Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геохимические типы карбонатных отложений южного обрамления Сибирской платформы

ВАК РФ 25.00.09, Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Геохимические типы карбонатных отложений южного обрамления Сибирской платформы"

На правах рукописи

ЛЕТНИКОВА Елена Феликсовна

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ТИПЫКАРЮНАТНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ЮЖНОГО ОБРАМЛЕНИЯ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ

25.00.09 - геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

ооз

Новосибирск-2008

003167469

Работа выполнена в Институте геологии и минералогии Сибирского отделения Российской академии наук

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук

Г.Н.Аношин

Институт геологии и минералогии СО РАН (г. Новосибирск)

доктор геолого-минералогических наук А.Б.Котов

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН (г. Санкт-Петербург)

доктор геолого-минералогических наук Я.Э.Юдович

Институт геологии КомиНЦ УрО РАН (г. Сыктывкар)

Ведущая организация: Институт геологии и геохимии УрО РАН

(г. Екатеринбург)

Защита состоится «26» февраля 2008 г. в Ю88 часов на заседании диссертационного совета Д 003.067.02 в Институте геологии и минералогии СО РАН, в конференц-зале.

По адресу: 630090, г. Новосибирск, пр-т Академика Коптюга, 3, Факс(383) 3333505

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института

Автореферат разослан « 22 » января 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.г-м.н., профессор

С.Б.Бортникова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Карбонатные отложения широко распространены в пределах Палеоазиатского океана, с существованием которого связывают основную эпоху рифей-нижнепалеозойского осадконакопления в южном складчатом обрамлении Сибирской платформы [Беличенко и др., 1994]. Практически на всех стадиях эволюции океана возникали благоприятные условия для карбонатонакопления. Карбонатные отложения накапливались в различных мелководных обстановках, и лишь небольшая часть карбонатных илов отлагалась в относительно глубоководных условиях океанического дна. В результате поздних коллизионных процессов в обрамлении Сибирской платформы близкие по возрасту карбонатные толщи, накопившиеся в сходных фациальных обстановках, но в бассейнах различной геодинамической природы, были сближены в пространстве и на основе традиционных методов исследований осадочных пород подчас неразделимы. Во многом это обусловлено конвергентностью ряда литологических признаков пород, а также сходным набором содержащихся в них органических остатков или полным их отсутствием. Кроме этого, часть осадочных комплексов, в том числе и карбонатных, регионально метаморфизована в пределах от зеленосланцевой до гранулитовой фаций. Таким образом, для карбонатных отложений данного региона представляются достаточно актуальными проблемы выяснения их генезиса и принадлежности к определенным типам осадочных бассейнов. В столь сложной ситуации весьма актуален поиск дополнительных критериев, способных повысить информативность карбонатных отложений и сделать их более востребованными для решения задач геологического и геодинамического плана. Одним из способов решения этого вопроса является геохимическое исследование карбонатных отложений, накапливающихся в обстановках осадочных бассейнов определенного геодинамического типа, и выявление их диагностических геохимических особенностей. Как это ни покажется странным, но до сих пор подобных исследований в мировой практике, в том числе и в России, не проводилось.

Целью данного исследования является разработка методической основы геохимической диагностики карбонатных комплексов различных геодинамических обстановок седиментогеиеза.

Основными задачами при этом стали: 1. реставрация физико-химических особенностей седиментогеиеза карбонатных отложений различной степени метаморфизма определенных геодинамических типов обстановок осадконакопления;

2. определение петрогенетического типа доминирующих и второстепенных источников питающих провинций;

3. выделение геохимических типов карбонатных комплексов определенных геодинамических обстановок.

Объектами исследования послужили карбонатные комплексы южного обрамления Сибирской платформы, природа образования которых обосновывалась их геологическими и литологическими особенностями, подкреплялась изотопно-геохимическими данными по терригенным отложениям этого осадочного бассейна и магматическим образованиям. Это карбонатные отложения краевых частей Сибирской платформы -байкальская серия, V (Южное Прибайкалье), шунтарская свита, К (Енисейский кряж), и У-С карбонатные чехлы микроконтинентов -Тувино-Монгольского (боксоиская серия, иркутная, горлыкская, араошейская свиты), Батеневского (чарыштагская, биджинская, мартюхинская, сорнинская, бродовская, боградская свиты) и Амалатского (тилимская свита); С отложения Джидинской зоны (хасуртинская свита), карбонатные толщи различной степени метаморфизма в складчатом обрамлении Сибирской платформы - слюдянская, ольхонская, ангинская, цаган-забинская, баргузинская серии, хойготская, икатская, толтинская свиты и отложения Хайт-Тиссинского междуречья.

Фактический материал. В работе использованы материалы автора, собранные им в процессе полевых работ 1993-2006 гг. в южном обрамлении Сибирской платформы. Каменный материал по слюдянской серии Южного Прибайкалья был любезно предоставлен к.г.-м.н. Л.З.Резницким, по араошейской свите Тункинских гольцов - д.г.-м.н. В.Г.Беличенко.

В работе использовано более 2100 количественных спектральных (Со, N1', Сг, V, Эс, Си, Бп, РЬ, Ве) и рентгенофлуоресцентных (П, Мп, Бг, Ва, 7л, Ъъ, У, 1\ТЬ, Шэ) анализов, 50 анализов РЗЭ, а также результаты совместных исследований по изотопии Бг, О и С карбонатных пород (А.Б.Кузнецов (ИГГД РАН), Б.Г.Покровский (ГИН РАН)) и геохимии и Бт-Ш систематике терригенных отложений (С.В.Вещева (ИЗК СО РАН), Ковач В,П. (ИГГД СО РАН), Ю.Л.Ронкин (ИГГ УрО РАН)). Изучено более 2500 шлифов карбонатных и 460 терригенных пород. Анализы проводились в аналитических лабораториях ИЗК СО РАН, ГИН СО РАН, ГИН РАН, ИГГД РАН, ИГГ УрО РАН и ОИГГМ СО РАН.

В основу диссертации положены результаты работы автора в Институте земной коры СО РАН и Институте геологии и минералогии СО РАН в рамках выполнения исследований по планам НИР, грантам РФФИ и Интеграционным проектам СО РАН.

Научная новизна работы. Методика геохимической диагностики и корреляции карбонатных отложений, основанная на многомерных связях широкого спектра микроэлементов, является оригинальной. Для карбонатных толщ южного обрамления Сибирской платформы она применена впервые, как геохимическое и изотопное изучение осадочных толщ в целом. На основе этой методики с привлечением геологических и геодинамических критериев среди осадочных комплексов южного обрамления Сибирской платформы, Тувино-Монгольского, Хамардабанского, Тункинского, Джидинского, Ольхонского, Баргузинского, Амалатского, Икатского, Хамсаринского, Батеневского террейнов были выделены три геохимических типа карбонатных отложений, накапливавшихся в различных геодинамических обстановках

- субплатформенных, задуговых бассейнов и океанических островов (гайот). Данное исследование является пионерным в интерпретации геохимических характеристик карбонатных комплексов, формирующихся в различных геодинамических типах осадочных бассейнов.

Практическая значимость работы. Полученные геохимические и изотопные характеристики карбонатных отложений южного обрамления Сибирской платформы позволят более корректно проводить расчленение и корреляцию карбонатных толщ при геологосъемочных, стратиграфических и тематических работах. Геохимические данные помогут прогнозировать конкретные типы полезных ископаемых в зависимости от особенностей накопления карбонатных отложений.

Основные защищаемые положения.

1. Субплатформенные карбонатные отложения древних континентальных блоков - байкальская серия, шунтарская и иркутная свиты и микроконтинентов (Тувино-Монгольского, Батеневского и Амалатского) отлагались в мелководных обстановках и имеют однотипный характер распределения основных типоморфных элементов ('П, Мп, '¿т, Бг, Ва), при более высоких концентрациях Ъх в отложениях древних континентальных блоков. Карбонатные породы континентальных блоков накапливались на сиалических породах фундамента древних платформ, а микроконтинентов

- на мафических породах островных дуг и офиолитовых комплексов, что объясняет отсутствие в карбонатных отложениях микроконтинентов элементов кислой специализации (Ве, 8п).

2. В пределах океанических террейнов в кембрии на вулканических островах накапливались мелководные высокобариевые низкостронциевые карбонатные отложения хасуртинской свиты Джидинской зоны и верхней части сорнинской свиты Батеневского кряжа. Более глубоководные

отложения содержат большое количество обломочного материала и характеризуются вышекларковыми концентрациями основных типоморфных и примесных элементов за исключением Бг, вп и Ве. Распределение элементов-примесей указывает на основной и, в меньшей мере, ультраосновной состав пород питающих провинций.

3. В обрамлении Сибирской платформы в обстановках задуговых бассейнов происходило накопление карбонатных отложений, характерной особенностью которых являются высокостронциевые-горизонтьпппг"

--региональные геохимические аномалии Бг, связанные с подводными

поствулканическими гидротермами. Характер распределения элементов-примесей в карбонатных отложениях задуговых бассейнов указывает на то, что питающими провинциями для них послужили породы основного состава

4. Для карбонатных отложений океанических островов характерен плоский тренд распределения РЗЭ (1Л1ЕЕ/НКЕЕ<2), для отложений задуговых бассейнов - слабонаклонный (2<ЬЯЕЕ/НЯЕЕ<4) и пологонаклонный для карбонатов древних континентальных блоков и микроконтинентов - (Ы1ЕЕ/Ш1ЕЕ<4). Влияние гидротерм на состав карбонатов открытого океанического бассейна прослеживается по положительным Се и Ей аномалиям. Увеличение содержаний РЗЭ в карбонатных отложениях, при прочих равных условиях, происходит при повышенных концентрациях Мп в мелководных окислительных обстановках при незначительной скорости накопления.

Апробация работы и публикации. Различные положения работы выносились на обсуждение всероссийских литолого-геохимических (Сыктывкар, 2001; Москва, 2003,2005,2006), тектонических (Москва, 1995, 2000; Екатеринбург, 1999, 2001; Новосибирск, 2004) и различных тематических (Иркутск, 1995, 1997, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007; Екатеринбург, 2001, 2002,2004, 2006) конференций и совещаний.

По теме диссертации опубликовано 59 работ, в том числе 10 статей в рецензируемых журналах, глава в коллективной монографии и путеводителе геологической международной экскурсии (ЮСР-440).

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения общим объемом 319 страниц машинописного текста, иллюстрируется 126 рисунками и 69 таблицами, в том числе 26 в приложении. Список литературы включает в себя 194 наименования.

Благодарности. Автор благодарен своим первым учителям В.Г.Беличенко и Е.В. Склярову за поддержку и интерес к проводимым исследованиям. Бесценную многолетнюю научную и моральную

поддержку при полевых и теоретических исследованиях карбонатных и терригенных комплексов оказали Ф.А.Летннков, С.В.Вещева, В.В.Маркова,

A.Б.Кузнецов, А.А.Постников, А.А.Терлеев, А.А.Щетников, А.В.Маслов, О.М.Туркина, А.Д.Ножкин, Н.В.Дмитриева, Н.К.Гелетий. Автор искренне благодарен им за это и надеется на дальнейшее, плодотворное сотрудничество. Обсуждения и критические замечания, а также человеческое участие В.И. Коваленко, В.В.Ярмолюка, Г.А.Мизенса, З.И.Петровой, В.А.Макрыгиной, А.Б.Кузьмичева, О.В.Япаскурга, Д.В.Метелкина, А.С.Гибшера, В.В.Пономарчука, С.Н.Руднева,

B.В.Левицкого, А.Э.Изоха, М.Т.Крупенина позволили автору шире и критичней относиться к результатам своих исследований. Аналитические исследования, результаты которых являются основополагающими в данной работе, были выполнены в столь значительных объемах благодаря трудам аналитиков - А.Г. Ревенко, Г.П.Петровой, Т.Ю.Черкашиной, Е.В.Худоноговой, Г.В.Бондаревой, В.В.Щербань, Н.Н.Володиной, В.В. Марковой, С.В.Пантеевой, за что автор выражает им огромную признательность. Успешному завершению работы во многом содействовало участие в ее оформлении И.В.Белоносова и В.В.Марковой.

МЕТОДИКА ГЕОХИМИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД

В основу положен фактический материал, собраный автором при полевых работах 1993-2006 гг. и обработанный в Аналитических центрах ИЗК СО РАН, ИГ СО РАН, ГИН СО РАН, ОИГГМ СО РАН, ИГГД РАН, ГИН РАН и ИГГ УрО РАН. В результате проведенных работ было получено более 2 100 рентгенофлуоресцентных и спектральных анализов проб карбонатных пород, в которых были определены содержания таких редких и рассеянных элементов, как Сг, 1\Ч, Со, Си, V, Мп, Т1', Ъх, Бг, Ва, Хп, 8с, У, ЯЬ, МЬ, Бп, РЬ, Ве, методом 1СР-таБ5 проанализирован редкоземельный состав в 50 пробах карбонатных пород. На основе изучения распределения вышеперечисленных элементов в карбонатных породах южного обрамления Сибирской платформы была разработана методика диагностики карбонатных отложений различных геодинамических обстановок [Летникова, 1998,2002,2005; Интерпретация.., 2001].

Эти исследования были направлены на решение следующих задач: 1) реставрацию обстановок осадконакопления карбонатных отложений различной степени метаморфизма; 2) определение петрогенетического типа доминирующих и второстепенных пород питающих провинций; 3)

корреляция, на основе полученной информации, карбонатных толщ южного обрамления Сибирской платформы и выделение их общих региональных геохимических типов в зависимости от геодинамического типа осадочных бассейнов.

С этой целью автором данной работы изучались карбонатные отложения, накопившиеся в осадочных бассейнах различной геодинамической природы, которая на момент исследования была реконструирована на основе геологических, литолоп1ческчх_особенностей л/шш-геохимическтопгизотопных данных по синосадочным терригенным и магматическим образованиям. В ряде случаев проводились дополнительные геохимические и изотопные исследования.

Региональное геохимическое изучение карбонатных пород южного обрамления Сибирской платформы заключалось в следующем:

а) Региональное геохимическое изучение практически «чистых» карбонатных пород различной степени метаморфизма с долей терригенной примеси не более 3-5%.

б) Параллельно с геохимическим опробованием велось литологическое и петрографическое изучение карбонатных пород. Особое внимание обращалось на состав некарбонатной части породы и степень ее вторичных изменений.

в) Для геохимических исследований карбонатных пород данные силикатного анализа являются малоинформативными, поэтому в работе основное внимание уделено анализу распределения редких и рассеянных элементов в карбонатных породах и поведению РЗЭ. Исследования основывлись на данных РФА (Ti, Mn, Sr, Ва, Zr, Nb, Rb, Zn, Y), спектрального (Со, Ni, Cr, V, Sc, Cu, Zn, Pb, Be), нейтронно-акгивационного и ICP-mass

(REE) методов анализа.

Определение концентраций Ti, Mn, Sr, Ba, Zr, Nb, Rb, Zn, Y в

карбонатных породах проводились в Аналитическом центре ИЗК СО РАН на рентгеновском спектрометре S4 EXPLORER. Под руководством д.т.н. A.A. Ревенко (аналитики - Худоногова Е.В., Черкашина Т.Ю., Петрова Г.П.) разработана методика количественного определения методом РФА вышеперечисленных элементов, которые во многих случаях имеют низкие концентрации [Ревенко и др., 1995, 2002]. В калибровке использовались данные по химическому составу стандартных образцов из работ Лонциха C.B., Петрова Л.Л. (1988) и Govindaraju К. (1994). Для оценки точности результатов анализа во всем диапазоне содержаний определяемых элементов производились метрологические исследования, которые осуществлялись методом дисперсионного анализа с использованием

набора стандартных образцов и аттестованных смесей. Предел обнаружения, рассчитанный по критерию 3s, составил (в ppm): Zr - 0.5, Y -0.6, Sr-0.7, Rb-0.8,VHCo-l, Ni,Zn, Nb- 1.4,Pb- 1.8,CrиCu-2,MnO-2.5, Ti02 и Р20} - 6, Ba - 12.

Определения содержаний элементов (Ni, Co, Cr, Sc, V, Zr, Ba, Sr, Sn) в карбонатных породах проводились спектральным количественным и спектральным оптическим анализом на спектрографе ДФС-13 (аналитики

- В.В.Щербань, Н.Н.Володина, Л.В. Воротынова). Для оценки точности результатов анализа во всем диапазоне содержаний определяемых элементов проводились метрологические исследования (дисперсия, среднее квадратичное отклонение и др.).

