Тема 8. Стратиграфия архея и нижнего протерозоя

Фундамент Беларуси изучен почти исключительно по данным бурения и геофизическим исследованиям. Он вскрыт в разных районах территории республики более чем 4500 скважинами. Фундамент залегает на глубинах от –20 м на Житковичско-Микашевичском выступе Полесской седловины до

–6000 м в Припятской впадине. Кристаллические породы фундамента вскрыты на глубину от нескольких метров до 900 м. По площади республики эти скважины распределены очень неравномерно. Около половины из них пробурены на Житковичско-Микашевичском выступе, более 1700 – на Белорусском массиве, почти 400 – в Припятской впадине, двумя десятками скважин фундамент вскрыт на юго-западе Беларуси в западной части Полесской седловины и в Брестской впадине и только единичными скважинами в Оршанской впадине.

На большей части территории республики фундамент сложен интенсивно дислоцированными метаморфическими комплексами, прорванными интрузиями разного состава и возраста и разбитыми разломами, главным образом, северо-восточного и в меньшей мере меридионального, субширотного и северо-западного простирания на крупные тектонические блоки разных размеров.

Разный уровень изученности фундамента буровыми работами приводит к тому, что в разных регионах различна и степень детализации стратиграфических подразделений и разная степень их обоснованности. Фундамент большей частью сложен глубоко метаморфизованными породами, которые нередко подвергались ультраметаморфической переработке. Они полностью утратили первичный минеральный состав и первичные структурные и текстурные признаки. Всё это приводит к тому, что возрастные соотношения между различными комплексами пород фундамента устанавливаются с большим трудом, либо вовсе не могут быть установлены. Большие затруднения для стратификации пород фундамента обусловлены ещё и тем, что количество надёжных определений изотопного возраста пород очень невелико.

По этой причине в основу расчленения образований кристаллического фундамента было положено выделение крупных естественных ассоциаций (или комплексов) пород, характеризующихся определённым минеральным составом, структурно-текстурными особенностями, уровнем метаморфических и ультраметаморфических преобразований, которые сформировались в ходе крупных самостоятельных этапов эволюции структуры земной коры этого региона.

Определение взаимного положения выделяемых подразделений в общем разрезе раннедокембрийских образований осуществлялось на основе интерпретации наблюдаемых в разрезах скважин соотношений пород, установления последовательности метаморфических преобразований, которые выражались в смене минеральных парагенезисов. Возраст выделенных комплексов устанавливался по немногочисленным изотопным датировкам и по сопоставлению с более детально изученными районами развития раннего докембрия (Украинским и Балтийским щитами). Выделение возрастных подразделений производилось на основе стратиграфической схемы архея и нижнего протерозоя, утверждённой МСК в 1990 г. Были приняты следующие границы: между нижним и верхним археем – 3150 млн. лет, между археем и протерозоем – 2500 млн. лет, между нижним и верхним протерозоем – 1650 млн. лет.

Нижний архей (AR1). Наиболее древними образованиями в фундаменте Беларуси признаются породы, метаморфизованные в наиболее высокой, гранулитовой, фации метаморфизма. Эти продукты вместе с продуктами ультраметаморфической их переработки, слагают приблизительно 50 % всей поверхности фундамента внутри Беларуси. Они подразделены на две серии и одну толщу (табл. 2.1). На западе Беларуси к ним относится существенно метабазитовая^* щучинская серия (AR1gr). На востоке – кулажинская серия (AR1kl). Рудьмянская серия (AR1-2rd) развита между ними. Породы гранулитового комплекса лучше всего изучены в пределах Белорусско-Прибалтийского пояса и в Брагинском гранулитовом массиве. Существенные различия в составе гранулитов этих районов и привели к выделению двух различных серий: щучинской в Белоруско-Прибалтийском гранулитовом поясе и кулажинской в Брагинском массиве (рис. 2.2).

Щучинская серия (AR1gr). По петрографическому составу она расчленяется на две толщи: нижнюю – заборскую (AR1zb) и верхнюю ­дитвинскую (AR1dt). Обе они распространены в пределах Белорусско-Прибалтийского гранулитового пояса, вытянутого в северо-восточном направлении в виде полосы, шириной 200-300 км и занимающего почти всю северо-западную часть Беларуси от восточной половины Полесской седловины до северной части Оршанской впадины включительно.

