Статья: Фациальные обстановки образования кремниевых пород таухинского террейна Сихотэ-Алиня (по геохимическим данным)

Примечание: н.о. не определялось, не обн. не обнаружено.

Таблица 3 Содержания РЗЭ в кремневых породах Горбушинского комплекса

Таблица 4 Содержания РЗЭ в кремневых породах Эрдагоуского комплекса

4. Основные петрогенные окислы

Доминирующим компонентом в кремнях и кремнисто-глинистых породах, что вполне очевидно, является SiG2, содержание которого постепенно уменьшается от 92,76 и 83,10 вес. % в кремнях до 77,9 и 66,73 вес. % в кремнистых аргиллитах (здесь и далее первые значения соответствуют Горбушинскому комплексу, вторые Эрдагоускому). Значительно меньшие содержания SiG2 в кремнистых аргиллитах вполне закономерны, так как накапливаются они в периферийных частях океана, куда в значительном объеме поступает тонкая терригенная взвесь (эти породы состоят на 60% и более из глинистых терригенных минералов, 10-15% алевритовых частиц и до 25% раковин радиолярий). В кремнях нижних частей изученных разрезов также отмечаются вариации содержаний SiO2 (от 92,76-85,64 до 83,1-76,2 вес. %), но обусловлено это, скорее всего тем, что первые кремни накапливались на незначительном удалении от спредингового хребта, где процесс седиментации сопровождался поступлением в осадок некоторого дополнительного количества оксигидроксидов железа и марганца, продуцируемых гидротермальными металлоносными растворами. Подтверждением этого являются окислы Al2O3 и Fe2O3, концентрации которых изменяются в диаметрально противоположных направлениях. В ряду кремнистые аргиллиты глинистые кремни кремни содержание Al2O3 постепенно снижается от 11,12 и 14,9 до 1,0 и 3,32 вес. %, в то время как содержание Fe2O3 в этом же направлении, наоборот, возрастает с 2,43 и 6,86 до 8,54 и 13,41 вес. % (табл. 1 и 2).

Аналогичным трендом распределения характеризуется и другая пара основных окислов TiO2 и MnO. Содержание TiO2 изменятся от 0,41 и 0,62 в кремнистых аргиллитах до 0,03 и 0,11 вес. % в кремнях нижних частей разрезов, а MnO от 0,08 и 0,09 до 0,26 и 3,21 вес. % соответственно. Содержания других главных окислов очень низки и в большинстве анализов кремней и глинистых кремней не превышают 1 вес. %, и только для кремнистых аргиллитов отмечаются несколько повышенные по сравнению с кремнями значения K2O, MgO и Na2O (от 1,41 до 3,42 вес. %, см. табл. 1 и 2), что, очевидно, обусловлено присутствием глинистой составляющей в последних.

На основе многочисленных данных геохимического изучения донных осадков Мирового океана установлено, что некоторые элементы практически немобильны в ходе диагенетического фракционирования и процессах гипергенеза и метаморфизма, а величины их содержаний в осадочных породах являются индикаторами разных седиментационных обстановок [4, 13-20]. В частности, высокие содержания Al, Ti и K (т.е. компоненты алюмосиликатных минералов) обусловлены включением в осадок терригенных частиц, тогда как высокие содержания Fe, Mn, Со, Ni, V и др. связываются с влиянием гидротермальных металлоносных растворов, обусловленных вулканической деятельностью в зонах спрединговых хребтов.

Наиболее информативными петрохимическими модулями для идентификации фациальных обстановок считаются Al2O3/Al2O3+Fe2O3, MnO/TiO2, Fe2O3/TiO2, Fe2O3/100-SiO2, Al2O3/100-SiO2 и некоторые другие [4-9]. Согласно [4, 21], величина отношения Al2O3/Al2O3+Fe2O3 в диапазоне 0,55-0,9 соответствует приконтинентальной области седиментации, 0,35-0,7 пелагической (open-ocean), а менее 0,35 примыкающей к спрединговому хребту зоне (в пределах 400 км). Рассчитанные значения Al2O3/Al2O3+ Fe2O3 для кремневых пород обоих комплексов показывают, что накопление кремней осуществлялось в пределах всей площади пелагиали и даже в околоспрединговой зоне, а кремнистых аргиллитов в области приконтинентальной седиментации (рис. 3а). Расположение фигуративных точек кремней, слагающих низы разрезов комплексов, в околоспрединговой зоне обусловлено относительно высоким содержанием Fe2O3 (см. табл. 1 и 2), что связано, скорее всего, с более интенсивным влиянием гидротермальных металлоносных растворов, распространявшимся на большие расстояния от спредингового хребта. Например, данные геохимического изучения донных осадков вдоль профиля 598 (DSDP, site 598) показали, что влияние гидротермальных металлоносных растворов распространяется на расстоянии 1140 км от Восточно-Тихоокеанского поднятия [22]. Высокие содержания Fe2O3 в кремнях низов разрезов также обусловили расположение их фигуративных точек в околоспрединговой области и на диаграммах Fe2O3/TiO2 Al2O3/Al2O3 + Fe2O3 и Fe2O3/100 SiO2 Al2O3/100 SiO2 (рис. 3в и г), хотя на других диаграммах (см. далее) они попадают в область пелагиали.

