание пород п-ова Рыбачий осложняется системой левосторонних сдвигов, амплитуда смещения по которым может достигать от сотни метров до первых километров (Сорохтин и др., 2011). Приводятся сведения о закономерном пространственном соподчинении структур проседания в пределах грабена п-ова Варангер к северу от Кольского п-ова и о развитии структур элементов клавишного типа на п-ове Рыбачий (там же). Центральная часть п-ова Рыбачий является структурой проседания, ограниченной сдвигами. Горизонтальные амплитуды смещения по ним достигают 100–150 м, а вертикальная составляющая около 60 м. К северу степень проседания центральной зоны полуострова увеличивается. Магматические проявления на п-ове Рыбачий связаны с зоной глубинного разлома Тролльфиорд-Комагельв-Рыбачий, для которой характерна повышенная тектоническая трещиноватость, мелкая асимметричная складчатость, сжатые флексуры и катаклазированность вмещающих пород. Среди магматических образований известны крутопадающие линзовидные измененные долериты на мысе Вестник (Чумаков, 1978). В северозападной части полуострова распространены дайки долеритов северо-восточного простирания (рисунок 1.1). Проявления магматизма и деформаций пород п-ова Рыбачий связывают с байкальским и каледонским орогенезом, что подтверждается палеомагнитными данными (Сорохтин и др., 2011). Степень преобразования отложений на п-ове Рыбачий выше, чем на п-ове Средний и отвечает зеленосланцевой фации метаморфизма, о чем свидетельствует развитие серицита, хлорита, биотита, эпидота, альбита. Участками породы полуострова претерпели метасоматическую и гидротермальную переработку. Осадочные комплексы Рыбачинской СФЗ, по мнению большинства исследователей, накапливались в области глубокого шельфа и континентального склона Восточно-Европейской платформы (Оловянишников, 2004; Митрофанов и др., 1997, 2004; Кузнецов, 2009; Сорохтин и др., 2011). Для отложений п-ова Рыбачий характерна разномасштабная ритмичность, разнообразие признаков конседиментационных деформаций осадков, исчезновение признаков мелководья, характерных для Кильдинской СФЗ.
Пластовые строматолиты каруярвинской свиты – связующее звено между строматолитами п-ова Варангер и о. Кильдин
По результатам полевых работ (2006–2007 гг.) на п-ове Средний под руководством д. г.-м. н. О. С. Кочеткова и ведущего геолога Ухтинской геологоразведочной экспедиции (УГРЭ) Н. Ф. Иванова, были впервые обнаружены биостромы пластовых строматолитов в составе каруярвинской свиты рифея п-ова Средний (Кочетков, Иванов, 2009). Первичное изучение пластовых строматолитов было выполнено автором на основе исследования штуфов, пришлифовок, аншлифов и прозрачных шлифов с целью изучения их поверхностей напластования и микроструктуры (Михайленко, Иванов, 2011). В дальнейшем, по этим образцам было сделано заключение в Институте земной коры СО РАН (г. Иркутск) к. г.-м. н. С. А. Анисимовой (2012), изучающей рифейские строматолиты Сибири. Подтвердилось, что в образцах присутствуют строматолитовые микроструктуры Stratifera flexurata Komar (Кочетков и др., 2012), имеющие широкий диапазон распространения – ранний (Восточная Сибирь) – средний (Южный Урал) рифей. В дальнейшем, С. А. Анисимовой было предложено относить изучаемую форму к Stratifera aff. flexurata Komar с приставкой «aff» – «схожая» (Михайленко и др., 2015а). Следует отметить, что видовая форма строматолитов, определенная С. А. Анисимовой как Stratifera aff. flexurata Komar, ставится под сомнение рядом исследователей в связи с отсутствием, по их мнению, «ложных столбиков» в структуре обнаруженных строматолитов (Войтеховский, Медведев и др., 2014). Каруярвинская свита, завершающая разрез кильдинской серии на п-ове Средний с биостромами пластовых строматолитов является важным реперным горизонтом при корреляции с соседними регионами, а именно, с рифейскими разрезами п-ова Варангер (к северо-западу) и с рифейскими осадочно-метаморфическими комплексами п-ова Канин и Тимана (к юго-востоку). В настоящее время на протяжении всего Варангер-Тиманского пояса тиманид известна карбостромовая формация, общей протяженностью около 2500 км (Раабен, 2007), которая в палеогеографическом отношении соответствовала зоне раздела фаций шельфа и континентального склона. Характеристика каруярвинской свиты, включающая биостромы пластовых строматолитов, возможные схемы корреляции будут рассмотрены в последующих главах диссертационной работы.