Определение концентраций редкоземельных и рассеянных элементов проводилось в Центре коллективного пользования ИНЦ СО РАН на приборе VG Elemental PlasmaQuad PQ2+"Turbo" методом ICP-MS (аналитики В.В.Маркова, С.В.Пантеева) по стандартной методике. Карбонатные породы подвергались открытому кислотному разложению. Использовались следующие стандарты: BHVO-1, DNC-1, JB-2, W-2, QLO-1, RGM-1, CDO-1, BIR-1. Предел обнаружения элементов методом ICP-MS (ppm): Sc -1.7, Rb - 0.672, Sr - 1.67, Y - 0.287, Zr - 1.92, Nb - 0.982, Sn - 0.05, Ba - 2.07, La - 0.23, Ce - 0.13, Pr - 0.025, Nd - 0.064, Sm - 0.027, Eu - 0.018, Gd

- 0.029, Tb - 0.008, Dy - 0.032, Ho -- 0.005, Er - 0.014, Тш - 0.003, Yb - 0.013, Lu -0.003.

Так как все последующие выводы в основном опирались на полученные аналитические данные, то часть определений были продублированы иным методом, или тем же, но в другое время, или путем сопоставления средних содержаний по толще с уже имеющимися данными. В целом, наблюдается достаточно хорошая сходимость по отдельным элементам , с небольшими расхождениями в пределах погрешности метода.

Параллельно с геохимическим, если это было возможно, проводилось изотопное исследование состава Sr, С и О (совместно с сотрудниками ИГГД РАН - А.Б.Кузнецовым, ГИН РАН - Б.Г.Покровским и ИГМ СО РАН - В.А. Понамарчуком, Г.А.Докукиной, И.А.Максимовой, О.П.Изох) в изучаемых карбонатных отложениях, а для ассоциирующих с ними терригенных отложений - исследования их петрохимических особенностей (ИЗК СО РАН - Г.В.Бондарева, Е.В. Колтунова, Н.Н.Ухова), редкоземельного состава (ИЗК СО РАН - В.В.Маркова, С.В. Пантеева) и Sm-Nd изотопных характеристик (ИГГД РАН - В.П.Ковач, ИГГ УрО РАН - ЮЛРонкин) для получения более полных сведений об обстановках седиментогенеза и составе питающих провинций.

г) Для статистической обработки большого массива аналитических данных использовался кластер-анализ. Более полное описание программы и действия по ее установке приведены в работе Данилова Б.С. [Данилов, 2001]. Так, кластер-анализ Я-типа проводит корреляцию между изучаемыми химическими элементами выборки. Как правило, на дендрограмме кластера выделяются две группы элементов с отрицательным коэффициентом корреляции. В первой представлены элементы, составляющие терригенную и глинистую часть породы, а во второй находятся элементы, которые изоморфно входят в собственно карбонатную часть. С помощью данных кластер-анализа И-типа можно судить о петрогеиетической природе элементов и об их сонахождении в осадке [Летникова, 2000].

Кластер-анализ (}-типа разбивает выборку химических анализов проб карбонатных пород на группы и выявляет связи между ними. Для каждой из них характерны свои физико-химические особенности накопления, которые отвечают различным геохимическим микрофациям осадконакопления. Под геохимическими микрофациями понимается пласт или группа пластов с начальной одинаковой геохимической характеристикой [Эрнст, 1975]. С достаточной степенью условности эти микрофации подразделяются на мелководные, переходные и глубоководные (глубина относительная). В некоторых случаях переходные микрофации отсутствуют, что, например, может быть связано с расчлененным рельефом дна бассейна, где в разрезе представлены только мелководные и глубоководные образования [Летникова, Гелетий, 2005]. С помощью этого метода можно судить о степени генетического родства изучаемых отложений либо об их чужеродности. Данные кластер-анализа О-типа являются основой для геохимического изучения "немых", литологически неинформативных, в том числе метаморфизованных, толщ.

Так, мрамора ольхонской, ангинской и цаган-забинской серий Западного Прибайкалья как макро-, так и микроскопически практически не различимы. При статистической обработке геохимических данных этих карбонатных пород методом кластер-анализа <3-типа и дальнейшей геохимической интерпретации полученных данных было установлено, что карбонатные породы этой серии накапливались в едином осадочном бассейне на различных глубинах в пределах мелководья [Летникова, 1998]. Так, на дендрограмме кластера не наблюдалось разделение проб карбонатных пород на ольхонскую, ангинскую и цаган-забинскую серии, а выделились две глубоководные, две переходные и четыре мелководные геохимические микрофации (глубина относительная), в различных объемах

представленные во всех сериях комплекса. Это свидетельствует о том, что существенным различием между карбонатными породами этих серий является только степень метаморфизма, а накопление их происходило в едином осадочном бассейне.

Правомерность выделения геохимических микрофаций и утверждение о том, что каждая из них отвечает определенным особенностям седиментогенеза, подтверждается выводами совместных, где это возможно, литологических и геохимических исследований [Летникова, Гелетий, 1997, 2005; Летникова и др., 2006].

д) Изучение распределения редких и рассеянных элементов в геохимических микрофациях происходит в двух условно выделенных группах. В первую входят основные типоморфные элементы (Ti, Zr, Мп, Sr, Ba), характер миграции и способность к осаждению которых дает представление о физико-химических особенностях обстановок накопления: относительной глубине накопления, удаленности от суши, окислительно-восстановительных условий, активности водного режима, скорости накопления и др. Изучение закономерностей их распределения имеет значение при реконструкциях геодинамических типов осадочных бассейнов и характреных для них условий обстановок седиментогенеза. Вышеперечисленные элементы рассматриваются во взаимосвязи друг с другом, и выводы об обстановках осадконаконления делаются только на основании всей совокупности особенностей их накопления. Это связано с тем, что один и тот же элемент способен накапливаться в диаметрально противоположных обстановках, а при корреляции его с другими элементами в осадке возможно выбрать наиболее вероятную. Например, высокие содержания Мп характеризуют или окислительные мелководные обстановки, или глубоководные, где Мп имеет конкреционную природу. Корреляция этого элемента с Ti, Zr, Sr, Ba, Ni, Со, Cr позволит более корректно судить о физико-химических особенностях седиментогенеза [Летникова, Гелетий, 1997; 2005].

Геохимическая корреляция карбонатных толщ на основе распределения основных типоморфных элементов не всегда дает значимые результаты, так как существует достаточное количество геодинамических обстановок со сходными физико-химическими условиями седиментогенеза. Однако, часто уже при изучении распределения этих элементов можно достаточно однозначно судить о сходстве/различии сопоставляемых осадочных комплексов [Летникова и др., 2002, 2006].

Ко второй группе относятся элементы-примеси, характеризующие состав пород питающих провинций, участвовавших в формировании

карбонатных толщ. Эти элементы, учитывая их концентрации в различных типах пород, можно подразделить на несколько геохимических специализаций: ультраосновная (№, Со, Сг), основная (V, Си, Бс, Ъа, У) и кислая (Бп, РЬ, Ве, 7.п). Граница между специализациями достаточно условна. В каждом конкретном случае необходимо учитывать корреляционную связь каждого элемента с остальными элементами. Например, в том случае, когда источником сноса являются породы кислой специализации, в осадке наблюдается корреляция 2п, 5п, РЬ, Ве [Летникова, Гелетий, 1997]; в случае, когда источником сноса были породы основного состава, для которых Zn является специфичным элементом, мы видим тесную связь Ъп с Си, V, 8с [Летникова и др., 2002].

При сопоставлении геохимических характеристик карбонатных отложений все они нормировались на кларковые содержания конкретных элементов. Использовались кларки, взятые из работы А.А.Беуса (1975) (ррш): Л -1200, Мп - 400, гг - 20, Бг - 610, Ва- 10, Сг -11, М - 2, Со -1, V - 20, Бс - 1, Си - 4, РЬ - 9, гп - 20, N1? - 3, У - 3, Бп - О.п, Ве - О.п.

В основу интерпретации геохимических данных положены представления о миграции и особенностях осаждения редких и рассеянных элементов в бассейнах карбонатонакопления. Существует четыре основных пути поступления вещества в воды бассейна седиментации - снос с суши (речной, эоловый, ледниковый, абразия береговой линии), гальмиролиз (подводное выветривание пород дна бассейна), вулканогенный, в том числе и гидротермальный, и органогенный. В осадочных бассейнах различного геодинамического типа будут преобладать разные пути поступления материала. Например, для шельфовых отложений основным источником сноса послужат породы фундамента континента или террейна крагонного типа (микроконтинента), а в формирование океанических мелководных отложений вулканических островов более существенный вклад будут вносить подводные гидротермы. На геохимический состав карбонатных отложений задуговых бассейнов повлияют процессы подводного выветривания, особенно при поступлении раскаленной лавы, и продукты вулканической (пирокластика) и гидротермальной деятельности. Различны и формы поступления вещества в карбонатный осадок. Ввиду того, что в работе рассматриваются карбонатные отложения с минимальным количеством нерастворимого остатка, то вклад терригенного (обломочного и глинистого) материала незначителен. Более существенную роль, в данном случае, будут играть сорбционный, карбонатный и окислительный геохимические барьеры [Перельман, 1981], на которых происходит осаждение растворенного вещества, взвешенных частиц различной

природы, коллоидов. Обзор по поведению рассматриваемых редких и рассеянных элементов сделан на основе следующих работ - Пустовалов и др., 1965; Перельман, 1972, 1989; Мейнард, 1985; Handerson et al., 1984; Хендерсон, 1985; Ридер и др., 1987; Лисицин и др., 1987; Юдович, 1981, 200!; Пущаровский и др., 1995; Гурвич, 1998.

Итак, в выделенных микрофациях стратиграфических подразделений изучалось распределение основных типоморфных (Ti, Mn, Zr, Sr, Ва) и примесных (Ni, Со, Cr, V, Си, Sc, Zn, Pb, Sn, Be, Y, U и др.) элементов, а в

102° 108°

обрамления Сибирской платформы.

Условные обозначения: геодинамические обстановки карбонатонакопления: 1 -субплатформенные в пределах блоков с древней континентальной корой; 2 -субплатформенные в пределах составных рифейских блоков (микроконтинентов); 3 -задуговых бассейнов; 4 - океанических островов.

Цифры в кружках - изученные стратиграфические подразделения: 1 байкальская серия, 2 - иркутная свита, 3 - шунтарская свита тунгусикской серии, 4 - боксонская серия, 5 - горлыкская свита, 6 - араошейская свита, 7 - енисейская серия, 8 - тилимская свита, 9-11 - ольхсньская, ангинская, цаганзабинская серии, 12 - толтинская свита, 13 - слюдянская серия, 14 - карбонатные отложения Хайт-Тиссинского междуречья, 15 - хойготская свита, 16- икатская серия, 17 - баргузинская серия, 18 - селенгинская серия, 19 - хасуртинская свита, 20 - верхняя часть сорнинской свиты енисейской серии.

наиболее типичных пробах - распределение REE. На основании этого выявлялись особенности осадконакопления для каждого стратиграфического подразделения в отдельности и региона в целом. Методика фациальной диагностики и корреляции карбонатных отложений по геохимическим данным, основанная на многомерных связях широкого спектра микроэлементов, является оригинальной [Летникова 2001, 2002, 2005]. Для карбонатных толщ южного обрамления Сибирской платформы она применена впервые, как и геохимическое изучение в целом.

На основе этой методики, с привлечением геологических и геодинамических критериев, среди осадочных комплексов южного обрамления Сибирской платформы выделены три геохимических типа карбонатных отложений, накапливающихся, соответственно, в осадочных бассейнах субплатформенного и задугового типов и океанических островов (гайот) (рис.1).

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

Положение I. Субплатформенные карбонатные отложения древних континентальных блоков - байкальская серия, шунтарская и иркутная свиты и микроконтинентов (Тувино-Монгольского, Батеневского и Амалатского) отлагались в мелководных обстановка* и имеют однотипный характер распределения основных типоморфных элементов (Ti, Mn, Zr, Sr, Ва), при более высоких концентрациях Zr в отложениях древних континентальных блоков. Карбонатные породы континентальных блоков накапливались на сиалических породах фундамента древних платформ, а микроконтннентов - на мафических породах островных дуг и офиолитовых комплексов, что объясняет отсутствие в карбонатных отложенях микроконтииентов элементов кислой специализации (Ве, Sn).

При исследовании геохимических особенностей карбонатных отложений субплатформенного типа южного обрамления Сибирской платформы были изучены шельфовые отложения ее краевых структур (Енисейский кряж, шунтарская свита - R; южное Прибайкалье, байкальская серия - V) и осадочных чехлов докембрийской Гарганской глыбы (иркутная свита - R), Тувино-Монгольского микроконтинента (боксонская серия, горлыкская и араошейская свиты - V-G), Батеневского кряжа (енисейская серия - V-C) и Амалатской глыбы (тилимская свита - £). Для них характерны мелководные шельфовые обстановки накопления при пассивном тектоническом режиме.

На основе собственных [Летникова, Гелетий, 1997; Летникова и др., 2006,2007] и литературных данных [Ножкин и др., 2006] показано, что часть осадочных комплексов Енисейского кряжа, байкальской серии и иркутной свиты можно рассматривать как отложения пассивной континентальной окраины. Так, среди терригенных отложений Енисейского кряжа и байкальской серии преобладают аркозы и пелиты, по своим геохимическим характеристикам, в том числе редкоземельным спектрам, сопоставимые со средним постархейским сланцем (PAAS) (рис.2). Источниками сноса для этих отложений служили породы фундамента и чехла Сибирской платформы при эпизодичном вкладе более молодого ювенильного материала, что находит отражение в геохимических (рис.3) и Sm-Nd (рис.4) изотопных характеристиках обломочных пород.

Получены доказательства формирования неопротерозойских терригенных комплексов (окинская серия, Восточный Саян, хайсуинская свита, Северная Монголия) в осадочных бассейнах, обрамлявших Гарганский блок, представляющий собой в неопротерозое позднеархейский континентальный блок в пределах океана. Для этих отложений характерно присутствие Na-аркозов, являющихся продуктами разрушения плагиогранитоидов. Анализ геохимических особенностей и характера распределения РЗЭ в перечисленных выше терригенных отложениях позволяет рассматривать в качестве наиболее вероятных источников сноса раннедокембрийские породы Гарганского блока, неопротерозойские вулканиты сархойской серии (рис.5), а также породы Дунжугурского офиолитового комплекса. Следует отметить существенное расхождение в распределении редких и редкоземельных элементов с PAAS, что свидетельствует о локальности бассейна седиментации. Исследованные терригенные породы имеют существенные вариации изотопных параметров: eNdíM от -0,5 до -9,1 и TNd(DM)= 1,5-2,3 млрд. лет (рис.4), не обнаруживая закономерных вариаций в зависимости от пространственного положения. Величины модельного возраста осадков и их величины гШш частично перекрываются с таковыми вулканитов сархойской серии (eNd800 (от -1,4 до -5,5) и TNd(DM)= 1,6-2,0 млрд. лет). Раннедокембрийским коровым источником служили плагиогнейсы и плагиогранитоиды Гарганского блока (T(DM)-2,8-3,0 млрд. лет). Участие раннедокембрийской коры окраины Сибирского кратона представляется менее вероятным. Снижение модельного возраста в терригенных отложениях окинской серии до 1,5 млрд. лет может быть следствием вклада в области эрозии неопротерозойских основных пород Дунжугурского офиолитового комплекса. Накопление терригенных отложений окинской серии и

хайсуинской свиты происходило в осадочных бассейнах краевой части Гарганского блока. В результате этого источником сноса обломочного материала, с одной стороны, была континентальная кора докембрийского фундамента массива и его активная континентальная окраина, с другой -вулканические образования энсиматических островных дуг. Таким образом, Гарганская глыба представляет собой позднеархейский блок, где в рифее происходило накопление шельфовых карбонатных отложений иркутной свиты, которое стало затухать в связи с тектонической активизацией докембрийского блока и заложением Сархойской палеодуги в его обрамлении. Подобное заключение позволяет рассматривать нам геохимические особенности этих карбонатных отложений как типичные для шельфовых отложений, накапливавшихся в рифее на отдельных мелких террейнах с корой континентального типа.