Согласно данным [6, 23, 24], величина отношения MnO/TiO2 также является четким индикатором принадлежности к определенным океанским фациальным зонам. Значение этого отношения в донных осадках менее 0,5 характеризует приконтинентальную область, тогда как более 0,5 пелагиаль. На рис. 3б видно, что фигуративные точки кремневых пород обоих комплексов расположены, главным образом, в поле пелагической области седиментации и только пробы кремнистых аргиллитов и одна проба глинистых кремней попали в поле приконтинентальной области седиментации.

Элементы-примеси

Анализ содержаний микроэлементов (табл. 1 и 2) в кремневых породах обоих комплексов показывает, что концентрации их значительно ниже средних значений верхней континентальной коры (PAAS постархейский средний сланец), что подтверждает их накопление за пределами приконтинентальной области седиментации. Например, количества Zr, Rb, Hf, Th, присутствие которых в донных осадках обусловлено привносом обломков тяжелых минералов в терригенной взвеси, в кремнях в 5-45, 1,5-37, 4,5-45 и 2,3-22,5, соответственно, раз меньше, чем в PAAS. В кремнистых аргиллитах концентрации этих элементов несколько выше, но также меньше чем в PAAS в 1,5-2, 1,4-1,5, 1,1-1,2 и 1,2-1,4 раза соответственно. Это свидетельствует о накоплении рассматриваемых пород на значительном удалении от источников терригенного материала. Напротив, содержания, например, Pb, Cu, Ni, Fe, Mn, поступление которых в осадок в большей мере обусловлено влиянием гидротермальных металлоносных растворов заметно превышают (от 1,2 до 3 и более, по отдельным пробам, раз) значения PAAS. При этом, для отдельных элементов отмечается закономерное изменение их количеств (увеличение либо уменьшение) от собственно кремней к кремнистым аргиллитам.

Рис. 3 Диаграммы отношений основных петрогенных окислов (по [4]) и положение на них фигуративных точек кремневых пород Эрдагоуского и Горбушинского комплексов

Например, значения Zr и Rb, содержание которых связано с терригенным привносом, уменьшаются в ряду кремнистый аргиллит кремень от 31,31 и 134,74 для Горбушинского комплекса и 166,88 и 112,29 ppm для Эрдагоуского до 4,69 и 8,19 и 5,16 и 11,76 ppm, соответственно, указывая на то, что кремни накапливались значительно дальше в пелагиали, чем кремнистые аргиллиты. Напротив, содержания, например, Cu и Ni, наоборот, плавно увеличиваются в этом направлении от 20,09 и 20,04 ppm для Горбушинского комплекса и 50,34 и 53,39 для Эрдагоуского до 71,39 и 53,24 и 178,19 и 168,04 ppm, соответственно, показывая, что кремнистые аргиллиты накапливались на много дальше от центра спрединга, чем кремни.

Подтверждением этому служат и рассчитанные величины отношений Ti/V и V/Y, широко используемые для реконструкций фациальных обстановок [23, 25, 26]. Согласно этим авторам, значения отношения Ti/V > 40, а V/Y < 2 характеризуют приконтинентальную область седиментации, в то время как для околоспрединговой зоны эти отношения составляют Ti/V < 7, а V/Y > 2. Для зоны пелагиали величина Ti/V отношения располагается в интервале 7-40, а V/Y совпадает с таковой околоспрединговой. На диаграммах отношений этих микроэлементов (рис. 4а и б) фигуративные точки исследуемых пород располагаются в поле пелагической зоны седиментации. Исключение составляет одна проба кремней (3Дг-9а), попавшая в поле приконтинентальной седиментации по причине несколько высокого содержания Y.

Редкоземельные элементы

В виду немобильности редкоземельных элементов (РЗЭ) в ходе диагенеза, гипергенеза и метаморфизма, величины их содержаний в морских донных осадках считаются надежными индикаторами седиментационных фациальных обстановок [4, 7, 18, 19, 21, 22, 26, 27]. Одним из информативных показателей является содержание Ce, выраженное в виде величины цериевой аномалии (Ce/Ce*). Этот параметр, согласно данным [4, 26-31], существенно отличен для разных океанских фациальных зон. Для пелагических осадков, накапливающихся в 400 км зоне от спрединговых хребтов, величина Ce/Ce* изменяется от 0,03 до 0,36 резко проявленная отрицательная аномалия. Для осадков абиссальных районов значения Ce/Ce* от 0,23 до 0,96 умеренная отрицательная аномалия. Для приконтинентальных областей седиментации значение Ce/Ce* в диапазоне 0,90-1,30, слабо отрицательная и положительная. Такое распределение Се обусловлено его окислением в обогащенных О2 водах центральных частей океанов, переходом в Се4+О22(плохо растворимую фазу) и выпадением из водной толщи. В пределах спрединговых хребтов, где морские воды подвержены влиянию гидротермальных металлоносных растворов, концентрации Се еще ниже, чем в водах абиссальных районов, за счет сорбции его оксигидроксидами Fe, Mn и других металлов.