Главная особенность строения щучинской серии – преобладание в её составе основных пород, на долю которых приходится 70-80 % общей мощности. Это породы темного цвета или черного с зеленоватым оттенком с массивными иногда нечеткими полосчатыми или пятнистыми текстурами и гранобластовыми^* структурами. Петрографический состав пород довольно однообразен. Практически во всех породах основного состава присутствует

Таблица 2.1 ­ Схема сопоставления стратифицировнных подразделений архейских и нижнепротерозойских отложений Беларуси без упоминания интрузивных и ультраметаморфических комплексов (Стратиграфические схемы докембрийских и фанерозойских отложений Беларуси, 2010)

Рисунок 2.2 ­ Геологическое строение кристаллического фундамента Беларуси. Составили Н.В. Аксаментова, И.В. Найденков.

Стратифицированные образования. Верхний протерозой: 1 – мышковичская свита (mš) бобруйской серии и толкачевская свита(tl) овручской серии: кварцитовидные песчаники; 2 – лучковская свита (lč) бобруской серии и збраньковская свита (zb) овручской серии: трахиандезиты, кварцевые риолиты, вулканомиктовые песчаники. Нижний протерозой: 3 – житковичская серия (žt): риолиты, риодациты, трахириодациты, порфироиды, слюдистые сланцы, кварцевые конгломераты; 4 – околовская серия (ok): плагиогнейсы и микрогнейсы биотитовые, биотит-амфиболовые, амфиболиты, кальцифиры, магнетитовые кварциты. Архей: 5 – амфиболито-гнейсовый комплекс (gn) нерасчлененный (включая озерскую толщу, бальнинкайский комплекс и др.): гнейсы биотитовые, амфибол-биотитовые, амфиболовые, амфиболиты и продукты их мигматизации (мигматит-граниты, гранитогнейсы); 6 – щучинская серия (šč):амфиболовые и амфибол-двупироксеновые кристаллические сланцы, продукты их ультраметаморфической переработки (эндербиты, чарнокиты и др.), реже гранат-биотитовые гнейсы; 7 – кулажинская (kl) и ашваская (aš) серии: глиноземистые и биотитовые гнейсы, реже основные кристаллические сланцы, частично гранитизированные, 8 – рудьмянская толща (rd): глиноземистые графитсодержащие гнейсы, кальцифиры, реже основные кристаллические сланцы, 9 – гранулитовый комплекс нерасчлененный и предполагаемый (gr). Нестратифицированные образования. 10 – комплекс высокотемпературных бластомилонитов (bm): линзокластических, тонкосланцеватых и др. Интрузивные образования: 11 – мостовский (ms), житковичский (žt), марцинконский (mč), мазурский (mz), коростенский (kr), пержанский (pž) комплексы: субщелочные граниты, кварцевые сиениты, лейкогранаты, щелочные граниты; 12 – 13 – микашевичский (mk) и осницкий(os) комплексы: плагиоклаз-микроклиновые граниты (12), гранодиориты, кварцевые диориты и диориты (13); 14 – бобовнянский (bb), выгоновский (vg), жуховичский (žh) и др. комплексы: граниты и гнейсограниты микроклин-плагиоклазовые, микроклиновые равномернозернистые, порфиробластовые; 15 – кореличский комплекс (ko):метагаббро-нориты, метагаббро, иногда магнетитсодержащие; 16 – осмоловский и голеновский комплексы нерасчлененные (osm): ортоклазовые гиперстенсодержащие граниты и лейкограниты; 17 – гранитоиды нерасчлененные и предполагаемые (g). Разрывные нарушения: 18 – глубинные суперрегиональые разломы; 19 – надвиги; 20 – прочие разломы.

На врезке цифрами обозначены главные структурные элементы фундамента: 1 – Инчукалнская (Мазовецко-Литовская) структурная зона; 2 – Белорусско-Прибалтийский гранулитовый пояс; 3 – Смолевичско-Дрогичинская шовная (Центрально-Белорусская структурная) зона; 4 – Минский гранулитовый блок; 5 – Витебский гранулитовый массив; 6 – Осницко-Микашевичский вулканоплутонический пояс; 7 – Брагинский гранулитовый массив.

роговая обманка и плагиоклаз. К ним в кристаллических сланцах и пироксен-плагиогнейсах добавляется моноклинальный или ромбический пироксен, а в диафторированных^* разностях добавляется гранат, биотит, кварц и калиевый полевой шпат, иногда в небольшом количестве силлиманит (в дитвинской толще щучинской серии).

