Введение к работе
Актуальность темы
Уникальность геологической природы кор выветривания как единственных объектов, формирующихся на границе лито-, гидро- и атмосферы и несущих информацию об экзогенных процессах, обусловили широкий интерес геологов к их исследованию, начиная с первой половины XX века В ходе более чем векового изучения кор выветривания различного возраста был получен ряд фундаментально важных результатов, в том числе свидетельствующих о специфичности додевонских кор химического выветривания Большинство работ по докембрийским корам выветривания было выполнено в бО-70-хх годах прошлого столетия Последние крупные обзорные статьи российских исследователей на данную тему были опубликованы в 1980- 1990-х годах (Михайлов, 1986, Ронов, Мигдисов 1990)
Коры выветривания служат достоверными индикаторами континентальных обстановок литогенеза, а при отсутствии метаосадочных пород, что часто наблюдается в раннедокембрийских структурах, становятся единственными источниками информации об условиях, существовавших при континентальном литогенезе
Интерес к древним корам выветривания не угасает, и в последнее время стали появляться статьи зарубежных исследователей, посвященные докембрийскому гипергенезу По мере накопления геологических данных, совершенствования инструментальной базы изотопно-геохимических исследований и разработки методов численного моделирования геологических процессов, стало очевидно, что изучение докембрийских кор выветривания требует применения новых методических приемов исследования процесса гипергенеза
Цель работы
Реконструкция главных закономерностей континентального химического выветривания в раннем докембрии Карелии, на основе изучения геологического строения и вещественного состава кор выветривания
Задачи работы
изучение геологического строения кор химического выветривания пород раннего докембрия Карелии, их петрографических, минералогических и геохимических особенностей,
реконструкция первичных количественно-минеральных соотношений в породах субстрата и продуктах их выветривания,
- разработка методики изучения древнейших метаморфизованных гипергенных
профилей,
- оценка степени химического разложения субстрата и состава гипергенных растворов на основе количественного моделирования
Фактический материал и методы исследования
В основу работы легли материалы полевых исследований автора и его коллег, собранные в период с 2000 по 2006 г на территории Карелии Исследования проводились в Паанаярвинской, Куолаярвинской, Кукасозерской, Хизоваарской, Онежской структурах, в 2 зонах Лехтинской синклинорной структуры, в Большезерской структуре и в Северном Прилаяожье Полевые исследования включали детальное геологическое картирование опорных участков и геохимическое опробование реперных объектов Важную часть исследований составляет анализ опубликованных материалов по гипергенным образованиям Карелии (ИГ КарНЦ РАН В Я Горьковец, М Б Раевская, К И Хейсканен, В И Коросов и др ), (ИГ КНЦ РАН Т Ф и В 3 Негруца) др авторов В ходе исследований было обработано около 250 петрографических шлифов, более 300 результатов оригинальных химических анализов пород и минералов, около 20 искусственных шлихов, отобранных по профилям выветривания Определение содержания элементов производилось с помощью ЭРФА и ICP-MS Для количественной оценки степени химических изменений при континентальном выветривании разработана и опробована методика геохимического моделирования гипергенных преобразований гранитоидов
Научная новизна
На основе комплекса геологических, петрографических и геохимических данных обосновано двучленное строение полного профиля неоархейских и палеопротерозойских кор выветривания Карелии Показано, что присутствие высококалиевой и карбонатной зон в профилях раннедокембрийского континентального химического выветривания является первичным генетическим признаком их строения
Впервые для раннего докембрия Карелии реконструированы количественные соотношения породообразующих минералов в корах выветривания и обоснован преимущественно иллитовый первичный состав наиболее выветренных частей гипергенного профиля
Впервые на основе численного моделирования процессов гипергенеза рассчитан элементный состав гипергенных растворов и оценены физико-химические условия его образования
Практическая ценность
Результаты проведенных исследований значительно приближают исследователей к пониманию специфики литогенеза в раннем докембрии, позволяют реконструировать с принципиально новых позиций процессы перераспределения и накопления рудных
компонентов при гипергенезе и могут использоваться при прогнозных оценках территорий на железо, ванадий, кобальт, золото, уран
Полученные в ходе исследований геологические данные значительно расширяют возможность стратиграфического расчленения и корреляции супракрустальных разрезов раннего докембрия Балтийского щита
Основные защищаемые положения
1 В строении раннедокембрийских кор выветривания, развитых на территории Карелии,
выделяются 2 зоны зона с высоким содержанием кальция и зона, обогащенная калием, что
является первичной и специфической чертой их строения Зона с повышенным содержанием
KiO представляет собой наиболее выветренную (глинистую) часть коры выветривания, а
возникновение зоны, обогащенной СаО, связано с накоплением карбонатов в наиболее
проницаемых зонах профиля
Такие профили образуются в раннем докембрии независимо от климатических условий как по гранитоидам, так и по породам основного состава
2 Вне зависимости от состава и степени химического преобразования пород субстрата
главными новообразованными минералами остаточных кор выветривания раннего докембрия
являлись глинистые минералы группы смектита и иллита В результате химических
преобразований объем пород уменьшался на 65 - 95 % об
3 В раннем докембрии процессы преобразования пород в глинистой зоне профилей
выветривания происходили при кислотности растворов 4 0-6 5 рН и в восстановительных
условиях среды Раннедокембрийские гипергенные растворы отличались от водных растворов
современных зон гипергенеза низкой концентрацией натрия, кальция, калия и магния и
значительно более высоким содержанием железа
Апробация результатов
Результаты исследований были представтены на молодежных конференциях (молодежные конференции, посвященные памяти К О Кратца 2002 - 2006 гг, конференция «Современные проблемы геохимии», Иркутск 2004 г, конференция «Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента», Сыктывкар, 2005г), российских совещаниях («Геология и геодинамика архея», С-Петербург, 2005г) и международных конференциях (международная научная конференция «Глины и Глинистые минералы», Воронеж, 2004)
По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, включающих 2 статьи в рецензируемых журналах
Благодарности Автор считает приятным долгом высказать благодарности людям, без участия которых выполнение данной работы было бы невозможно Прежде всего, это относится к коллективу работников геологического факультета СПбТУ, где совместными усилиями сотрудников различных кафедр были заложены основы геологических знаний автора Различные аспекты диссертации в разное время обсуждались с В Г Кривовичевым, А А Золотаревым, Д В Доливо-Добровольским, П Я Азимовым, С И Турченко, Т Ф Зингер и др, что позволило грамотно и разносторонне подойти к выполнению исследования и оформлению результатов
Постоянное внимание и настойчивость научного руководителя, А Б Вревского, сделало возможным реализацию настоящего исследования в сложных экономических и политических условиях Теорию и практику полевых геологических исследований, так же как возможности модельного подхода и концептуальные вопросы геологии докембрия автор постигал под руководством В А Матреничева Искренние спова благодарности автор адресует С Б Фелицыну за расширение сферы научных интересов автора, профессионализм и внимание к деталям
Отдельную благодарность автор выражает своей семье, без поддержки которой проведение данных исследований было бы невозможно, а также друзьям, пример которых послужил хорошим стимулом для доведения означенного исследования до логического финала
Особую признательность автор выражает А В Матреничеву, Н В Матреничеву, Е В Климовой
Структура и объем работы