В 2012 году было впервые проведено U–Pb датирование детритовых цирконов из верхнедокембрийских отложений п-ова Средний (землепахтинская и куяканская свиты) и п-ова Рыбачий (лонская свита) (Михайленко и др., 2014), а в 2014 году – из алевролитов каруярвинской свиты п-ова Средний (Михайленко и др., 2015б). Распределение возрастов детритовых цирконов в пробах из терригенных пород землепахтинской, каруярвинской и куяканской свит оказалось во многом сходным, что позволило предположить доминирующую роль в этот период времени одних и тех же питающих провинций. Преобладают цирконы с раннепротерозойскими (палеопротерозойскими) и ранне-среднирифейскими (мезопротерозойскими) возрастами; в небольшом количестве присутствуют архейские зерна. Минимальный возраст цирконов среднерифейский: для землепахтинской свиты – 1050 ± 70 млн. лет, для каруярвинской свиты – 1160 ± 13 млн. лет, для куяканской свиты – 1028 ± 21 млн. лет. Это может служить надежным и независимым подтверждением того, что в позднерифейское время на территории современного северо-восточного побережья Кольского п-ова накапливался терригенный материал, образовывавшийся за счет продуктов разрушения кристаллических комплексов Балтийского (Фенноскандинавского) щита. Спектры распределения возрастов цирконов из метапесчаников лонской свиты резко отличаются от таковых у цирконов из песчаников п-ова Средний. В лонской свите преобладают детритовые цирконы с позднеархейскими (неоархейскими) и раннепротерозойскими возрастами (2.8–1.6 млрд. лет) с единичными раннеархейскими зернами. Возрастные максимумы выделяются на уровнях около 2.7 и 1.8 млрд. лет. Минимальный цирконовый возраст в метапесчаниках лонской свиты (1349 ± 35 млн. лет) позволяет рассматривать Рыбачинский блок как более древний по отношению к Средненскому блоку. Это заключение не противоречит последней стратиграфической схеме по докембрию п-овов Средний и Рыбачий (2007), принятой при составлении обновленной цифровой геологической карты Мурманской области масштаба 1:200 000. В августе 2014 года в Интитуте геологии КНЦ РАН проведена Всероссийская (с международным участием) научно-практическая конференция «Уникальные геологические объекты Кольского п-ова: строматолиты п-ова Средний» с выездом на обнажения каруярвинской свиты вдоль юго-восточного побережья губы Большая Волоковая, содержащей пластовые строматолиты. Автором дополнительно был изучен разрез каруярвинской свиты, опробованы и изучены биостромы пластовых строматолитов. Результаты исследований нашли отражение в настоящей работе.
Анализ результатов предыдущих исследований по вопросам литологии, стратиграфии, геохронологии, тектоники и межрегиональной корреляции показывает, что они в ряде случаев противоречивы. Прямые индикаторы, такие как геохронологические, палеонтологические, тектонические, позволяют наметить с достаточной определенностью в основном только пределы времени накопления рифейских отложений п-овов Средний и Рыбачий. Они охватывают огромный промежуток времени от более 1000 млн. лет до 600 млн. лет назад. Наиболее обоснованным в настоящее время, по данным геохронологии (см. таблицу 2.1), палеонтологии и межрегиональной корреляции, является позднерифейский (каратавский) возраст кильдинской серии п-ова Средний (Келлер, Соколов, 1960; Полевая и др., 1960; В. З. Негруца, 1960; Полканов, Герлинг, 1961; Сергеева, 1967; Коноплева, 1971ф, 1974; Беккер и др., 1971; Чумаков, 1978; Любцов и др., 1989; В. З. Негруца и др., 1994; A. Siedlecka, 1995; Samuelsson, 1995; Любцов, Предовский, 1998; Маслов и др., 2002; Митрофанов и др., 2004; Белова и др., 2005; Чигвинцев, 2007ф; D. Roberts, A. Siedlecka, 2012; Войтеховский и др., 2014 и др.; Михайленко и др., 2015б). Менее определенным является вендский(?) возраст волоковой серии.