Возраст карбонатных отложений данных трех комплексов определен на основе хемостратиграфических исследований (Бг, С,О) [Летникова и др., 2006, Кузнецов и др., 2006] и абсолютного датирования для пород байкальской серии [Кузнецов и др., 200б].Так наименее измененные породы шунтарской ("Бг/^г -0.70553-0.70554) и иркутной ("5г/ч65г-0.70523-0,70552) свит отлагались в среднем (?)-позднем рифее, а улунтуйской свиты байкальской серии ("Яг/8^ -0.70842-0.70982,207РЬ./504РЬ-206РЬ/20',РЬ образуют линейный тренд с изохронным возрастом 550+40 млн. лет (СКВО=2.4)) в позднем венде (рис.6).

Геохимические особенности карбонатных отложений древних континентальных блоков характеризуются однотипным распределением основных типоморфных и примесных элементов (рис.7, рис.8) и свидетельствуют о мелководных прибрежно-морских обстановках накопления. Для них типичны вышекларковые содержания '¿г и Ва, близкие к кларку содержания Мп и преобладающие невысокие концентрации Бг даже в известковистых разностях. Это единственный тип из изученных карбонатных отложений, для которого отмечены столь высокие содержания 2л. Среди пород питающих провинций, также как и для терригенных разностей этих комплексов, преобладали гранитоиды, на что указывает присутствие среди элементов-примесей Бп и Ве. Следует отметить, что более ни в одном из изученных карбонатных комплексов южного обрамления Сибирской платформы эти элементы не были обнаружены.

Шельфовые отложения в южном обрамлении Сибирской платформы присутствуют также в виде чехлов составных террейнов (микроконтинентов). Фундамент этих структур имеет гетерогенное строение и сложен блоками различной литогеодинамической природы

О 01

"П Мп Хг $г Ва

Рис.7. Распределение основных типоморфных элементов в карбонатных отложениях древних континентальных блоков: 1 - байкальская серия (97 проб), 2 - иркутная свита (109 проб), 3 - шунтарская свита (96 проб).

[Беличенко, Летникова и др., 1999; Кузьмичев, 2004; Летникова, Вещева, 2005; Летникова, Гелетий, 2005]. Были изучены следующие У-С карбонатные комплексы в пределах подобных структур - боксонская серия, араошейская и горлыкская свиты (Тувино-Монгольский микроконтинент), чарыштагская, биджинская, мартюхинская, сорнинская свиты (Батеневский кряж) и тилимская свита (Амалатская глыба).

Рис.8. Распределение элементов-примесей в карбонатных отложениях древних континентальных блоков. Усл. обозн. см. рис.7.

Возраст этих карбонатных комплексов на основе методов хемостратиграфии (рис.9, рис.10) [Покровский, Летникова и др., 1999; Кузнецов, Летникова и др., 2006; Летникова и др., 2006] и находок органических остатков может быть определен как венд-кембрийский.

Геохимические исследования венд-кембрийских отложений микроконтинентов показали их значительное сходство в распределении основных типоморфных и примесных элементов (рис. 11, рис.12). Для вендских шельфовых карбонатных отложений микроконтинентов отличительной особенностью являются повышенные содержания Мп и Ва, превышающие кларк в 2-8 раз. Следует отметить, что для отложений этого временного интервала характерны очень низкие содержания 8г, что было связано с двумя возможными причинами. Во-первых, отложения представлены доломитами; во-вторых, среди них достаточно широко распространены рифогенные постройки, для которых характерной геохимической чертой является обеднение пород Бг [Юдович, 1981]. Несмотря на то, что У-С карбонатные отложения образуют единые карбонатные платформы, кембрийские карбонатные отложения отличаются от вендских более низкими содержаниями Т'], Мп, Ът и более высокими - Бг и Ва (рис.3). Для венд-кембрийских карбонатных комплексов Тувино-Монгольского микроконтинента характерно подразделение только на мелководные и глубоководные геохимические микрофации, без

Рис.П. Распределение основных типоморфных элементов в карбонатных отложениях микроконтинентов.

1 - вендские (забитская(74 пр.), горлыкская (118 пр.), чарыштагская (24 пр.), биджинская (!05 пр.), мартюхинская (67 пр.), сорнинская (41 пр.), бродовская (31 пр.), боградская (37 пр.) свиты); 2 - кембрийские (табинзуртинская (80 пр.), хужиртайская (32 пр.), нюргатинская+хютенская (43 пр.), араошейская (62 пр.), тилимская (64 пр.) овиты).

Рис.12. Распределение элементов примесей в шельфовых карбонатных отложениях Тувино-Монгольского микроконтинента, Амалатской глыбы и Батеневского кряжа. Усл. обозн. см.рис. 11.

переходных. Это является дополнительным свидетельством в пользу предположения о сильно расчлененном рельефе дна бассейна накопления [Хераскова, Самыгин, 1992]. В целом, карбонатные отложения микроконтинентов накапливались в пределах мелководья при пассивном тектоническом режиме и отсутствии влияния на состав осадков продуктов гидротермальной и вулканической деятельности [Летникова, Гелетий, 2005; Летникова, Вещева, 2005; Летникова и др., 2006].

Распределение элементов-примесей указывает на то, что основными источниками сноса для этих отложений послужили породы основного и, в меньшей мере, ультраосновного состава (рис. 12). Подтверждением базитового состава субстрата, на котором при пассивном тектоническом режиме шло шельфовое карбонатонакопление, является ряд фактов. Тувино-Монгольский микроконтинент: 1. хромистые песчаники в нижних горизонтах боксонской серии и горлыкской свиты; 2. основной и ультраосновной состав субстрата для бокситов, входящих в состав боксонской серии (рис.13). На данной территории это породы Дунжугурского офиолитового комплекса, которые в предвендскую коллизию были надвинуты на Гарганскую глыбу [Беличенко, Летникова, и др., 1999; Кузьмичев, 2004]. Батеневский кряж : 1. оливин, серпентин, пироксен в нерастворимом остатке базальных слоев карбонатных пород.

Рис. 14. Распределение основных типоморфных элементов в карбонатных отложениях микроконтинентов (1 - вендских, 2 - кембрийских) и древних континентальных блоках (3- рифейских, 4 - вендских).

Амалатская глыба: 1. основной состав субстрата для высокоглиноземистых пород тилимской свиты ; 2. в терригенных породах якшинской свиты, ассоциирующих с карбонатными отложениями тилимской свиты, среди обломков отмечены хромит, лейсты плагиоклаза, серпентин. Источники сноса по геохимическим критериям для этих пород восстанавливаются как мафические породы островных дуг и океанических островов и находят много общего в распределении РЗЭ с образованиями офиолитового Байкало-Муйского пояса [Летникова, Вещева, 2005].

При сопоставлении распределения основных типоморфных элементов в карбонатных отложениях древних континентальных блоков и микроконтинентов прослеживается однотипность в их поведении (рис.14, рис.15), что свидетельствует о близких обстановках седиментогенеза в пределах мелководного шельфа при пассивном тектоническом режиме. Однако, для этих двух типов шельфовых комплексов очевидны различия в составе и характере распределения элементов-примесей. Эти отличия связаны с различной природой фундамента платформ, на которых происходило карбонатонакопление. Для отложений древних континентальных блоков основными питающими провинциями служили сиалические породы фундамента Сибирской платформы и Гарганской глыбы. Для венд-кембрийских субплатформенных отложений источниками сноса были продукты разрушения кристаллических образований офиолитового комплекса и/или энсиматических островных дуг - породы основной и, в меньшей мере, ультраосновной специализаций. Суждение о том, что субплатформенные шельфовые отложения накапливаются только на фундаменте, представленном породами континентальной коры, опровергаются исследованиями венд-кембрийского чехла трех изученных

(3- рифейских, 4 - вендских).

микроконтинентов, в фундаменте которых в достаточном количестве присутствуют комплексы пород основного и ультраосновного составов, послуживших питающими провинциями при формировании отложений этого чехла [Беличенко, Летникова и др., 1999].

Положение 2. В пределах океанических террейнов в кембрии на вулканических островах накапливались мелководные высокобариевые низкостронциевые карбонатные отложения хасуртннской свиты Джидинскои зоны и верхней части сорнинской свиты Батеневского кряжа. Более глубоководные отложення содержат большое количество терригенного обломочного материала и характеризуются вышекларковымн концентрациями основных тнпоморфных и примесных элементов за исключением Бг, Эп и Ве. Распределение элементов-примесей указывает на основной и, в меньшей мере, ультраосновной состав пород питающих провинций.

Одним из типичных представителей палеоокеанических блоков коры является Джидинский террейн, в его строении основное место занимают венд-раннепалеозонские офиолитовые и островодужные комплексы [Кузьмин и др., 1995; Альмухамедов и др., 1996]. Внутриплитовые вулканиты среди них образуют относительно компактную по составу группу пород, представленных базальтами и трахибазальтами. Геохимические особенности

этих магматических образований являются характерной чертой вулканитов океанических островов [Альмухамедов и др., 1993]. В Джидинской зоне внутриокеанические субщелочные базальты всюду ассоциируют с раннекембрийскими археоциатовыми и водорослевыми известняками хасуртинской свиты. В результате проведенных нами литологических исследований установлено, что они представляют собой мелководные осадки, накапливающиеся на вершинах океанических островов [Беличенко и др., 1996]. Большая часть карбонатных отложений формировалась в приповерхностных условиях мелководья на вершинах подводных гор. На их склонах и террасах накапливались обвально-оползневые грубообломочные и несортированные отложения гравитационно-оползневого происхождения. Основными компонентами их являлись обломки карбонатных пород с примесью глинистого, кремнистого и вулканогенного материала. Это позволяет объяснить присутствие мелководных карбонатных отложений среди пород ассоциации океанического дна, в том числе глубоководных кремнистых и глинистых осадков, и сделать вывод о практически синхронном их формировании в пределах одного осадочного бассейна.

При литолого-геохимических исследованиях карбонатных пород в пределах Джидинской зоны (p.p. Цакирка, Хасурта, Хохюрта, Биту-Джида, Оронгодой, Тологой и их междуречья) нами выделено два типа карбонатных отложений (микрофаций): мелководные и переходно-глубоководные (глубина относительная). Мелководные отложения Джидинской зоны содержат минимальные количества терригенной примеси относительно более глубоководных осадков данной структуры. Для них характерны невысокие содержания всех рассмотренных редких и рассеянных элементов за исключением Ва (рис. 16). Следует отметить очень низкие содержания Sr (в среднем не более 100 г/т) в изученных известняках, что является типичным для рифогенных образований [Юдович, 1981]. С другой стороны, отложения этого типа характеризуются очень высокими содержаниями Ва (с максимальными значениями до 2%). В шлифах четко видны зерна барита в мелкозернистой карбонатной массе при отсутствии прожилков. Это является свидетельством того, что аномально высокие концентрации Ва имели синседиментационную природу.

Переходно-глубоководные микрофации соответствуют склонам подводных гор, где значительную роль в формировании данных типов отложений играл обломочный материал, образовавшийся в результате эрозионного или тектонического разрушения подводных гор. Для этих микрофаций отмечаются вышекларковые содержания Ti, Mn, Zr, Ва и

Рис. 16. Сопоставление распределения основных типоморфяых элементов в карбонатных отложениях Джидинской зоны (микрофации:!- глубоководные (48 пр.), 2 - переходные (37 пр.), 3 - мелководные (74 пр.)) и сорнинской свиты (26 пр.).

нижекларковые 5 г (рис.16.). Питающие провинции карбонатных отложений Джидинской зоны были сложены породами основной (V, Си, Хп, Бс, У, N1)) и ультраосновной (Сг, N4, Со) специализаций (рис.17).

В результате проведенных региональных геохимических исследований карбонатных отложений впервые для данного региона в пределах океанического Джидинского террейна выделена региональная геохимическая бариевая аномалия с максимальными значениями 1-2% и средними - 4000-8000 г/т. Накопление бария происходило в мелководных лагунах на вершинах подводных гор. Барий в карбонатных породах образует собственный минерал - барит. Как известно, в современных металлоносных осадках океанов барит является главным носителем бария, который поступает в воды океана при разгрузке низкотемпературных гидротерм на удалении от осевых зон срединно-океанических хребтов совместно с Бе и Мп [Гурвич, 1998]. Ре2+ окисляется при более низких значениях ЕЬ, чем Мп2+, поэтому железо осаждается в непосредственной близости от источника, а марганец и далее барий - на удалении от него [Мейнард, 1985]. Также отмечено, что на осаждение Ва влияют биологические процессы, и его выпадение из раствора нередко происходит раздельно от двух вышеперечисленных элементов [Гурвич, 1998]. Именно с этой позиции нами и объясняется поступление Ва с низкотемпературными рудоносными гидротермами и дальнейшее осаждение этого элемента в

дистальных частях СОХ на удалении от источника поступления, казалось бы, вне связи с другими элементами металлоносных осадков.

Содержание РЗЭ в карбонатных отложениях Джидинской зоны изменяется от 17 г/т в мелководных до 170 г/т в глубоководных разностях. Это единственный из всех изученных карбонатных комплексов в обрамлении платформы, где для мелководных отложений характерна положительная Еи-аномалия (Еи/Еи*=1,1) и плоский тренд распределения РЗЭ (ЪН.ЕЕп/НКЕЕ=1,87) с отсутствием Се-аномалии (Сеп/Се*-1,008) (рис.18). От вмещающих фоновых известняков карбонатные баритсодержащие отложения отличаются значительно более высоким содержанием РЗЭ (320-410 г/т), увеличением доли легких лантаноидов относительно тяжелых (ЬКЕЕп/НЯЕЕп=2,57) и, вследствие этого, слабонаклонным трендом распределения РЗЭ, а также отрицательной Се аномалией (Сеп/Се*-0,69). Следует отметить, что баритсодержащие карбонатные отложения наследуют нехарактерную для морских осадков положительную Ей аномалию (Еи/Еи*- 1,4), что является типоморфной особенностью баритовых осадков, генетически связанных с гидротермами [Гурвич, 1998].

Проведенное сопоставление геохимических характеристик карбонатных отложений Джидинской зоны с другими изученными карбонатными комплексами в пределах южного обрамления Сибирской платформы позволило выделить еще один объект, соответствующий данным обстановкам накопления. Это отложения верхней части сорнинской свиты, выделенные нами из венд-кембрийского разреза енисейской серии, накапливавшейся в осадочном мелководном бассейне при пассивном тектоническом режиме [Летникова и др., 2006].

Отношение "Бг/^Бг в карбонатных породах верхней части сорнинской свиты варьирует в пределах 0.7081-0.7085 и характерно для карбонатов отлагавшихся в Мировом океане в самом конце венда и начале кембрия (590-530 млн. лет). Значения б13С вверх изменяются от +0,54%о до +3,71%ои устойчиво находятся в положительной части кривой, что хорошо согласуется с данными по стронциевой изотопии [Летникова и др., 2006] и находками мелкораковинной фауны [Козьмин, 2000, Терлеев и др., 2004].

Выше по разрезу залегают терригенно-вулканогенные отложения кутеньбулукской свиты. В пределах свиты повсеместно встречаются крупные глыбы массивных рифогенных известняков. Общее строение кутеньбулукской и верхней части сорнинской свиты указывает на накопление их в пределах подводного поднятия, где на мелководье накапливались рифогенные карбонатные отложения, а в отмельных лагунах

Рис.17. Сопоставление распределения элементов-примесей в карбонатных отложениях Джидинской зоны и верхней части сорнинской свиты. Усл. обзн. см. рис.16.

100т

Рис.18. Сопоставление распределения РЗЭ в карбонатных отложениях Джидинской зоны(2, 3, 4) и верхней части сорнинской свиты (1, 5).

1а Се

Ыс) Эт Еи в£) ТЬ Оу Но

УЬ 1и

отлагался тонкий глякисто-туфогенный материал. В связи с резким перепадом глубин у подножья возвышенности в достаточно глубоководных обстановках формировались грубообломочные отложения. Эти обстановки седиментогенеза в совокупности с геохимическими характеристиками вулканических образований [Козьмин, 2000], распространенных на данной территории, анологичны современным океаническим островам. Подтверждением этому являются также и геохимические характеристики карбонатных отложений верхней части сорнинской свиты, имеющие аналогичный тип распределения основных

типоморфных, примесных и РЗ элементов с таковыми Джидинской зоны (рис. 16,17,1 В).