Строение разрезов щучинской серии изучено ещё слабо, в связи с редкой сетью скважин. Общая видимая мощность пород щучинской серии до 1038 м., но если учесть крутые углы падения пластов (60-80°), то истинная мощность изученных разрезов примерно 400 м.

Раннеархейский возраст щучинской, кулажинской серий и рудьмянской толщи принимается, главным образом, на основании сопоставления с гранулитовыми комплексами Украинского кристаллического щита. На Украинском кристалическом щите раннеархейский изотопный возраст днестрово-бугской и аульской серий гранулитового состава составляет 3,02 млрд.л. Кроме того, они прорваны гранитоидами днепровского комплекса, которые имеют изотопный возраст в 2,97 млрд.л. В Беларуси изотопный возраст пород гранулитового комплекса затушёван интенсивными гидротермальными процессами, происходившими при формировании тектонических чешуй, на которые разбиты породы гранулитового комплекса. По этой причине наиболее древние датировки пород гранулитового комплекса не превышают 2,58-2,64 млрд.л.

Площади распространения основных гранулитов обычно отражаются в геофизических полях магнитными аномалиями повышенной и высокой интенсивности.

Кулажинская серия(AR1kl) развита на юго-востоке Беларуси в пределах Брагинского гранулитового массива. Здесь она вскрыта 60 скважинами. Для этой серии характерно большое однообразие слагающих её пород. Они представлены глиноземистыми и биотитовыми гнейсами. В разрезах кулажинской серии преобладают гранат-биотитовые гнейсы и реже плагиогнейсы. Общая мощность толщи таких гнейсов вероятно значительна. Об этом можно судить по большой площади их развития. От гнейсов щучинской серии они отличаются присутствием кордиерита (до 5-10 %) и графита.

Нижний ­ верхний архей (AR1-2).

(Рудьмянская серия (AR1-2rd) слагает узкую полосу шириной 30-50 км, вытянутую на 250 км в северо-восточном направлении вдоль восточной окраины Белорусско-Прибалтийского гранулитового пояса. В составе рудьмянской серии выделяются две толщи: нижнерудьмянская (AR1-2rd1) и верхнерудьмянская(AR1-2rd2).

Для серии характерны три главные ассоциации пород: базитовая (кристаллосланцевая), карбонатная и плагиогнейсовая.

Базитовая ассоциация представлена переслаиванием гранат-пироксеновых, гранат-магнетит-пироксеновых и роговообманко-пироксеновых кристаллических сланцев. Характерно частое присутствие в них графита. Кристаллические сланцы большей частью интенсивно гранитизированы.

Карбонатная ассоциация представлена переслаиванием мраморов, кварцитов и пироксенолитов.

Гнейсовая ассоциация представлена частым переслаиванием гранат-биотитовых и биотитовых графитосодержащих гнейсов. Часто встречаются также кордиеритовые, силиманитовые и роговообманково-пироксеновые гнейсы, прослои пироксеновых амфиболитов и роговообманково-пироксеновых кристаллических сланцев.

На участке Рудьма скважинами вскрыт почти непрерывный разрез рудьмянской серии истинной мощностью приблизительно 3000 м. По возрасту эта толща условно относится к раннему архею.

Верхний архей - нижний протерозой (AR2-PR1). К стратифицированным образованиям верхнего архея и нижнего протерозоя отнесены широко распространённые в фундаменте Беларуси толщи гнейсов умеренно кислого и среднего состава. Выделены три толщи: озёрская (AR2-PR1oz) – на западе республики, перетокская (AR2-PR1per) – в центральных районах и юровичская (AR2-PR1yur) – на юге и востоке. Взаимоотношения этого комплекса с нижележащими нижнеархейскими подразделениями не наблюдались. По косвенным данным (структурное положение, вещественный состав, степень метаморфизма и т. д.) условно принимается их более молодой возраст. Данные изотопного анализа возраста этих толщ отвечают нижнему протерозою. Для перетокской толщи они равны 2,13 млрд. лет, для юровичской – 2,04 млрд. лет.