Результаты U–Pb датирования детритовых цирконов
Согласные и секущие линзы перекристаллизованного кальцита преимущественно приурочены к строматолитовым пачкам. С доломитами связана сульфидная минерализация, представленная, преимущественно, пиритом, который выполняет тонкие секущие прожилки или образует линзовидные выделения.
Обобщая данные полевых наблюдений и результаты микроскопических исследований пород каруярвинской свиты можно говорить о том, что седиментация происходила в прибрежной зоне, возможно лагуне, в обстановке частого чередования периодов затопления и осушения. На это указывают ритмично построенные карбонатно-терригенные пачки с пластовыми строматолитовыми биостромами, знаки ряби, трещины усыхания, псевдоморфозы по кристаллам галита. Формирование осадков происходило, скорее всего, в условиях аридного и/или семиаридного климата.
Изученные разрезы каруярвинской свиты располагаются в пределах известной полосы рифейской строматолитовой формации, которая обрамляет Восточно-Европейскую платформу с востока и северо-востока (Раабен, 2007). Е формирование фиксирует начало интенсивного прогибания и активизации тектонических процессов на перикратонной окраине платформы. Таким образом, определенное положение карбостромовой формации позволяет использовать ее для фиксации в позднедокембрийском палеотектоническом плане границы зон перикратонного опускания и миогеосинклинали (Оловянишников, 1997). Практически полное отсутствие строматолитовых пачек в разрезах каруярвинской свиты на водоразделе п-ова Средний (обнажение 157) и их ритмичное переслаивание вдоль побережья губы Большая Волоковая (обнажения – 80, 166, 76–79) указывают на неблагоприятный для строматолитообразования характер отложений свиты к западу (чередование преимущественно песчаных, алевритовых и глинистых отложений), который был связан с поступлением большого количества кластогенного метериала.
Результаты проведенных исследований позволяют автору утверждать, что разрез каруярвинской свиты представлен осадочными породами, которые претерпели вторичные изменения на уровне глубинного катагенеза. Для этой стадии характерны отличительные литолого-структурные особенности пород и определенный набор минералов-индикаторов, возникших в результате преобразования первичного вещества под влиянием термодинамических условий и гидрохимических особенностей среды (Япаскурт, 2008). В большинстве случаев в породах каруярвинской свиты сохранены первичные седиментационные текстуры (седиментационная слоистость, диагенетическая полосчатость). Катагенетические преобразования затрагивают в обломочных породах кластогенные компоненты, цемент и микроструктуры. Изменения кластогенных компонентов выражаются в их растворении, коррозии, бластическом замещении. Следствием внутрислоевого растворения кластогенных компонентов является возникновение конформных и инкорпорационных структур. Бластичекое замещение отмечается в зернах полевых шпатов – гидрослюдизация и хлоритизация; в биотите – гидрослюдизация и хлоритизация. Цемент обломочных пород является весьма разнообразным: гидрослюдистый, гидрослюдисто-хлоритовый, кварцевый, кальцитовый, поровый, регенерационный. Минеральный состав глинистых пород каруярвинской свиты хлорит-гидрослюдистый с незначительным количеством смешанослойной фазы типа слюда/смектит, слюда/хлорит. Такой однородный состав (гидрослюды, гидрослюды-хлориты) глинистых пород, по мнению Л. В. Анфимова (Анфимов, 1997), есть минеральная ассоциация предельно измененных катагенезом глин. Седиментационные и диагенетические микроструктуры частично переработаны в бластопелитовые, неравномерно-микрочешуйчатые. Изменение карбонатных пород выражено в их частичной перекристаллизации с сохранением первичных сгустковых и комковатых седиментационно-диагенетических структур. В дальнейшем, поднятие территории обусловило попадание пород каруярвинской свиты в зону гипергенеза с последующим размывом, продукты которого фиксируются в базальных псефитолитах вышележащей куяканской свиты в виде гальки пестроцветных подстилающих пород. При этом происходило разуплотнение и дезинтеграция карбонатно-терригенных пород, трещинообразование и инфильтрация вниз по разрезу поверхностных вод, обогащенных кислородом.