В целом, на примере карбонатных отложений изученных структур -Джидинской зоны и Батеневского кряжа, для кембрийских карбонатных отложений океанических островов в пределах южного обрамления Сибирской платформы характерны: 1. два геохимических типа, характеризующие мелководные и переходно-глубоководные отложения. Наиболее геохимически «чистыми» с минимальным количеством терригенной и вулканомиктовой составляющей являются карбонатные отложения, которые накапливаются в мелководной обстановке на вершинах вулканических островов. Для них характерны значительно ниже кларковых содержания "Л, Zr, Мп, невысокие концентрации Б г, несмотря на то, что основная часть разреза сложена известняками, и превышающие в 50 и более раз кларк содержания Ва. Переходно-глубоководные карбонатные отложения содержат до 20 % терригенной и вулканогенной примеси, вследствие чего содержания всех рассмотренных элементов значительно выше кларка для карбонатных пород. Возможно, сопоставлять глубоководные отложения этого типа, содержащие большое количество терригенной примеси, с практически чистыми (1-3% примеси) карбонатными отложениями не совсем корректно, однако они являются индикаторными для данного геодинамического типа обстановок накопления. 2. Среди пород питающей провинции отсутствуют породы кислого состава и преобладают породы основной и, в меньшей мере, ультраосновной специализаций. 3. Для мелководных карбонатных отложений характерен плоский тренд распределения со слабо выраженной Ей положительной аномалией. Следует отметить, что подобный тип распределения резко отличается от всех прочих изученных карбонатных отложений в пределах северного сегмента Палеоазиатского океана и является типоморфным для отложений охеанических островов [Летникова, 2003].

Этот тип осадконакопления является индикаторным для океанических террейнов и приведенная схема ссдиментогенеза объясняет присугствие среди глубоководных комплексов, накапливающихся при активном тектоническом режиме, мелководных сингенетичных химически чистых карбонатных отложений.

Положение 3. В обрамлении Сибирской платформы в обстановках задуговых бассейнов происходило накопление карбонатных отложений, характерной особенностью которых являются высокостронциевые горизонты или региональные геохимические аномалии Б г, связанные с подводнымн поствулканическимн гидротермами в пределах бассейна седиментации. Характер распределения элементов-примесей в карбонатных отложениях задуговых бассейнов указывает на то, что при формировании осадков этого типа источниками материала были породы основного состава.

Основными геологическими критериями для выделения этих бассейнов являются следующие [Литогеодинамика.., 1998; Геодинамические..., 1989]: I. преимущественно базитовый тип коры; 2. двучленное строение осадочной толщи: нижняя - вулканогенно-осадочная, верхняя - осадочная; 3. присутствие древних вулканических построек наземного или подводного типа и, следовательно, продуктов поствулканической гидротермальной деятельности; 4. наблюдается быстрая смена фаций вкрест простирания и в этом же направлении уменьшается доля вулканогенного материала, то есть более глубоководные части разреза менее обогащены этой составляющей; 5. для многих задуговых бассейнов характерны обширные шельфы с активным карбонатонакоплением подобно обстановкам континентальной окраины. Конкретных террейнов, отвечающих обстановкам задуговых бассейнов в пределах северного сегмента Палеоазиатского океана, ранее не выделялось. Однако при анализе известных ранее геологических и изотопных [Боос, 1981; Бибикова и др., 1990; Котов и др., 1997; Федоровский, 1997; Осокин и др., 1989] и полученных нами геолого-геохимических данных все вышеперечисленные характеристики задуговых бассейнов находят отражение в геолого-геохимических особенностях карбонатных комплексов в обрамлении юга Сибирской платформы. В результате региональных геолого-геохимических исследований к отложениям задуговых бассейнов были отнесены нижнепалеозойские фаунистически охарактеризованные карбонатные отложения Хайт-Тиссинского междуречья, толтинской свиты (ранний палеозой) [Бутов, 1996; Босс, 1991] и метаморфизованные от зеленосланцевой до гранулитовой фаций метаморфизма образования икатской, баргузинской, хойготской, слюдянской, селенгинской, ольхонской, ангинской и цаган-забинской серий (Рис.1). Следует отметить, что для изученных карбонатных комплексов был получен очень ограниченный диапазон их геохимических составов на основе более 1100

анализов (Рис.19). Это указывает на то, что их накопление происходило в сходных физико-химических и геодинамических обстановках.

По своим геохимическим параметрам карбонатные отложения этого типа имеют значительное сходство в распределении ряда основных типоморфных и примесных элементов с одновозрастными шельфовыми субплатформенными толщами (рис.19). Для исследованных карбонатных комплексов отмечены нижекларковые содержания "Л, Мп, 7х. Наиболее обогащены этими элементами мелководные отложения, и по мере углубления бассейна наблюдается уменьшение их содержаний. Основные отличия наблюдаются в распределении Бг и Ва (рис.19). Эти элементы попадают в бассейн седиментации задуговых карбонатных отложений в результате поствулканической гидротермальной деятельности. Во всех вышеперечисленных стратиграфических подразделениях отмечаются высокостронциевые горизонты (в среднем 1000-2500 г/т, до 7000 г/т). Для карбонатных отложений Хайт-Тиссинского междуречья отмечена региональная геохимическая стронциевая аномалия со средними значениями 1500-6000 г/т и максимальными - 1,3 вес.%. Питающими провинциями для данных толщ являются породы основной и ультраосновной специализаций (рис.19).

Все эти стратиграфические подразделения образуют прерывистую полосу вдоль южного фланга Сибирской платформы и протягиваются более чем на 1000 км (Рис1). Ранее они не рассматривались совместно и, следовательно, относились к разным в геодинамическом и возрастном плане осадочным бассейнам.

Проведенный сравнительный геохимический анализ одновозрастных карбонатных отложений всех трех выделенных типов карбонатонакопления в северо-восточном сегменте Палеоазиатского океана показал значительные отличия в характере распределения основных типоморфных и примесных элементов среди них (таб.1, 2, рис.19, 20, 21), то есть полученные геохимические типы могут служить дополнительным критерием при корреляции и реконструкции обстановок накопления карбонатных комплексов, в том числе «немых» или метаморфизованных.

Положение 4. Для карбонатных отложений океанических островов характерен плоский тренд распределения КЕЕ (1ЖЕЕ/Н11ЕЕ<2), для отложений задуговых бассейнов слабонаклонный (ЬЛЕЕ/НКЕЕ от 4 до 2) и пологонаклонный для карбонатов древних континентальных блоков и микроконтинентов - (ЬКЕЕЛШЕЕ выше 4). Влияние гидротерм на состав карбонатного осадка открытого океанического бассейна прослеживается

по положительным Се и Ей аномалиям. Увеличение содержаний РЗЭ в карбонатных отложениях, при прочих равных условиях, происходит при повышенных концентрациях Мп в мелководных окислительных обстановках при незначительной скорости накопления.

Следующим шагом в исследованиях геохимических характеристик карбонатных отложений стало изучение распределения REE в трех выделенных типах - субплатформенном, задуговых бассейнов и океанических островов. Среди изученных пород были как практически неизмененные, так и метаморфизованные до амфиболитовой фации карбонатные отложения. Следует отметить, что при дальнейших преобразованиях карбонатных пород - метаморфических и метасоматических - редкоземельные элементы остаются немобильными и не участвуют в процессах массопереноса [Handerson, 1984; Мигдисов и др., 1994]. Ярким примером этого могут служить изученные нами карбонатные отложения икатской серии, представленные мраморизованными известняками. В целом, отложения содержат незначительное количество терригенной примеси и низкие концентрации редких и рассеянных элементов. Исключение составляют несколько проб, отобранных в правом борту реки Гарга ниже слияния с р. Подикат. В ряде проб обнаружены содержания РЬ до 550 г/т и Be - 150 г/т, что превышает кларк в 50 и 1500 раз соответственно. При петрографических исследованиях этих карбонатных отложений в шлифах в достаточно большом количестве были встречены микроклин и мусковит, т.е. данные породы были интенсивно подвергнуты вторичным гидротермальным изменениям, но при этом концентрации РЗЭ и характер их распределения остались аналогичными вмещающим неизмененным карбонатным отложениям икатской серии [Летникова, 2003, 2004 ].

Содержания REE в карбонатных породах южного обрамления Сибирской платформы колеблются в интервале от 2,5 до 70 г/т. С увеличением доли обломочного материала возрастает доля LREE, а с ее уменьшением падает общее содержание REE, но возрастает доля HREE (рис.22)[Мигдисов и др., 1994]. Не последнюю роль здесь также играют подводные гидротермы, которые способствуют обеднению осадка LREE за счет их осаждения на гидроокигидратах железа и марганца [Дубинин, 2006]. Таким образом, вариации в отношениях LREE к HREE отражают физико-химические и геодинамические особенности обстановок седиментогенеза. Так, отношение LREE/HREE в субплатформенных отложениях юга Сибири выше 4; для пород активной континентальной

J.RF.F*

Рис. 23. Вариации отношения LREE/HREE в карбонатных отложениях различных геодинамических обстановок южного обрамления Сибирской платформы.

окраины это отношение LREE/HREE изменяется от 4 до 2, а для осадков океанических островов оно менее 2 (рис.23).

Среди изученных нами осадочных комплексов наиболее высокие значения REE отмечены для мелководных образований боксонской и байкальской серий, отличительной особенностью которых является присутствие рассеянных вкраплений и стяжений окислов железа и марганца (рис. 24), указывающих на повышенный окислительный потенциал среды накопления. Напротив, для глубоководных марганцевых руд Икатского месторождения, скорость накопления которых была достаточно высокой [Гурвич, 1998], аномально высоких содержаний REE не отмечается. Таким образом, высокие концентрации редкоземельных элементов, а также марганца и железа в мелководных карбонатных отложениях с минимальными содержаниями терригенной примеси могут свидетельствовать о низкой скорости седиментогенеза.

Практически для всех изученных образцов характерен Еи-минимум. Лишь для мелководных отложений океанических островов отмечается небольшая положительная аномалия (Eu/Eu* = 1.105) (рис. 18).Как упоминалось выше, для баритов Джидинской зоны и Батеневского кряжа, приуроченных к вершинам гайот, типичен ярко выраженный Еи-максимум, генетически связанный с подводными гидротермами [Летникова, 2006]. Другим элементом, способным переходить в раствор, является Се. Для него свойственно окисление до четырехвалентного состояния и перераспределение из осадка в морскую воду. Для части карбонатных отложений южного обрамления Сибирской платформы отмечена

отрицательная Се-аномалия. Это связывают с подводными гидротермами, когда в результате этого процесса в бассейн седиментации в большом количестве поступают гидроксофосфаты Fe и окислы Мп, которые способствуют осаждению Се [Гурвич, 1998], т.е. Се-максимум в осадке свидетельствует о влиянии на состав отложений элементов, привносимых гидротермами. Этот механизм прослеживается для марганцевых руд и вмещающих карбонатных отложений икатской и цаган-забинской серий в пределах древних задуговых бассейнов. Так, для вмещающих отложений отмечен слабый Се-минимум (Се/Се* 0,42-0,44), а для Мп-руд характерен Се-максимум (2,4-2,8). Содержания Се (65 г/т) в рудах Икатского месторождения резко преобладают над всеми другими REE и содержаниями этого элемента во вмещающих карбонатных породах (Се -1,84 г/т). Для карбонатных отложений базальных горизонтов байкальской серии также характерно наличие Се-максимума (Се/Се*- 1,62-1,68), но аномальное поведение данного элемента в этом случае объясняется накоплением в застойных лагунах при анаэробных обстановках седиментогенеза [Летникова и др., 2005]. Для остальных карбонатных отложений южного складчатого обрамления Сибирской платформы Се аномалии не выявлены (0,8<Се/Се* < 1,05).

В целом, полученные результаты свидетельствуют о целесообразности использования REE в карбонатных отложениях при корреляциях и геодинамических реконструкциях.

Заключение

1. На основе анализа полученных геолого-геохимических характеристик карбонатных отложений в южном обрамлении Сибирской платформы можно выделить следующие типы геодинамических обстановок, благоприятных для накопления карбонатных отложений - рифейские и венд-кембрийские субплатформенные, раннепалеозойские задуговых бассейнов и раннекембрийскне океанических островов (гайот).

2. Изменение обстановок карбонатонакопления во времени связано с процессами эволюции Палеоазиатского океана. Так, в рифее в юго-западной краевой части Сибирской платформы и на небольших изолированных террейнах с корой континентального типа (Гарганская глыба) происходило накопление мелководных шельфовых карбонатных отложений, геохимическими особенностями которых является вышекларковое содержание Zr и Ва, а также элементов кислой специализации - Pb, Sn, Zn и Ве. В венде в юго-восточной краевой части Сибирской платформы формировались схожие в литологических и

геохимических особенностях с рифейскими карбонатные шельфовые осадки пассивной континентальной окраины. В венде на вновь созданных составных террейнах (Тувино-Монгольском, Батеневском и Амалатском) начинается накопление шельфовых отложений, также отвечающих субплатформенным характеристикам. Для нижних частей разреза характерны вышекларковые содержания Мп, N1, Со, Бс. Выше по разрезу наблюдается уменьшение содержаний всех основных типоморфных и примесных элементов, и эти отложения из всех изученных являются наиболее химически чистыми. В раннем палеозое в обрамлении Сибирской платформы в обстановках задуговых бассейнов происходило накопление осадочно-вулканогенных толщ. Карбонатные отложения, входящие в их состав, при близких геохимических харктеристиках с одновозрастными субплатформенными отложениями отличаются повышенными содержаниями Ва и очень высокими концентрациями 5г. В кембрии в пределах островодужных террейнов на вулканических постройках формировались мелководные карбонатные микроплатформы гайоты). Их мелководная часть обогащена Ва (до 2 %), а более глубоководные разности содержат в достаточно большом количестве терригенную примесь и резко отличаются от всех выделенных типов вышекларковыми содержаниями практически всех основных типоморфных и примесных элементов за исключением элементов-примесей кислой специализации - РЬ, Бп, Ве.

Список основных работ по теме диссертации.

Летникова Е.Ф., Гладкочуб Д.П. Петрохимическая характеристика и условия образования карбонатных пород Приольхонья //Геология Восточной Сибири. Иркутск: ИЗК, 1993. С.27-36.

Летникова Е.Ф. Геохимические критерии карбонатных толщ Юго-Восточного Саяна, сформировавшихся в различных геодинамических обстановках //Тектоника осадочных бассейнов Северной Евразии. Мат. сов. Москва: МГУ, 1995. С. 97-99.

Беличепко В.Г., Гелетий Н.К., Летникова Е.Ф. Карбонатные отложения островодужных серий венда-кембрия Джидинской зоны (Восточная Сибирь) // Доклады Академии Наук. 1996. №1 С. 78-81

Летникова Е.Ф.. Гелетий Н,К. Геохимические особенности карбонатонакопления чехла Гарганской глыбы (юго-восточная часть Восточного Саяна)//Геология и геофизика. 1997. Т.38. №10. С.1614-1619

Летникова Е.Ф., Беличенко В.Г. Геодинамическая модель накопления чехла Тувино-Монгольского микроконтинента (на основе геохимических данных) И Геодинамика, принципы и методы палеотектонических реконструкций на примере

складчатых поясов Центральной Азии. Мат. сов. Ташкент: Государственный университет. 1997. С. 55-57.

Летникова Е.Ф. Геохимические особенности седиментогенеза карбонатных толщ Приольхопья //Геология, петрология, металлогения метаморфических и магматических комплексов Восточной Сибири. Иркутск: ИГУ, 1998. С.98-114.

Летникова Е.Ф., Беличенко В.Г. Хемостратиграфия карбонатных толщ как дополнительный метод решения геодинамических задач (на примере южного складчатого обрамления Сибирской платформы). //Тектоника, геодинамика и процессы магматизма и метаморфизма. М.: ГЕОС, 1999, т. 1, с. 365-368.

Беличенко В.Г., Летникова Е.Ф., Гелетий Н.К. Геологические особенности карбонатных отложений чехлов Тувино-Монгольского микроконтинента.// Доклады РАН, 1999, т. 364, № 1, с. 80-83.

Покровский Б.Г., Летникова Е.Ф., Самыгин С.Г. Изотопная стратиграфия боксонской серии, венд - кембрий Восточного Саяна. //Стратиграфия. Геологическая корреляция, 1999, т. 7, № 3, с. 23-41.

Летникова Е.Ф. Использование геохимических особенностей карбонатных отложений при реконструкциях обстановок седиментогенеза в складчатых поясах. //Эволюция осадочных бассейнов и закономерности их строения. Екатеринбург: Ин-т геологии и геохимии УрО РАН. 2000. с. 195-199

Летникова Е.Ф., Школьник С.И. Осадочные серии северного сегмента Палеоазиатского океана и их роль в террейновом анализе. //Общие вопросы тектоники. Тектоника России. Мат. сов. М.: Геос. 2000. с. 301-304.