Озёрская толща (AR2-PR1oz) распространена на крайнем западе Беларуси к западу от Белорусско–Прибалтийского гранулитового пояса. Кроме того, сходные по петрографическому составу блоки пород установлены и в западной части гранулитового пояса, в Волковысской зоне. Взаимоотношения этой толщи с выше– и нижележащими образованиями не установлены. Вскрытая скважинами мощность разреза примерно 800 м. Надёжные датировки её возраста отсутствуют. Верхний возрастной предел этой толщи определяется временем проявления процессов региональной гранитизации в условиях амфиболитовой фации метаморфизма. Образования вышележащей околовской серии гранитизацией не затронуты. Региональная гранитизация в Беларуси проходила скорее всего в конце архея либо в самом начале нижнего протерозоя. Озёрская толща сложена амфиболитами роговообманковыми, биотит-роговообманковыми, роговообманково-биотитовыми и иногда гранат-биотитовыми гнейсами, метаморфизованными в условиях амфиболитовой фации. Для озёрской толщи характерно чередование пород различной основности (преобладают породы от среднего до умеренно-кислого состава). Реже встречаются более основные и более кислые разности. Большая часть пород подверглась интенсивной гранитизации. Относительно слабо гранитизированные участки сохранились очень редко среди сплошных полей мигматитов.

Перетокская толща (AR2-PR1per). Породы перетокской толщи установлены в центральной части Беларуси, к востоку от Околовской грабен-синклинали. Здесь они слагают полосу кристаллического фундамента между Минском и Могилёвом. Вскрытая мощность перетокской толщи превышает 850 м. Основную часть разреза слагают мелкозернистые, среднезернистые и неравномерно зернистые плагиогнейсы среднего и умеренно-кислого состава с массивной, гнейсовой либо с нечётко полосчатой текстурой. Структура немато– и лепидобластовая, иногда гетеробластовая. Размер зёрен от 0,2 до 1,5 мм. В составе толщи присутствуют в виде маломощных прослоев амфиболиты. Породы метаморфизованы в условиях амфиболитовой фации. Главными минералами гнейсов являются плагиоклаз (олигоклаз-андезин) – 35-65 %, кварц – 20-35 %, мелкочешуйчатый биотит – 0-25 %, роговая обманка – 0-20 %. Во всех разностях гнейсов может встречаться гранат (альмандин) до 2 %, эпидот и очень редко силлиманит и кордиерит. Акцессорные минералы – апатит, сфен, циркон и магнетит.

Юровичская толща (AR2-PR1yur) распространена на юге Беларуси. Здесь она представлена мелкозернистыми и среднезернистыми биотитовыми и роговообманково-биотитовыми плагиогнейсами с подчинёнными прослоями роговообманковых плагиогнейсов и амфиболитов. Вскрытая скважиной мощность разрезов этой толщи обычно не превышает несколько десятков метров. Общая же мощность разреза толщи может быть оценена в 3-5 тысяч метров. Мелкозернистые разности гнейсов обычно слагают небольшие участки среди среднезернистых гнейсов. Контакты между ними, как правило, резкие. Это тёмно-серые породы с массивной или гнейсовой текстурой. Структура – лепидогранобластовая. Гнейсы сложены плагиоклазом (андезином) – 45–70 %, биотитом – 25–40 %, кварцем – 5–10 %, изредка встречается роговая обманка (до 5%), микроклин (0–7%) и эпидот (5–7%). Акцессорные минералы – апатит, турмалин, ортит, магнетит, сфен. Породы метаморфизованы в низко-средне температурной субфации амфиболитовой фации. Среднезернистые плагиогнейсы – это серые и тёмно–серые породы массивной и нечётко гнейсовой, реже полосчатой текстуры и лепидо–гетерогранобластовой структуры. Плагиогнейсы состоят из плагиоклаза (андезина) – 30–65 %, биотита – 7–30 %, кварца – 7–10 %, микроклина, роговой обманки (5–10%) и эпидота (3–5%). Акцессорные минералы – апатит, циркон, монацит, ильменит и сфен.

Нижний протерозой(PR1).