Таким образом, обобщая результаты полевых наблюдений и микроскопических исследований можно сделать следующие основные выводы. 1. Рифейский разрез каруярвинской свиты п-ова Средний представлен пестроцветными карбонатно-терригенными породами (песчаники, алевролиты, микросланцы аргиллитовидные, глинистые сланцы и строматолитовые доломиты), которые сформировались преимущественно в зоне литорали. 2. Повторяемость хорошо структурированных трехметровых ритмов в разрезе свиты свидетельствует о важной роли кратковременных эвстатических колебаний уровня моря в период осадконакопления. 3. В доломитах каруярвинской свиты впервые обнаружены биостромы пластовых строматолитов Stratifera aff. flexurata Kom., которые четко выделяются благодаря тонкой слоистости и бугристой поверхности напластования. 4. Результаты микроскопических исследований позволяют констатировать, что осадочные породы каруярвинской свиты претерпели постседиментационные преобразования на уровне глубинного катагенеза. 5. Пестроцветная ритмичная карбонатно-терригенная каруярвинская свита, завершающая разрез кильдинской серии на п-ове Средний и с угловым несогласием перекрытая куяканской свитой волоковой серии, представляет собой маркирующий горизонт на севере Кольского п-ова.
Корреляция с литокомплексами Среднего Тимана
Все эти изменения по сравнению с породами кластера I согласуются с результатами изучения шлифов и минеральным составом пород – количество обломочного материала в ряду песчаник–алевролит– аргиллит снижается, начинает преобладать доля глинистых минералов. В кластере II по значению закисного модуля резко выделяется образец 507–1 (Приложение 1, зеленовато-серый микросланец аргиллитовидный с обилием кристаллов пирита) на фоне других аттестуемых пород (ЗМ = 1.4), в то время как железный модуль его самый минимальный (ЖМ = 0.37). Если сравнить значения вышеупомянутых модулей в образце 506–2 (та же порода, только бордово-красной окраски), то соотношение модулей будет обратное: ЗМ = 0.5 и ЖМ = 0.6. При сравнении красноцветов (образец 506–2) с их оглеенными разновидностями (образец 507–1) можно видеть заметное снижение железного модуля (от 0.6 до 0.37), что объясняется восстановлением и выносом части железа в процессе оглеения на фоне относительной неподвижности алюминия (алюмокремнистый модуль в обоих образцах равен 0.24).
Используя материалы Л. И. Опаренковой и Я. Э. Юдовича (Опаренкова, 1991; Юдович и др., 2016) было проведено сравнение химического состава рифейских терригенных пород западной структурно-формационной зоны Тимана (четласская серия (светлинская, новобобровская и визингская свиты) и аньюгская свита) с составом терригенных пород каруярвинской свиты кильдинской серии п-ова Средний. Установлено, что значение большинства петрохимических модулей (ТМ, ЖМ, АМ, ФМ, ЗМ), рассчитанные для песчаников, алевролитов и сланцев каруярвинской свиты и четласской серии, сопоставимы между собой. Кварциты и кварцитопесчаники четласской серии преимущественно олигомиктовые, полевошпат-кварцевые, аттестуются как нормосилиты (ГМ = 0.17). Песчаники каруярвинской свиты отличаются повышенным содержанием MgO (MgO = 4.16 %) и поэтому аттестуются как псевдосилиты. В песчаниках четласской серии, также как и в каруярвинской свите, калий преобладает над натрием (K2O/Na2O = 1.5–2.6; для каруярвинской свиты K2O/Na2O = 1.89–3.12), породы нормальнотитанистые (ТМ = 0.030–0.060; для каруярвинской свиты ТМ = 0.045–0.050) и умеренножелезистые (ЖМ = 0.23–0.55; для каруярвинской свиты ЖМ = 0.32–0.44), закисное железо преобладает над окисным. По химическому составу сланцы всех свит четласской серии однотипны (Опаренкова, 1991). Значение ГМ для большинства составов изменяются в довольно узких пределах от 0.35 до 0.55 (для каруярвинской свиты ГМ = 0.34–0.41). Они