Летникова Е.Ф. Использование геохимических данных при изучении осадочных пород //Интерпретация геохимических данных. Под ред. Е.В.Склярова. М.: Иитермет- инженеринг, 2001, с.102-134.

«Assembly and breakup of Rodinia supercontinent: evidence from South Siberia (Guidebook Workshop IGCP-440)» //Sklyarov E.V., Gladkotchoub D.P., Donskaya T.V., Mazukabzov A.M., Stanevich A.M., Belichenko V.G., Letnikova E.F., Khain E.V., Kuzmichev A.B., Konstantinov K.M., Bragina A.A. Irkutsk, 2001. 138 p.

Летникова Е.Ф. Использование геохимических характеристик хсмоорганогенных отложений при реконструкциях особенностей седиментогенеза в складчатых поясах. //Осадочные бассейны Урала: закономерности строения и минерагения. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН. 2001. с.195-199.

Летникова Е.Ф. Геохимические типы обстановок карбонатонакопления северного сегмента Палеоазиатского океана //Литология и нефтегазоносность карбонатных отложений. Материалы Второго Всероссийского литологического совещания. Сыктывкар: Геопринт. 2001. С. 42-43

Летникова Е.Ф., Донская Т.В., Школьник С.И. О северной границе Тувино-Монгольского микроконтинента. //Доклады РАН. 2002. Т.382. №2. С.238-241

Летникова Е.Ф. Использование геохимических характеристик карбонатных пород при палеогеодинамических реконструкциях. //Доклады РАН. 2002. Т.385. №5.0.672-676

Летникова Е.Ф. Распределение РЗЭ в карбонатных отложениях различных геодинамических типов (на примере южного складчатого обрамления) //ДАН. 2003. т.393. №2, С. 235-241

Летникова Е.Ф., Вещева C.B. Критерии диагностики венд-кембрийских осадочных комплексов чехлов микроконтинентов северного сегмента Палеоазиатского океана //Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса. От океана к континенту. Мат. сов. 2003. Иркутск: ИГ СО РАН. С.154-157

Кузнецов А.Б., Анисимова С.А., Мельников H.H., Гелетий Н.К., Дольник Т.А., Летникова Е.Ф. Изотопная хемостратиграфия байкальской серии юго-западного Прибайкалья: предварительные данные //Изотопная геохронология в решении проблем геодинамики и рудогенеза Санкт-Петербург: ИГГД СО РАН. 2003. с.233-236

Летникова Е.Ф. Геохимия и минерагения карбонатных комплексов северного сегмента Палеоазиатского океана как отражение геодинамических обстановок их формирования //Карбонатные осадочные последовательности Урала и сопредельных территорий: седименто- и литогенез, минерагения. Матер, совещ. Екатеринбург: Изд. ИГГ УрО РАН. 2004. с.

Летникова Е.Ф., Кузнецов А.Б., Вещева C.B. Результаты геохимических и изотопных исследований отложений байкальской серии - сходства и расхождения с биостратиграфическими и историко-геологическими методами //Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Матер, сов. Иркутск: ИЗК СО РАН. 2004

Летникова Е.Ф., Вещева C.B. Критерии диагностики карбонатных комплексов океанических островов (на примере Джидинской зоны) //Эволюция тектонических процессов в истории Земли. Матер, тектонического совещания. 2004. Новосибирск: «Гео». с.293-296

Летникова Е.Ф., Гелетий Н.К. Карбонатные отложения венд-кембрийского чехла Тувино-Монгольекого микроконтинента: литолого-геохимическая корреляция и особенности седиментогенеза //Литология и полезные ископаемые. 2005. №2 с.167-177

Летникова Е.Ф. Геохимическая специфика карбонатных отложений различных геодинамических обстановок северо-восточного сегмента Палеоазиатского океана //Литосфера. 2005. №1. с.70-81

ЛетниковаЕ.Ф., Вещева C.B. Геохимическая специфика осадочных комплексов Баргузинского террейна как отражение геодинамических обстановок их

седиментогенеза //Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Матер, сов. Иркутск: ИЗК СО РАН. 2005. с.29-32

Летникова Е.Ф., Танькин М.С., Терлеев A.A. Первые результаты геохимических и изотопных исследований карбонатных отложений Батеневского кряжа //Мат. IV Всероссийского литологического совещания «Осадочные процессы - седиментогенез, литогенез, руцогенез» Москва. 2006. с.352-354

Летникова Е.Ф. Распределение РЗЭ в раннепалеозойских марганцевых рудах и барийносных отложениях северного части Палеоазиатского океана //Материалы XVI Международной школы по морской геологии. Москва. 2005. с.285-286

Летникова Е.Ф., Кузнецов А.Б., Вещева C.B., Ковач В.П. Вендская пассивная континентальная окраина юга Сибирской платформы: геохимические, Sm-Nd и Sr-изотопные свидетельства //ДАН. 2006. т.409. №2. С.818-823.

Маслов A.B., Летникова Е.Ф., Ножкин А.Д., Подковыров В.Н., Крупенин М.Т., Туркина О.М., Ронкин Ю.Л., Гареев Э.З., Дмитриева Н.В. Глинистые сланцы рифея южного Урала, Учуро-Майского регионов и Енисейского кряжа: основные литогеохимические характеристики //Литологические аспекты геологии слоистых сред. Мат. сов. 2006. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН. С. 175-183

Кузнецов А.Б.., Летникова Е.Ф., Постников A.A., Терлеев A.A., Гелетий Н.К., Вещева C.B. Sr-изотопная хемостратиграфия карбонганых отложений Центральной Азии: предварительные данные //Геодинамическая эволюция, литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса. Мат.сов. 2006. Иркутск: ИЗК СО РАН. т.1. с.192-193

Летникова Е.Ф., Кузнецов А.Б., Туркина О.М., C.B. Вещева, Ронкин Ю.Л., Максимова И.А. Геохимическая и изотопная (Sr и Sm-Nd) характеристика докембрийских отложений Тувино-Монгольского массива //Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континету). Иркутск: ИЗК СО РАН. 2007. т.1. с 148-150.

Вещева C.B., Туркина О.М., Летникова Е.Ф., Ронкин ЮЛ. Геохимические и Sm-Nd изотопные характеристики неопротерозойских терригенных отложений Тувино-Монгольского массива // ДАН. 2008.-T.418. №4

Технический редактор О.М.Вараксина

Подписано к печати 22.11.2007 Формат 60x84/16. Бумага офсет №1. Гарнитур Тайме. Офсетная печать.

Печ. л. 1,9. Тираж 110. Заказ 278

НП АИ «Гео», 630090, Новосибирск, пр-т ак. Копиога, 3

Таблица 1. Средние содержания (г/т) основных типоморфиых элементов в карбонатных отложениях различных геодинамических обстановок южного обрамления Сибирской платформы. Примечание: 1 - вышекларковые концентрации, 2 - содержания элементов близкие к кларку, 3 -нижкларковые, * - наряду с высокими содержаниями, для отложений этого типа отмечены нижекларковые содержания Эг. Кларк (г/т) элементов для карбонатных пород приведен по А.А.Беусу [Перельман, 1979].

Типы обстановок Сг К| Со V Си РЬ Бп '¿п Ве У ыь № Яс

Субплатформенные древних континентальных блоков, Я :_±::: ;( 11 - 11 • |Г20~ ш По" 5 -444+ ш 12 н.о. н.о. Н.О.

Субплатформенные древних континентальных блоков, V 2 »X: т ■¿I ►уХ: И.О. ^058)3 5,1 2,8 8,8 гШЙ Ж]

14,2- ЯП 1 9_\

Субплатформенные микроконтинентов, V ; = :: ±Г 3 4,5 0 13 0 1,1 1,9

-1 1714. .1 1 "-ГТ ! 39 Ц -Ц 4 !-■

Субплатформенные микроконтинентов, С Чт ш —1——[ "ТГГ

6 Ш: м 2,4 4,5 и 8,8 0 1,1 1,9 2

Задуговых бассейнов +1 И 1 --н- 2,4 '¡тН1 4,5 0 12 0 6 1 2,4 1,9

-Л 10,6! 1 Я и я 1

4-1441

Океанических островов, мелководные 6 Р 12 1,8 0 15 0 1,2 1,4 Р 1,5

Океанических островов, глубоководные в »з 24 6,3 0 82 0 -ШТ у] З0>3 ш-л

Кларк 11 2 0,1 20 4 9 0,1 20 0,1 30 2 3

Таблица 2. Средние содержания (г/т) элементов-примесей в карбонатных отложениях различных геодинамических обстановок южного обрамления Сибирской платформы. Усл. обозн. см. табл. 1.

Возраст, млн. лет

Рис. 6. Изотопный состав стронция в карбонатных отложениях байкальской серии (А) и иркутной и шунтарской свит (В) в сравнении с кривой эволюции 878г/868г в неопротерозойском океане [по Кузнецову и др., 2003].

Условные обозначения: 1. кривая эволюции 875г/868г в неопротерозойском океане; 2. граница 878г/868г отношений в наименее измененных карбонатных породах; 3. возрастной интервал, соответствующий времени накопления карбонатных отложений байкальской серии.

Рис.9. Изотопный состав стронция в карбонатных отложениях боксонской и енисейской серий в сравнение с кривой эволюции "'Яг/^'Бг в неопротерозойском океане [по Кузнецову и др., 2003]. Условные обозначения: 1. кривая эволюции 87>8г/х''8г в неопротерозойском океане; 2. граница х'8г/'"'8г отношений в наименее измененных карбонатных породах; 3. возрастной интервал, соответствующий времени накопления карбонатных отложений боксонской и енисейской серий.

S C(PDB)

боксонская серия

S,3C(PDB)

-4 0+4

енисейская серия

Рис. 13. Диаграмма средних составов бокситов, развивающихся по различным типам пород [8сЬе11шапп, 1986] и бокситов боксонской серии.

Рис.10. Сопоставление изотопного состава углерода карбонатных отложений боксонской и енисейской серий с обобщенной кривой (Brasier et. al., 2000; Jacobsen, Kaufman, 1999) вариации изотопного состава углерода в морской воде в венде-раннем кембрии

Рис. 19. Распределение основных типоморфных и примесных элементов в карбонатных отложениях задуговых бассейнов (!) и одновозрастных субплатформенного типа (2).

Рис. 20. Распределение основных типоморфных и примесных элементов в карбонатных отложениях задуговых бассейнов (1) и мелководных (2) и глубоководных (3) карбонатных породах океанических островов.

Мп,

2000 1800

Рис. 2^. Зависимость содержания РЗЭ от концентрации Мп в карбонатных отложениях боксонской серии.

Рис. 21. Распределение основных типоморфных и примесных элементов в карбонатных отложениях океанических островов (1) и одновозрастных отложений субплатформенного типа (2).

Рис. 22. Редкоземельный спектр хемогенных карбонатных отложений улунтуйской свиты, отражающий значительный вклад в его формирование морской воды.

Рис. 2. Тренд распределения REE в породах байкальской серии, гнейсо-гранитов приморского комплекса и PAAS.

Условные обозначены. Голоустенская свита: 1 - алевролит, 2 - кварцевый песчаник, 3

- мелкозернистый песчаник, 4,5 - карбонатные породы; качергатская свита: 6 -алевропелит, 7 - песчанистый туффит; 8 - гнейсо-гранит приморского комплекса; 9

- PAAS.

Рис. 3. Диаграмма для реконструкции источников сноса [Тейлор и др., 1988] для терригенных отложений байкальской серии.

Условные обозначения: голоустенская свита: 1 -алевролиты, 2 - мелкозернистые песчаники, 3 -крупнозернистые песчаники; качергатская свита: 4 -лититы, 5 - аркозы, 6 - алевропелиты, 7- песчанистые туффиты, 8 - туффиты.

sNd

Рис. 4. Модельный возраст терригенных отложений

неопротерозойских отложений Енисейского кряжа [Ножкин и др., 2006]. байкальской и окинской серий на основе Sm/Nd изотопных данных.

500

1000

1500

Т, млн лет

^Енисейский кряж

1.8-2.5 млрд.лет д Байкальская серия

1.9-2.6 млрд.лет Окинская серия

А и хайсуинская свита 1.5-2.3 млрд.лет

2000

2500

Рис. 5. Распределение РЗЭ в терригенных отложениях окинской серии (1-4) и хайсуинской свиты (5-6), и породах потенциальных

источников сноса гнейсограниты Гарганской глыбы (7) и вулканиты сархойской серии (8).

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Летникова, Елена Феликсовна

ВВЕДЕНИЕ

Глава1. МЕТОДИКА ГЕОХИМИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД

Глава 2. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ШЕЛЬФОВЫХ КАРБОНАТНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ЮГА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ И МИКРОКОНТИНЕНТОВ В ЕЕ ОБРАМЛЕНИЕ

2.1. Карбонатные отложения юга Сибирской платформы (байкальская серия)

2.1.1. Геологические особенности строения байкальской серии

2.1.2. Проблемы возраста отложений байкальской серии

2.1.3. Геохимические и изотопные характеристики терригенных отложений байкальской серии

2.1.4. Геохимические особенности карбонатных отложений байкальской серии

2.2. Карбонатные отложения юго-западной части Сибирской платформы (шунтарская свита, Енисейский кряж)

2.2.1. Геологические особенности строения Енисейского кряжа и изотопно-геохимические характеристики его неопротерозойских терригенных отложений

2.2.2. Геохимические и изотопные характеристики карбонатных отложений шунтарской свиты Енисейского кряжа

2.3. Рифейские карбонатные отложения чехла Тувино-Монгольского массива

2.3.1. Геологические особенности строения Тувино-Монгольского массива и изотопно-геохимические характеристики его неопротерозойских терригенных отложений

2.3.2. Геохимические особенности карбонатных отложений рифейского чехла Тувино-Монгольского массива (иркутная свита)

2.4. Венд-кембрийские карбонатные отложения чехла Тувино

Монгольского микроконтинента

2.4.1. Геологические особенности строения венд-кембрийского чехла 93 Тувино-Монгольского микроконтинента

2.4.2. Окинская структурно-формационная зона. Боксонская серия 96 (геологическое строение и литологические особенности)

2.4.3. Возраст карбонатных отложений боксонской серии на основе 100 изотопной стратиграфии

2.4.5. Геохимическая характеристика карбонатных отложений 107 боксонской серии

2.4.6. Ильчирская структурно-формационная зона. 116 Горлыкская и араошейская свиты. Геологическое строение и литологические особенности

2.4.7. Геохимическая характеристика карбонатных отложений 11В Ильчирской структурно-формационной зоны

2.4.8. Литолого-геохимическая корреляция венд-кембрийских 128 карбонатных отложений Тувино-Монгольского микроконтинента

2.5. Карбонатные отложения Батеневского кряжа (енисейская 131 серия)

2.5.1. Стратиграфия неопротерозойских осадочных комплексов юга 131 Батеневского кряжа (хр. Азыр-Тал)

2.5.2.Геохимические особенности карбонатных отложений 141 енисейской серии

2.6. Карбонатные отложения венд-кембрийского чехла 148 Амалатской глыбы (Витимское плоскогорье)

2.6.1. Геологические особенности кембрийских отложений чехла 148 Амалатской глыбы (Витимское плоскогорье)

2.6.2. Геохимические характеристики терригенных пород якшинской 155 свиты

2.6.3. Геохимические особенности карбонатных отложений 160 тилимской свиты

Глава 3. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КАРБОНАТОНАКОПЛЕНИЯ В ПРЕДЕЛАХ ОКЕАНИЧЕСКИХ ОСТРОВОВ СЕВЕРНОГО СЕГМЕНТА ПАЛЕОАЗИАТСКОГО ОКЕАНА

3.1. Геологические особенности строения Джидинской зоны

3.2. Общая характеристика карбонатных отложений Джидинской зоны

3.3. Геохимические особенности карбонатных отложений Джидинской зоны

3.4. Геологические особенности строения венд-кембрийских осадочно-вулканогенных комплексов юга Батеневского кряжа

3.5. Геологические и изотопные характеристики карбонатных отложений верхней части сорнинской свиты

3.6. Геохимические особенности карбонатных отложений верхней части сорнинской свиты