попадают в тип сиаллитов, в подтипы нормосиаллитов (ГМ = 0.30–0.45) и гиперсиаллитов (ГМ = 0.45–0.55). Сланцы нормальножелезистые (ЖМ = 0.20–0.50, для каруярвинской свиты ЖМ = 0.29– 0.61), нормальнотитанистые (ТМ = 0.030–0.050; для каруярвинской свиты ЖМ = 0.048–0.052) с умеренной фемичностью и щелочностью (ФМ = 0.30–0.50; натриевый модуль (НМ) + калиевый модуль (КМ) = 0.19–0.32; для каруярвинской свиты ФМ = 0.14–0.23, НМ + КМ = 0.39–0.41). Породы каруярвинской свиты отличаются повышенным содержанием щелочей и MgO (MgO = 4.16 %), поэтому попадают в щелочные псевдосиаллиты. Сланцы визингской свиты обогащены барием (800–1040 г/т). В глинистых сланцах каруярвинской свиты содержание Ba изменяется от 340 г/т до 514 г/т, в одной пробе установлено аномальное содержание – 2047 г/т. По мнению Л. И. Опаренковой (Опоренкова, 1991), умеренная железистость и титанистость пород, низкие значения натриевого и щелочного модулей свидетельствуют о том, что в составе питающих провинций преобладали кислые метаморфиты (гнейсы) и гранитоиды. В работе Я. Э. Юдовича с соавторами (Юдович и др., 2016) отмечено, что невысокая титанистость даже светлинских кварцитов четласской серии (ТМ = 0.052) указывает на петрогенный характер пород, которые могли сформироваться в результате однократного выветривания гранитоидов и кислых гнейсов. Все эти выводы можно отнести и к терригенным породам каруярвинской свиты.
По значению гидролизатного модуля глинистые породы каруярвинской свиты близки глинистым сланцам и аргиллитам рифея Южного Урала, которые характеризуются медианным значением ГМ, равным 0.37±0.09 (Маслов и др., 2008).
В кластер IV вошли карбонатные породы – алевритистые строматолитовые доломиты, аттестуемые как карбонатолиты. Породы отличаются повышенным значением титанового модуля (ТМ = 0.068), железного модуля (ЖМ = 0.65), фемического модуля (ФМ = 0.62), закисного модуля (ЗМ = 3.20) и пониженным значением суммы щелочей (Na2O + K2O = 1.72). «Одним из факторов повышенного ТМ карбонатных пород может быть закономерность Мигдисова – поскольку многие из них…– образования мелководные, формировавшиеся при энергичных движениях воды…» (Юдович, Кетрис, 2000, стр. 99). Повышенный железный модуль обусловлен более высоким, чем в терригенных породах, содержанием MnO (0.15–0.48%) и присутствием сульфидного железа (последний подтвержден результатами изучения шлифов), что зачастую характерно для карбонатных пород. Повышенный фемический модуль карбонатов определяется содержанием доломита (MgO = 9.57–11.59%), повышенный закисный модуль – содержанием пирита, а пониженное значение щелочей – уменьшением доли обломочного материала.
Используя результаты фазового «карбонатного» анализа (Юдович, 1981, стр. 26) карбонатолиты (алевритистые строматолитовые доломиты – образцы 126–1, 5–В, 508–1, 77–5К и доломиты – образцы 166–2, 166–14) рассматриваются в составе трех классов. При этом четыре образца попали в кальциево-(железо) магниевый класс (доломитовые и/или анкеритовые породы) – [CaO/(MgO+FeO+MnO)] от 2 до 0.8 (в нашем случае этот показатель по четырем проанализированным образцам изменяется от 1.05 до 1.28). Образец 508–1 попал в магниево-(железо)-кальциевый класс (доломитовые и/или анкеритовые известняки) – [CaO/(MgO + FeO + MnO)] от 3.8 до 2 (у обр. 508–1 этот показатель равен 2.3 в связи с пониженным содержанием MgO – 3.47 %). Образец 77–5К попал в кальциевый класс (известняки) [CaO/(MgO + FeO + MnO)] 3.8 (в нашем случае – 4.2); это связано, вероятно, с присутствием в породе нодулей кальцита, которые повысили содержание CaO до 23.85 %; по результатам микроскопических исследований – это тонкозернистый алевритистый строматолитовый доломит. На треугольнике FCM (рисунок 5.2) показано положение карбонатных пород каруярвинской свиты.