Глава 4. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КАРБОНАТНЫХ

ОТЛОЖЕНИЙ ЗАДУГОВЫХ БАССЕЙНОВ ЮЖНОГО ОБРАМЛЕНИЯ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ

4.1. Карбонатные породы метаморфических комплексов 194 Слюдянки и Приольхонья, толтинской свиты южного обрамления Сибирской платформы

4.1.1. Особенности строения метаморфических комплексов 194 Слюдянки и Приольхонья, толтинской свиты южного обрамления

Сибирской платформы

4.1.2. Геохимические особенности карбонатных пород 198 метаморфических комплексов Слюдянки и Приольхонья, толтинской свиты южного обрамления Сибирской платформы

4.2. Карбонатные отложения Хайт-Тиссинского междуречья юго 209 восточной части Восточного Саяна

4.2.1. Геохимические особенности карбонатных отложений Хайт

Тиссинского междуречья

4.3. Геохимическая специфика карбонатных отложений 220 баргузинской, икатской, гаргинской серий Витимского плоскогорья

Глава 5. СОПОСТАВЛЕНИЕ ГЕОХИМИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК КАРБОНАТНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ЮЖНОГО СКЛАДЧАТОГО ОБРАМЛЕНИЯ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ

5.1. Геохимические характеристики субплатформенных карбонатных 225 комплексов

5.2. Геолого-геохимические характеристики карбонатонакопления в 234 обстановках задуговых бассейнов

5.3 .Геохимические характеристики карбонатных отложений океанических островов (гайот)

5.4. Геодинамическая интерпретация геохимических характеристик 243 карбонатных отложений южного обрамления Сибирской платформы

5.5. Распределение РЗЭ в карбонатных отложениях различных 246 геодинамических типов южного обрамления Сибирской платформы ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геохимические типы карбонатных отложений южного обрамления Сибирской платформы"

Актуальность исследований

Карбонатные отложения широко распространены в пределах Палеоазиатского океана, с существованием которого связывают основную эпоху рифей-нижнепалеозойского осадконакопления в южном складчатом обрамлении Сибирской платформы [Беличенко и др., 1994]. Практически на всех стадиях эволюции океана возникали благоприятные условия для карбонатонакопления. Карбонатные отложения накапливались в различных мелководных обстановках, и лишь небольшая часть карбонатных илов отлагалась в относительно глубоководных условиях океанического дна. В результате поздних коллизионных процессов в обрамлении Сибирской платформы близкие по возрасту карбонатные толщи, накопившиеся в сходных фациальных обстановках, но в бассейнах различной геодинамической природы, были сближены в пространстве и на основе традиционных методов исследований осадочных пород подчас неразделимы. Во многом это обусловлено конвергентностью ряда литологических признаков пород, а также сходным набором содержащихся в них органических остатков или полным их отсутствием. Кроме этого, часть осадочных комплексов, в том числе и карбонатных, регионально метаморфизована в пределах от зеленосланцевой до гранулитовой фаций. Таким образом, для карбонатных отложений данного региона представляются достаточно актуальными проблемы выяснения их генезиса и принадлежности к определенным типам осадочных бассейнов. В столь сложной ситуации весьма актуален поиск дополнительных критериев, способных повысить информативность карбонатных отложений и сделать их более востребованными для решения задач геологического и геодинамического плана. Одним из способов решения этого вопроса является геохимическое исследование карбонатных отложений, накапливающихся в обстановках осадочных бассейнов определенного геодинамического типа, и выявление их диагностических геохимических особенностей. Как это ни покажется странным, но до сих пор подобных исследований в мировой практике, в том числе и в России, не проводилось.

Целью данного исследования является разработка .методической основы геохимической диагностики карбонатных комплексов различных геодинамических обстановок седиментогенеза.

Основными задачами при этом стали: 1. реставрация физико-химических особенностей седиментогенеза карбонатных отложений различной степени метаморфизма определенных геодинамических типов обстановок осадконакопления;

2. определение петрогенетического типа доминирующих и второстепенных источников питающих провинций;

3. выделение геохимических типов карбонатных комплексов определенных геодинамических обстановок.

Объектами исследования послужили карбонатные комплексы южного обрамления Сибирской платформы, природа образования которых обосновывалась их геологическими и литологическими особенностями, подкреплялась изотопно-геохимическими данными по терригенным отложениям этого осадочного бассейна и магматическим образованиям. Это карбонатные отложения краевых частей Сибирской платформы - байкальская серия, V (Южное Прибайкалье), шунтарская свита, Я (Енисейский кряж), РЯз и У-С карбонатные чехлы микроконтинентов -Тувино-Монгольского (боксонская серия, иркутная, горлыкская, араошейская свиты), Батеневского (чарыштагская, биджинская, мартюхинская, сорнинская, бродовская, боградская свиты) и Амалатского (тилимская свита); € отложения Джидинской зоны (хасуртинская свита), карбонатные толщи различной степени метаморфизма в складчатом обрамлении Сибирской платформы — слюдянская, ольхонская, ангинская, цаган-забинская, баргузинская серии, хойготская, икатская, толтинская свиты и отложения Хайт-Тиссинского междуречья. Фактический материал

В работе использованы материалы автора, собранные им в процессе полевых работ 1993-2006 гг. в южном обрамлении Сибирской платформы. Каменный материал по слюдянской серии Южного Прибайкалья был любезно предоставлен к.г.-м.н. Л.З.Резницким, по араошейской свите Тункинских гольцов - д.г.-м.н. В.Г.Беличенко.

В работе использовано более 2100 количественных спектральных (Со, Сг, V, Бс, Си, 8п, РЬ, Ве) и рентгенофлуоресцентных СП, Мп, Бг, Ва, Ъх, Ъъ, У, №>, Из) анализов, 50 анализов РЗЭ, а также результаты совместных исследований по изотопии Бг, О и С карбонатных пород (А.Б.Кузнецов (ИГГД РАН), Б.Г.Покровский (ГИН РАН)) и геохимии и Бт-Ш систематике терригенных отложений (С.В.Вещева (ИЗК СО РАН), Ковач В.П. (ИГГД СО РАН), Ю.Л.Ронкин (ИГГ УрО РАН)). Изучено более 2500 шлифов карбонатных и 460 терригенных пород. Анализы проводились в аналитических лабораториях ИЗК СО РАН, ГИН СО РАН, ГИН РАН, ИГГД РАН, ИГГ УрО РАН и ОИГГМ СО РАН.

В основу диссертации положены результаты работы автора в Институте земной коры СО РАН и Институте геологии и минералогии СО РАН в рамках выполнения исследований по планам НИР, грантам РФФИ и Интеграционным проектам СО РАН. Научная новизна работы

Методика геохимической диагностики и корреляции карбонатных отложений, основанная на многомерных связях широкого спектра микроэлементов, является оригинальной. Для карбонатных толщ южного обрамления Сибирской платформы она применена впервые, как геохимическое и изотопное изучение осадочных толщ в целом. На основе этой методики с привлечением геологических и геодинамических критериев среди осадочных комплексов южного обрамления Сибирской платформы, Тувино-Монгольского, Хамардабанского, Тункинского, Джидинского, Ольхонского, Баргузинского, Амалатского, Икатского, Хамсаринского, Батеневского террейнов были выделены три геохимических типа карбонатных отложений, накапливавшихся в различных геодинамических обстановках - субплатформенных, задуговых бассейнов и океанических островов (гайот). Данное исследование является пионерным в интерпретации геохимических характеристик карбонатных комплексов, формирующихся в различных геодинамических типах осадочных бассейнов. Практическая значимость работы

Полученные геохимические и изотопные характеристики карбонатных отложений южного обрамления Сибирской платформы позволят более корректно проводить расчленение и корреляцию карбонатных толщ при геологосъемочных, стратиграфических и тематических работах. Геохимические данные помогут прогнозировать конкретные типы полезных ископаемых в зависимости от особенностей накопления карбонатных отложений. Основные защищаемые положения

1. Субплатформенные карбонатные отложения древних континентальных блоков — байкальская серия, шунтарская и иркутная свиты и микроконтинентов (Тувино-Монгольского, Батеневского и Амалатского) отлагались в мелководных обстановках и имеют однотипный характер распределения основных типоморфных элементов ("П, Мп, Ъх, 8г, Ва), при более высоких концентрациях 7х в отложениях древних континентальных блоков. Карбонатные породы континентальных блоков накапливались на сиалических породах фундамента древних платформ, а микроконтинентов - на мафических породах островных дуг и офиолитовых комплексов, что объясняет отсутствие в карбонатных отложениях микроконтинентов элементов кислой специализации (Ве, Бп).

2. В пределах океанических террейнов в кембрии на вулканических островах накапливались мелководные высокобариевые низкостронциевые карбонатные отложения хасуртинской свиты Джидинской зоны и верхней части сорнинской свиты Батеневского кряжа. Более глубоководные отложения содержат большое количество обломочного материала и характеризуются вышекларковыми концентрациями основных типоморфных и примесных элементов за исключением вг, Бп и Ве. Распределение элементов-примесей указывает на основной и, в меньшей мере, ультраосновной состав пород питающих провинций.

3. В обрамлении Сибирской платформы в обстановках задуговых бассейнов происходило накопление карбонатных отложений, характерной особенностью которых являются высокостронциевые горизонты или региональные геохимические аномалии Бг, связанные с подводными поствулканическими гидротермами. Характер распределения элементов-примесей в карбонатных отложениях задуговых бассейнов указывает на то, что питающими провинциями для них послужили породы основного состава

4. Для карбонатных отложений океанических островов характерен плоский тренд распределения РЗЭ (Ь11ЕЕ/НКЕЕ<2), для отложений задуговых бассейнов слабонаклонный (2<Ы1ЕЕ/1-ШЕЕ<4) и пологонаклонный для карбонатов древних континентальных блоков и микроконтинентов - (ЬКЕЕ/НКЕЕ<4). Влияние гидротерм на состав карбонатов открытого океанического бассейна прослеживается по положительным Се и Ей аномалиям. Увеличение содержаний РЗЭ в карбонатных отложениях, при прочих равных условиях, происходит при повышенных концентрациях Мп в мелководных окислительных обстановках при незначительной скорости накопления.

Апробация работы и публикации

Различные положения работы выносились на обсуждение всероссийских литолого-геохимических (Сыктывкар, 2001; Москва, 2003, 2005, 2006), тектонических (Москва, 1995, 2000; Екатеринбург, 1999, 2001; Новосибирск, 2004) и различных тематических (Иркутск, 1995, 1997, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007; Екатеринбург, 2001, 2002, 2004, 2006) конференций и совещаний.

По теме диссертации опубликовано 59 работ, в том числе 10 статей в рецензируемых журналах, глава в коллективной монографии и путеводителе геологической международной экскурсии (ЮСР-440). Объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения общим объемом 319 страниц машинописного текста, иллюстрируется 126 рисунками и 69 таблицами, в том числе 26 в приложении. Список литературы включает в себя 194 наименования. Благодарности

Заключение Диссертация по теме "Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых", Летникова, Елена Феликсовна

Данные выводы стали возможными только в результате совместных исследования осадочных и магматических образований, так как независимо друг от друга было трудно объяснить столь резкие различия осадочных отложений северной и южной полос Тувино-Монгольского микроконтинента и присутствие подобного типа гранитов в его структуре.

В структуре Палеоазиатского океана по возрасту осадочного чехла можно выделить два типа микроконтинентов - с венд-кембрийским и рифейским чехлами. В первом случае фундамент микроконтинентов (Тувино-Монгольский, Центрально-Монгольский, Батеневский) в пределах северного сегмента Палеоазиатского океана образовался в предвендскую коллизию в результате аккреции блоков с различным типом коры [Парфенов и др., Беличенко и др., 1999; Хаин, 2001], на которых, в дальнейшем, началось накопление шельфовых карбонатных и терригенно-карбонатных отложений.

Ко второму типу, возможно, относятся мелкие фрагменты распавшегося в рифее, суперконтинента Родинии [Коваленко и др., 2003, Piper, 2000; Хаин, 2001]. Ряд исследователей считают, что ранее они составляли единую активную континентальную окраину Сибирской платформы и в рифее в результате задугового спрединга отделились от Сибирского кратона [Кузьмичев, 2004; Berzin , 2004]. В таком случае, должна наблюдаться корреляция рифейских разрезов осадочных комплексов крупных континентов, в частности Сибирского, и микроконтинентов (Баргузинского, Сангиленского, Дзабханского, Тарбагатайского, Гаргинского, Муйского и Ту вино-Монгольского массива). Терригенные комплексы микроконтинентов должны наследовать геохимическую специфику источников сноса, т.е. пород фундамента Сибирской платформы, а карбонатные толщи иметь близкие физико-химические параметры седиментогенеза. Наиболее крупными микроконтинентами в пределах северного сегмента Палеоазиатского океана считаются Тувино-Монгольский и Баргузинский. Если для осадочных комплексов Тувино-Монгольского микроконтинента накоплено достаточно много литологической, биостратиграфической, геохимической и изотопной информации, то осадочные комплексы Баргузинского микроконтинента на настоящий момент остаются «белым пятном» в геологии Восточной Сибири.

В последние годы нами были изучены осадочные серии, относимых к чехлу Баргузинского микроконтинента - терригенные и карбонатные отложения витимканской серии, карбонатные отложения баргузинской (60 проб), гаргинской (110 проб) и икатская (72 пробы) серий, а так же приуроченные к последней марганцевые руды Икатского месторождения (икатская серия) (см. рис. 1.4).

Терригенные и карбонатные отложения витимканской серии относятся к чехлу Амалатской глыбы, которая входит в состав Баргузинского микроконтинента. В главе 2 данной работы показано, что питающими провинциями для терригенных отложений этой серии (якшинская свита) послужили не кристаллические образования докембрийского кратонного фундамента, как предполагалось ранее, а основные и ультраосновные породы, подобные офиолитам Байкало-Муйского пояса. При сопоставлении литолого-геохимических характеристик венд-кембрийских карбонатных отложений тилимской свиты, относимой к чехлу Амалатской глыбы с уже изученными карбонатными комплексами северного сегмента Палеоазиатского океана была обнаружена практически полная их идентичность с одновозрастными карбонатными отложениями чехла Тувино-Монгольского микроконтинента. Для этих двух комплексов характерен существенно доломитовый состав нижней части разреза, строматолитовые горизонты, к которым стратиграфически приурочены или высокоглиноземистые сланцы или бокситы, выше по разрезу отмечается наличие фосфоритоносных горизонтов и увеличения доли известняков вверх по разрезу. Геохимические характеристики карбонатных отложений тилимской свиты позволяют судить о тектонически пассивном режиме и отсутствии вулканической деятельности на момент их седиментации. На основе геохимических исследований, основные источники питающих провинций восстанавливаются как породы основного состава. Таким образом, фундамент Амалатской глыбы, по аналогии с Тувино-Монгольским, представляет собой составной рифейский блок, существенно базитовой природы.

Исходя из того, что венд-кембрийские карбонатные отложения Тувино-Монгольского микроконтинента на достаточно большой территории имеют свойственные только им отличительные литологические и геохимические особенности [Летникова, Гелетий, 2005], возможно ожидать, что и венд-кембрийские карбонатные отложения Баргузинского микроконтинента будут близкими между собой по литологическим и вещественным характеристикам.

Таким образом, тилимская свита как представитель шельфовых отложений должна хорошо сопоставляться с венд-кебрийскими карбонатными отложениями гаргинской, баргузинской и икатской серий, относимых к чехлу Баргузинского микроконтинента. В действительности три последних серии по характеру распределения основных типоморфных и примесных элементов и РЗЭ достаточно близкие к карбонатным толщам метаморфических комплексов Приольхонья и Слюдянки и толтинской свиты, геохимические характеристики которых были приняты нами за эталонные для карбонатных отложений задуговых бассейнов южного обрамления Сибирской платформы (рис. 4.З.1.). Так они характеризуются достаточно высокими содержаниями 8г (до 8 ООО г/т, в среднем 1500 г/т) и повышенными содержаниями Ва (до 500 г/т) (см. приложение). Для всех трех комплексов отмечены горизонты с высокими концентрациями Мп, а также Икатское месторождение Мп руд. Источниками сноса для всех изученных отложений послужили породы основного состава. Распределение РЗЭ в карбонатных породах этих трех комплексов имеют схожие тренды. Отношения ЫШЕ/НКЕЕ изменяется в интервале от 3,2 до 3,9 и соответствуют задуговым обстановкам накопления [Летникова, 2003]. Все вышеперечисленных карбонатных комплекса по своим геохимическим характеристикам отличаются от карбонатных отложений тилимской свиты. К сожалению, провести анализ геохимических характеристик магматических, в том числе вулканических пород, изученных осадочно-вулканогенных серий не представляется возможным ввиду их отсутствия.

Редкоземельный спектр Мп руд Подикатского месторождения (икатская серия) и Цаганзабинского рудопроявления (метаморфический комплекс Приольхонья) имеют подобные пологие тренды распределения РЗЭ с характерной Ей положительной аномалией (рис. 5.4.5.). Подобное распределение РЗЭ характерно для осадков, накапливающихся в непосредственной близости от гидротермальных полей, которые оказывают существенное влияние на формирования осадков [Гурвич, 1998].

Итак, накопление карбонатных отложений икатской, гаргинской и баргузинской серий происходило в пределах системы задуговых бассейнов. Незначительные различия в геохимических составах этих комплексов, видимо, обусловлены накоплением осадков в различных частях бассейна в зависимости

I |1 Г7П2

0.01 -.-.-.-.-г

Т1 Мп Бг Ва

Рис. 4.3.1. Распределение основных типоморфных элементов в карбонтаных отложениях южного обрамления Сибирской платформы.

Усл. обозначения. 1 (серое поле) - карбонатные отложения метаморфических комплексов Приольхонья и Слюдянки, толтинской свиты, 2 - карбонатные отложения Витимского плоскогорья - А - баргузинская, Б - гаргинская, В - икатская.

Подводя итог анализа геохимических характеристик карбонатных отложений из различных блоков Баргузинского микроконтинента можно заключить, что ни один из изученных комплексов не может быть отнесен к породам его чехла. Лишь карбонатные отложения тилимской свиты могут являтся чехлом Амалатской глыба, которая представляет собой составной террейн и ее фундамента представлен породами основного и ульраосновного состава. Таким образом, в результате проведенных исследований ни в одном из изученных осадочных комплексов не обнаружены продукты разрушения кратонического материала и преобладающая часть пород, относимых ранее к чехлу Баргузинского микроконтиента, накапливалась в обстановках системы задуговых бассейнов при активной вулканической и гидротермальной деятельности. Все это ставит под сомнение существования Баргузиснкого микроконтиента как такового.

5.1. Геохимические характеристики субплатформенных карбонатных комплексов

Субплатформенным обстановкам карбонатонакопления в пределах южного обрамления Сибирской платформы отвечают шельфовые отложения ее краевых структур - Енисейского кряжа (шунтарская свита - Я) и южного Прибайкалья (байкальская серия -V), а так же осадочных чехлов микроконтинентов -докембрийской Гарганской глыбы (иркутная свита - Я), Тувино-Монгольского массива (боксонская серия, горлыкская и араошейская свиты - У-С), Батеневского кряжа (енисейская серия - У-С) и Амалатской глыбы (тилимская свита - С) (рис.5.1.1). Для них характерны мелководные шельфовые обстановки накопления при пассивном тектоническом режиме, что отмечалось ранее рядом исследователей [Шенфиль, 1991; Хераскова, Самыгин, 1992; Бутов, 1996; Летникова, Гелетий, 1997; Летникова, 2000; Летникова, Гелетий, 2005 и др.]. Следует отметить геохимические особенности для каждого возрастного уровня карбонатонакопления данного типа в отдельности. Так, наиболее мелководным прибрежно-морскими обстановкам накопления отвечают отложения рифейского и вендского возраста, накапливающиеся на древних континентальных блоках -байкальская серия, шунтарская и иркутная свиты. Для них характерны вышекларковые содержания Ъх и В а и близкие к кларку содержания Мп (Рис.5.1.2., Табл.5.1.). Это единственный тип из изученных карбонатных отложений, для которых отмечены столь высокие концентрации Ът. Для вендских шельфовых карбонатных отложений микроконтинентов отличительной особенностью являются повышенные содержания Мп и Ва, превышающие кларк в 2-8 раз (табл. 5.1.). Следует отметить, что для отложений этого временного интервала характерны очень низкие содержания 8г (рис.5.1.З.), что возможно, было связано с двумя возможными причинами. Во-первых, эти отложения представлены доломитами; во-вторых, среди них достаточно распространены

Монголия ■ и I--

52°

Рис. 5.1.1. Схема расположения карбонатных комплексов субплатформенного типа в южном обрамлении Сибирской платформы.

Условные обозначения см. рис. 1.4. их длительного контакта с водами бассейна и выведением, нередко, над водой [Юдович, 1981]. То есть для рифогенных карбонатных фаций отличительной геохимической чертой являются очень низкие содержания 8г. Не смотря на то, что У-С карбонатные отложения образуют единые карбонатные платформы в пределах микроконтинентов, кембрийские карбонатные отложения, отличаются от вендских более низкими содержаниями Т1, Мл, 7л и более высокими - 8г и Ва (рис.5.1.3). Возможно, это связано с началом транссгресивного этапа, который отмечен рядом исследователей для этого возрастного рубежа в изучаемом регионе [Геология., 1989; Хераскова и др., 1993; Летникова, Гелетий, 2005]. Для венд-кембрийских карбонатных комплексов Тувино-Монгольского микроконтинента характерно

226

0.01

Рис. 5.1.2. Распределение основных типоморфных элементов в неопротерозойских карбонатных отложениях древних континентальных блоков.

Условные обозначения: 1 - байкальская серия, 2 - иркутная свита, 3 - шунтарская свита.

10

О. ш 5

ТО 1 о о с

0.1

0.01

0.001

Т\ Мп Тх Бг Ва

Рис. 5.1.3. Распределение основных типоморфных элементов в субплатформенных карбонатных отложениях микроконтинентов южного обрамления Сибирской платформы.

Условные обозначения: 1 - кембрийские, 2 - вендские.

Типы обстановок

Субплахформенные древних континентальных блоков, Я

Субплатформенные древних континентальных блоков, V

Субплатформенные микроконтинентов, V

Субплатформенные микроконтинентов, С

Задуговых бассейнов

Океанических островов, мелководные

Океанических островов, глубоководные

Кларк ш

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Карбонатные породы иркутной свиты по своим литолого-геохимическим характеристикам относятся к субплатформенным фациям шельфовой зоны. Накопление этих отложений происходило в мелководных незамкнутых морях в непосредственной близости суши, как в окислительной обстановке при активном водном режиме, так и на удалении от берега в более пассивном водном режиме и слабо восстановительных условиях. При формировании карбонатной толщи данной свиты Гарганская глыба представляла собой устойчивый участок земной коры в пределах океана.

Иркутная свита представляет собой в настоящее время серию разрозненных выходов карбонатных пород. Наши исследования подтвердили правомочность отнесения всех этих участков к данной свите. Литолого-геохимические исследования пород иркутной свиты позволили выделить три шельфовые микрофации. При изучении площадного распространения данных микрофаций следует отметить, что они в различных объемах присутствуют во всех изученных разрезах иркутной свиты. Так, карбонатые породы на участках 1 и 5 (рис.2.3.5.) наиболее мелководные, на участках 2 и 3 осаждение происходило в более глубоководных условиях, а самой глубоководной части разреза соответствуют карбонатные отложения на участке 4. Изучение площадного распределения элементов, характеризующих породы ультраосновной и кислой специализаций в микрофациях, позволяет сделать вывод о тектонической активности и обширной вулканической деятельности на сопредельных территориях юго-восточной части Гарганской глыбы во время формирования карбонатной толщи иркутной свиты, что хорошо согласуется с данными по вулканизму в данном регионе ряда исследователей [Гладкочуб и др., 1996; Кузьмичев, 2004].

2.4. ВЕНД-КЕМБРИЙСКИЕ КАРБОНАТНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ ЧЕХЛА ТУВИНО-МОНГОЛЬСКОГО МИКРОКОНТИНЕНТА

В результате литолого-геохимических исследований венд-кембрийских карбонатных отложений чехла Тувино-Монгольского микроконтинента установлено, что боксонская серия (Окинская структурно-формационная зона), горлыкская и араошейская свиты (Ильчирская структурно-формационная зона) представляют собой единую карбонатную платформу [Летникова, 1998; Летникова, Гелетий, 2005]. Совместно разрезы горлыкской и араошейской свит сопоставимы с полным разрезом боксонской серии и все вместе представляют единый венд-кембрийский шельфовый чехол Тувино-Монгольского микроконтинента. Накопление изученных отложений происходило в мелководном нормальносоленом бассейне с расчлененным рельефом дна бассейна, при пассивном тектоническом режиме и отсутствии поствулканической и гидротермальной деятельности. Характерной особенностью отложений венд-кембрийского чехла является выдержанный геохимический состав и постоянство питающих провинций, представленных породами основного и, в меньшей мере, ультраосновного состава [Беличенко, Летникова и др., 1999]. На основе литологических и геохимических особенностей прослеживается тенденция кутублению дна бассейна седиментации в процессе накопления отложений чехла.

2.4.1. Геологические особенности строения Тувино-Монгольского микроконтинента

Тувино-Монгольский микроконтинент имеет достаточно четкие пространственные и временные границы. Главной особенностью Тувино-Монгольского (Боксон-Хубсугул-Дзабханского) микроконтинента является двухъярусное строение: фундамент и осадочный чехол [Беличенко и др., 1999]. Наиболее полно представлен венд-кембрийский чехол, слагающий обширные площади в юго-восточной части Восточного Саяна и Западном Прихубсугулье (рис.2.4.1.). Отложения этого чехла со стратиграфическим несогласием перекрывают сложнопостроенный фундамент, включающий как древние архей-раннепротерозойские кристаллические образования, так и породы офиолитовой ассоциации и карбонатные и терригенно-карбонатные отложения рифея.

Древний раннедокембрийский комплекс соответствует породам Гарганской глыбы, которые представлены гранатовыми, биотитовыми, клинопироксеновыми кристаллическими сланцами, амфиболитами и плагиогнейсами. Ассоциация клинопироксена с альмандин-пироповым гранатом указывает на принадлежность пород к гранулитам [Кузьмичев, 2004]. Возраст пород фундамента Гарганской глыбы

Ш 1 Э2 В 3 Ш4 И 5 Ы6 П7 он8 ЕЗ э каю сип [Г312 И1з им

Рис. 2.4.1. Схема распространения карбонатных отложений Тувино-Монгольского микроконтинента.

1 - фундамент и чехол Сибирской платформы; 2 - позднеархейские кристаллические породы фундамента Гарганской глыбы; 3 - рифейские карбонатные отложения чехла Гарганской глыбы (иркутная свита) ; 4 - рифейские офиолиты; 5 - позднерифейские терригенные отложения окинской серии; 6 - венд-кембрийские карбонатные отложения чехла Тувино-Монгольского микроконтинента; 7 - кембрийские карбонатные отложения Хайт-Тиссинского междуречья; 8 - ордовик-силурийские осадочно-вулканогенные отложения Ильчирской структурно-формационной зоны; 9 - олистостромовый комплекс; 10 - высокометаморфизованные породы зоны сочленения Сибирской платформы и Центрально-Азиатского складчатого пояса; 11 - палеозойские граниты (?); 12 - гранитоиды Тануольского комплекса; 13 - надвиги. Буквенные обозначения: Б - боксонская серия, Г -горлыкская свита, А - араошейская свита, Х-Т - карбонатные отложения Хайт-Тиссинского междуречья. определен КЬ-вг методом по валовой изохроне и составляет 3240±57 млн. лет. [Актанов и др., 1991 ], а слагающие его плагиогнейсы испытали высокоградный метаморфизм на рубеже -2,66 млрд. лет (Ц-РЬ метод по циркону) [КоуасЬ е1.а1., 2003].

Породы офиолитовой ассоциации, как упоминалось выше, включены в строение фундамента Тувино-Монгольского микроконтинента. На сегодняшний день они структурно представлены в виде фрагментов единого деформированного и эродированного тектонического покрова на Гарганском субтеррейне. В пределах последнего офиолитовый аллохтон залегает как на кристаллическом фундаменте, так и на различных горизонтах рифейского чехла. Формирование чехла Гарганской глыбы и обдукция на нее офиолитового аллохтона осуществились до 790 млн. лет. На это указывает возраст тоналитов Сумсунурского комплекса, которые прорывают данные офиолиты, определенный ЯЬ-8г методом - 812± 18 млн. лет, и~РЬ по циркону - 785± 11 млн. лет [Кузьмичев и др., 2000]. Возраст офиолитовых плагиогранитов, образующих линзовидные жилы в габбровом и полосчатом комплексах (Дунжугур), определенный и-РЬ и РЬ-РЬ методами по циркону, составляет 1010-1020 млн. лет [Хаин и др., 1999]. Позднее тоналитовый магматизм сменился известково-щелочным, который проявился в условиях активной окраины Гарганского микроконтинента. В результате этого был сформирован надсубдукционный магматический комплекс, представленный вулканитами сархойской и дархатской серии [Беличенко и др., 2003]. Возраст сархойской серии, определенный по Шэ-8г валовой изохроне, - 718±30 млн. лет [Буякайте и др., 1989]. В начале венда к Гарганскому микроконтиненту была причлененаШишхидская островная дуга [Кузьмичев и др., 1994].

Карбонатные отложения рифея слагают первый чехол микроконтинента. Эти отложения сохранились в обрамлении Гарганской глыбы и в ее пределах (рис.2.4.1), где они со стратиграфическим несогласием залегают на кристаллических породах фундамента Гарганской глыбы и перекрываются пластинами надвинутых офиолитов. Тоналиты Сумсунурского комплекса прорывают и карбонатные отложения иркутной свиты и перекрывающие офиолиты и имеют возраст 790 млн.лет [Кузьмичев, 2004]. Карбонатонакопление в рифее происходило в пределах шельфа мелких блоков, возникших сразу же после деструкции раннедокембрийского суперконтинента [Летникова, Гелетий, 1997].

Ранее нами при геохимических исследованиях осадочных отложений с привлечением геологических, литологических и геохронологических данных были восстановлены этапы становления Тувино-Монгольского микроконтинента (ТММ) и реконструированы петрогенетическиетипы пород фундамента [Беличенко и др., 1999]. Формирование композиционного фундамента микроконтинента завершилось к концу рифея, путем амальгамации террейнов континентального, океанического и островодужного типов. Это событие сопровождалось формированием офиолитовых покровов [Кузьмичев, 1996], которые были надвинуты как на породы аккреционного фундамента, так и на рифейские осадочные отложения чехла отдельных террейнов, перекрыв значительную часть его поверхности. В позднем венде Тувино-Моншльский микроконтинент становится ареной накопления карбонатных отложений, где в субплатформенных условиях при спокойном тектоническом режиме на существенно офиолитовом субстрате дна бассейна седиментации формируется его венд-кембрийский чехол [Летникова, Гелетий, 2005].

Эти отложения закартированы на больших площадях в пределах Тувино-Монгольского микроконтинента и представлены боксонской и хубсугульской сериями (Окинская СФЗ) и горлыкской и араошейской свитами (Ильчирская СФЗ). Относимые ранее к венд-кембрийскому чехлу карбонатные отложения Хайт-Тиссинского междуречья и прорывающие их гранитоиды Тануольского комплекса не являются составной частью венд-кембрийского чехла Тувино-Монгольского микроконтинента

95

Рис.2.4.1.). По своим геохимическим характеристикам изученные отложения соответствуют обстановкам задуговых бассейнов [Летникова и др., 2002]. Гранитоиды Тануольского комплекса на изученной территории имеют возраст 449.6±3.2 млн. лет и относятся к постколлизионным образованиям, сформировавшимся в пределах островодужного Хамсаринского террейна и трассируют зону его сочленения с Тувино-Монгольским микроконтинентом. Соответственно, и вмещающие их карбонатные отложения также относятся к этому островодужному террейну [Летникова и др., 2002]. Более подробно карбонатные отложения Хайт-Тиссинского междуречья рассмотрены в главе 4.

2.4.2. Окинская струюурно-формационная зона. Боксонская серия (геологическое строение и литологические особенности)

Наиболее хорошо изученным и эталонным объектом в составе венд-кембрийского шельфового чехла ТММ является боксонская серия, состоящая из пяти свит (снизу вверх): забитской, табинзуртинской, хужиртайской, нюргатинской и хютенской. Первые две свиты сложены, преимущественно, доломитами, остальные-известняками (рис.2.4.2.). Характер нижней границы серии до настоящего времени остается дискуссионным. В стратотипической местности (бассейны p.p. Хойто- и Урдо-Боксон) граница серии проводится по кровле пестроцветной пачки алевролитов хушитайской свиты, контакт с которой рассматривается либо как согласный [Кузьмичев, 1990; Покровский и др., 1999], либо как тектонический [Хаин, Федотова, 1995]. Отложения серии согласно перекрываются терригенными породами мангатгольской свиты (верхний кембрий - нижний ордовик).

Забитская свата (до 1000 м) отличается фациальной изменчивостью и варьирующими мощностями. Верхняя граница свиты четко фиксируется только в бассейне р. Боксон, где в ее кровле выделен бокситоносный горизонт, свидетельствующий о перерыве в осадконакоплении. В стратотипической местности разрез свиты представлен снизу вверх: строматолитовыми и микрофитолитовыми доломитами с кварц-карбонатными инкрустациями, доломитовыми конглобрекчиями (300-800 м); переслаиванием фосфатсодержащих доломитов с зернистыми фосфоритами (50-100 м); слоистыми окремненными доломитами с редкими прослоями известняков (80-120 м). В бассейне р. Сархой [Хераскова и др., 1992] породы свиты отличаются слабой фосфатоносностью. В составе свиты, наряду с преобладающими доломитами, выделяется пачка углеродистых известняков, калькаренитов и черных кремней, отделенная от доломитов горизонтом микститов. Породы свиты насыщены микрофитолитами Vesicularites, Glebosites, Nubecularites, Radiosus. На основании находок трубчатых зоопроблематик Cloudina [Хераскова и др., 1992], отпечатков система | отдел | над ярус ярус свита 0 1 £ « 18 О см о; га ^ о ленский тойонский нюргатинская о о СО

О. ю 5 0) нижний атдабанский худжир-тайская о о ю алданский томмотский табинзуртинская 1300

Вендская забитская о о о ЕЕ и

Ггт1

I II I ш н я> а А

Не

I 9

Е Ш и г. ч

1Н11КЛ пи Н1Е2

1СШ слит 11В11Ш ■ИШ

• п 1 т1 •©

Ж V Иг vv

М в''

II ш

Г,

1 *

4|И |1/ • у & у в УЛД д т г »/Зи?

А •

1' I1

I1

Зфц » Г » п

Э 1

ЕЯ 2 га з га 4 ГгУУ. I с

Щ 6

ВЕЗ 7 га в

1^1 9

Г*110

ГТ] ц р~7] 12 13

15

I- -I 16

Н» пЗа?! 20

Рис. 2.4.2. Схема корреляции карбонатных отложений чехла Тувино-Монгольского микроконтинента.

1 - известняк; 2 - доломит; 3 - известковый доломит; 4 - брекчиевидные карбонаты, брекчии; 5а- песчанистые; 56 - прослои кварцевых песчаников; 6 - окремненные; 7а

- бокситы; 76 - фосфатоносные отложения; 8 - трилобиты, брахиоподы; 9 — строматолиты; 10-микрофитолиты; 11 - ходы илоедов; 12- трещины усыхания; 13

- инкрустации; слоистость: 14 - мелкая волнистая; 15 - пологоволнистая; 16 -прерывистая; 17 - горизонтальная; 18 - контурная; 19 - косая однонаправленная; 20

- оползневая.

Местонахождение разрезов: 1 - р-н оз. Ильчир; 2 - склон г. Боян-Ула; 3 - верховья р. Саган-Сайр; 4 - среднее течение р. Шумак; 5 - бассейн р. Ара-Ошей; 6 - бассейн р. Хойто-Боксон. эдиакарской фауны [Геология и метаморфизм., 1988; Терлеев и др., 1995] и К-Аг геохронологических датировок бокситов в интервале 540-600 млн. лет [Семихатов и др., 1967; Додин и др., 1968] отложения забитской свиты датируются верхним вендом.

Табинзуртинская свита (до 1300 м) литологически имеет много общего с забитской свитой и представлена, в основном, микрофитолитовыми (Osagia, Уо1уа1е11а, Уезюи1агке8, МиЬеси1агйе8, ОкЬоБкез) и строматолитовыми (1лпе11а, 81гаНГега) доломитами разной степени окремнения с подчиненным количеством прослоев кварцевых песчаников. В породах верхней части свиты обнаружены водоросли Яепа1с1з и окремненные археоциаты кембрийского возраста [Геол. и метам., 1988]. Свита не имеет четкой границы с вышележащей хужиртайской свитой, так как по следняя нередко тоже сложена доломитами, и только при преобладании известняков в разрезе возможно их разделение.

Первичный состав и текстурные особенности карбонатных пород нижней части разреза боксонской серии (забитская, табинзуртинская свиты) указывают на принадлежность их к мелководно-морским ассоциациям со следующим набором фаций: 1) фация водорослевых куполов-отмелей - микрофитолитовые, строматолитовые, массивные доломиты; 2) фация диастем - доломиты с инкрустациями, фосфатизированные доломиты, маломощные пласты фосфоритов, брекчиевидные доломиты, карбонатные брекчии, конглобрекчии, кластогенные кварцевые песчаники; 3) фация депрессионных впадин мелководного шельфа - чередование углеродистых известняков с прослоями обломочных карбонатов и линзами, прослоями кремней. Закарстованные доломиты и бокситы фиксируют длительный перерыв в осадконакоплении. Наблюдаемые в породах реликты стратификационных текстур ограничиваются пологоволнистой слоистостью, реже - горизонтальной, поверхностные текстуры включают знаки ряби, трещины усыхания, ходы илоедов. О наличии наклонных поверхностей рельефа дна свидетельствуют многочисленные текстуры оползания и оплывания в основании забитской свиты в бассейне р. Боксон, а также подводно-оползневые брекчии и комковатые конгломераты в бассейне р. Сархой. Такое фациальное разнообразие осадков мелководно-морского генезиса обусловлено контрастностью рельефа дна палеобассейна, где во впадинах формировались относительно глубоководные отложения, а в пределах поднятий - мелководные с небольшими водорослевыми постройками. Малое количество и состав нерастворимого остатка отложений свидетельствует о преобладании аутигенного материала и минимальной доле терригенного. Благоприятные условия для накопления фитогенных и обломочных мелководных карбонатов сохранялись до начала атдабанского времени нижнего кембрия.

Хужиртайская свита (до 500 м) сложена массивными известняками с редкими прослоями и линзами карбонатных брекчий и доломитов в нижней части. По простиранию наблюдаются взаимопереходы известняковых и доломитовых разрезов, отражающие фациальную изменчивость отложений свиты. Известняки слагают археоциато-водорослевые биогермы [Хераскова и др., 1992], разделенные горизонтами доломитов, карбонатных брекчий и известняков с остатками трилобитов и брахиопод. Комплекс археоциат в них соответствует алданскому и, возможно, низам ленского надъярусов нижнего кембрия.

Нюргатинская свита (до 800 м), в отличие от описанных выше свит, практически полностью сложена известняками. Преобладающими разностями пород

98 являются слоистые, глинистые и массивные известняки. На отдельных участках ее распространения в средней части свиты встречаются пакеты и пачки брекчиевидных известняков с редкими линзами красноцветных глинисто-карбонатных брекчий и трещинами, выполненными бурым тинисто-алевритистым материалом, а также пласты известняков с многочисленными ходами червей. (Геология и метаморфизм.1988). До обнаружения в отложениях этой свиты трилобитов ленского надъяруса нижнего кембрия она рассматривалась как аналог хужиртайской свиты [Бутов, 1996].

Хютенская свита (до 210 м) завершает разрез боксонской серии и является самым выдержанным ее компонентом. Стратотипический разрез свиты представлен слоистыми, глинистыми, углеродистыми известняками с остатками трилобитов и брахиопод. Нижний контакт свиты точно не установлен и согласные взаимоотношения между ней и подстилающей толщей рассматриваются как предполагаемые (Теология и метаморфизм., 1988]. Верхний контакт свиты с мангатгольской терригенной толщей согласный. По палеонтологическим остаткам возраст свиты соответствует амгинскому ярусу среднего кембрия. Следует заметить, что комплекс трилобитов свиты своеобразен и не полностью тождественен по составу аналогичному комплексу Алтае-Саянской области [Бутов, 1996].

Конец нижнего кембрия характеризуется, судя по литологической характеристике отложений, широким развитием трансгрессии и увеличением глубины бассейна осадконакопления. Рельеф дна палеобассейна при формировании отложений хужиртайской и, возможно, нюргатинской свит был еще не сглажен и включал отдельные унаследованные поднятия, на которых формировались редкие археоциатово-водорослевые биогермы. Они "часто бывают прорезаны приливными каналами и разбиты трещинами в результате оползания, которые заполняются обломками трилобитов, брахиопод" [Уилсон, 1980], что, собственно, и наблюдается на некоторых участках распространения известняков хужиртайской свиты за пределами стратотипической местности [Геология и метаморфизм., 1988]. Максимуму обширной трансгрессии соответствовал период формирования отложений нюргатинской и, в основном, хютенской свит. Следует заметить, что на большей части площади распространения боксонской серии указанные выше свиты не разделены. Эти монотонные темно-серые до черных слоистые глинистые углеродистые известняки с остатками трилобитов и брахиопод среднего кембрия представляют собой наиболее глубоководные отложения шельфа.

2.4.3. Возраст карбонатных отложений боксонской серии на основе изотопной стратиграфии

Время накопления карбонатных отложений боксонской серии, на основе биостратиграфических данных и редких радиологических датировок (на настоящий момент не являющимися кондиционными), соотносится с интервалом между поздним рифеем и серединой среднего кембрия [Семихатов, Серебряков, 1967; Хераскова, Самыгин, 1992; Бутов, 1996]. Находки трубчатой проблематики [Хераскова, Самыгин, 1992] и мелкораковинной фауны, радиолярий и известковых водорослей [Терлеев и др., 1995] в димиктитах и вышележащих отложениях забитской свиты свидетельствуют о накоплении этих осадков в верхнем венде. Наиболее достоверными биостратиграфическими данными являются находки археоциат в известняках хужиртайской свиты, в результате чего они отнесены к алданскому надъярусу нижнего кембрия (Бутов, Долматов, 1977]. На основании изучения микрофитолитов, единичных находок медузоидов и археоциат ряд исследователей проводят нижнюю' границу томмотского яруса в 400 м выше основания табинзуртинской свиты [Жабин, Степанова, 1974; Бутов и др., 1979; Геология и метаморфизм, 1988]. Для получения изотопных характеристик углерода, кислорода и стронция в карбонатных отложениях боксонской серии были проведены совместные исследования с Б.Г Покровским [Покровский, Летникова и др., 1999] и А.Б. Кузнецовым [Кузнецов, Летникова и др., 2006].

По изотопному составу углерода в разрезе боксонской серии выделяются три толщи: 1. базальные (поддиамикговые) слои, характеризующиеся аномально высокими значениями 513С=4.4.-5.5%о (табл.2.4.1); 2. забитская и нижние 60-70 мтабинзуртинской свиты, со средними значениями 813С=0.1.±1.5 и максимальными 813С=2.2 %о; 3. вышележащая, табинзуртинская, хужиртайская и нюргатинская со средними величинами 813С =-1.5 ±1.5. и максимальными 813С =0.7%о [Покровский, Летникова и др., 1999]. Эти толщи разделены слоями карбонатных пород, в которых происходит резкое уменьшение величины 813С - в основании забитской свиты на 5-6 96о, и в нижней части табинзуртинской свиты - на 6.7%о; вверх от этих выпадов наблюдается закономерный рост 813С (рис.2.4.3).

На изотопно-кислородной кривой отчетливо проявляется лишь один экскурс— резкое падение величины 8180 в нижней части табинзуртинской свиты (рис.2.4.3). Следует отметить, что максимальные значения 8180 в забитской свите превышают 3196о и являются крайне редкими не только в докембрии, но и в палеозое.

Наряду с опорным разрезом (слияние рек Хойто- и Урдо-Боксон) были опробованы фрагменты других разрезов боксонской серии. В районе нежилого поселка «Рудничный» и верховьях р. Хохюр-Жалги опробована верхняя часть забитской и

Номер обр. м* Кальцит Доломит Номер м* Кальцит Доломит

513С 81вО 813С 8180 обр. 813С 8180 813С 81вО

Забитская свита Базальная (поддиамиктитовая) пачка 31/95 806 1.2 26.6 Не опр.

2/95 -25 4.4 27.9 5.5 28.9 к5/188 815 0.0 27.2 -0.3 29.2 к.5/163 -23 4.7 27.9 5.5 29.2 33/95 830 1.5 28 Не опр. к5/164 - 15 4.9 27.8 4.9 28.3 к5/189 850 -0.3 28.1 0.1 26.5 к5/1бб -4 4.6 29.8 5.5 32.2 к5/191 870 -0.8 24.7 0.7 25.4

Наддиамиктитовая толща 37/95 880 -5.7 18.1 Не опр.

5/95 14 -0.4 25.8 -0.4 26.8 к5/192 900 -2.8 8.6 -2.5 13.0 к5/167 15 -0.6 25.4 -0.3 26.9 'к5/193 920 -3.0 13.5 -3.4 18.4 к5/168 30 -0.1 26.3 0.5 27.4 к5/194 1000 -3.5 21.0 -3.1 25.1 к5/169 60 -2.1 25.0 -2.1 25.1 к5/195 1010 -1.7 25.2 -1.4 25.3 к5/170 90 -2.0 24.7 -2.1 24.4 44/95 1020 -3.0 24.1 Не опр. к5/171 120 -2.1 26.2 -1.9 25.6 к5/196 1025 -4.0 25.5 -3.5 25.8 к5/172 170 0.2 28.4 1.1 29.0 к5/197 1100 -2.0 26.0 Не опр. к5/173 200 -0.7 27.4 -0.6 26.1 к5/198 1150 - 1.6 25.8 Не опр. к5/174 230 0.3 30.1 1 30.0 к5/199 1200 -1.4 26.1 -1.5 24.9 к5/175 270 -4.0 23.9 -2.9 24.8 к5/201 1300 -2.8 25.7 -2.7 26.0 к5/17б 300 -2.0 25.5 0.6 28.0 к5/202 1350 -1.9 26.3 Не опр.

16/95 340 -0.5 25.9 Не опр. 55/95 1400 -2.6 25.3 Не опр. к5/177 350 0.7 28.1 1.5 28.0 Хужиртайская свита к5/178 390 -0.5 26.7 Не опр. 56/95 1450 - 1.8 25.4 -1.6 25.0 к5/179 430 -2.9 22.4 -2.2 24.6 57/95 1455 -0.5 28.0 -1.1 25.4 к5/180 470 1.6 30.9 2.1 30.9 58/95 1500 -0.5 26.3 Не опр. к5/181 510 -0.3 28.8 -0.1 28.8 59/95 1525 0.2 26.7 0.0 24.8

75/95светл. 550 Не опр. 0.4 31.1 60/95 1550 -0.6 25.0 -0.4 25.2

75/95темн. 550 0.4 27.5 0.7 27.7 61/95 1600 -1.1 14.0 Не опр.

77/95светл. 600 0.9 29.7 1.6 28.5 62/95 1660 -0.6 23.1 Не опр.

77/95темн. 600 0.8 29.0 0.9 27.0 63/95 1675 -0.5 24.3 0.0 24.1

21/95 650 0.4 26.8 Не опр. 64/95 1680 -2.0 25.3 Не опр.

79/95 656 0.5 28.8 Не опр. 65/95 1750 0.3 25.8 Не опр.

80/95 665 1.0 30.1 Не опр. 66/95 1800 -0.7 21.2 Не опр.

81/95 670 1.7 28.0 1.8 27.1 67/95 1850 0.1 24.5 Не опр.

82/95 690 1.0 27.6 1.9 28.2 68/95 1900 0.1 . 25.2 Не опр.

25/95 730 1.8 29.2 2.2 29.5 69/95 1950 -0.7 23.5 Не опр. к5/182 780 0.2 28.7 1.5 28.4 70/95 2000 -2.1 21.7 Не опр. к5/183 к5/184 795 799 0.3 0.1 28.3 27.1 0.6 1.0 28.2 27.1 Нюргатинская свата

29/95** 800 -0.8 25.4 Не опр. 71/95 2040 -2.1 24.1 Не опр. к5/186** 801 -0.4 26.1 0.1 26.3 72/95 2070 -1.0 24.5 -1.8 27.0

Табинзур тин екая свита 73/95 2100 -0.4 22.5 Не опр. к5/187 805 0.2 26.6 0.4 25.7 74/95 2150 0.7 22.6 Не опр. Расстояние по мощности от подошвы диамиктитов. ** Маркирующий пласт строматолитов в кровле забитской свиты.