Околовская серия (PR1ok) представлена различными плагиогнейсами и амфиболитами с горизонтами магнетитовых кварцитов. Она слагает сравнительно узкую полосу, вытянутую в северо-восточном направлении, примыкающую с востока к полосе рудьмянской толщи. Её максимальная ширина 50 км, а длина 200 км. В магнитном поле эта полоса выражается общим пониженным, как правило, отрицательным магнитным полем с отдельными положительными магнитными аномалиями, соответствующими выходам магнетитовых кварцитов, которые образуют вытянутые в субмеридианальном направлении цепочки. Околовская серия подразделяется на три свиты (снизу вверх) – гуменовщинскую (PR1gm), шашковскую (PR1šš) и яченскую (PR1 jač), хотя вопрос о её расчленении всё ещё является дискуссионным. Возраст пород околовской серии установлен по данным изотопного анализа свинца из цирконов (урано-свинцовый метод). Были получены цифры 1982 млн. лет.и 1952 млн. лет, которые свидетельствуют о раннепротерозойском возрасте этой серии. Кроме того, они прорваны Жуховицким массивом гранитоидов с абсолютным возрастом 1900 млн. лет. В составе пород околовской серии преобладают различные плагиогнейсы и амфиболиты. Они подразделяются на породы основного состава (амфиболиты и амфиболовые сланцы), среднего и кислого состава (плагиогнейсы). Кроме того, довольно широко распространены и различные сланцы. По набору темноцветных минералов среди них можно выделить роговообманковые, биотитовые, хлоритовые, биотит-хлоритовые, хлорит-эпидотовые и эпидотовые разности. Ещё одной характерной для околовской серии группой пород являются кварциты (силикатные, магнетитовые и силикатно-магнетитовые).

С породами околовской серии (шашковская свита) связано месторождение железных руд, приуроченное к железистым кварцитам – Околовское. Оно расположено близ деревень Околово и Шашки Столбцовского района Минской области. Здесь выявлены три горизонта железистых кварцитов. В каждом из них рудные пласты, мощностью от 0,8 до 31 метра разделены такой же мощностью плагиогнейсов и амфиболитов. Содержание железа в рудах в среднем от 38,95 % до 44,99 %. Запасы железа на нём 533,8 млн.т. По масштабам это месторождение относится к крупным. Руды его легко обогащаются и могли бы служить сырьём для Жлобинского металлургического комбината.

Житковичская серия(PR1žt) распространена только на юге Беларуси на Житковичско-Микашевичском выступе Полесской седловины. Житковичская серия подразделена на две свиты (снизу вверх): люденевичскую (PR1ld) и кожановичскую (PR1kž) Она сложена осадочными и вулканогенными породами, метаморфизованными в зеленосланцевой фации метаморфизма. Поля развития пород этой серии сохранились в виде сравнительно узких полос и пятен среди гранитоидных массивов. Возрастное положение житковичской серии до настоящего времени остается дискуссионным. Её верхняя возрастная граница определяется тем, что слагающие её породы прорваны дайками оливиновых долеритов и жилами лейкократовых гранитов, возраст которых 1740 млн. лет (рис. 2.3, 2.4).

Рисунок 2.3 ­ Геологическое строение кристаллического фундамента Житковичского горста (Геология Беларуси, 2001).

1 – крупнопорфировые щелочнополевошпатовые риолиты и гранит-порфиры, 2 – кварцитовидные песчаники белевской свиты, 3 – дайки оливиновых и субщелочных долеритов, 4–5 – субщелочные граниты житковичского комплекса (4 – среднезернистые II фазы, 5 – крупнозернистые I фазы), 6 – вулканиты кожановичской свиты и 7 – слюдистые сланцы люденевичской свиты житковичской серии, 8 – диорит-порфириты (субвулканические), 9–10 – гранитоиды микашевичского комплекса (9 – граниты, 10 – гранодиориты и кварцевые диориты), 11 – метабазиты волхвинского комплекса, 12 – вторичные кварциты по вулканитам кожановичской свиты (Калиновский массив), 13 – геологические границы, 14 – фациальные границы, 15 – разломы, ограничивающие Житковичский горст, 16 – прочие разломы, 17 – буровые скважины, вскрывшие кристаллический фундамент.

Люденевичская свита (PR1ld) сложена довольно однообразными светло-серыми, желтовато- и зеленовато-серыми обычно полосчатыми кварцевыми, серицит-кварцевыми, кварц-серицитовыми, хлорит-кварц-серицитовыми, кварц-хлорит-серицитовыми, серицитовыми, хлорит-серицитовыми и карбонатсодержащими сланцами. Структура пород, главным образом, тонкозернистая гранобластовая, лепидогранобластовая и лепидобластовая. В сланцах обнаруживаются реликты первичных алевритовых и псаммитовых, изредка гравийных структур. Присутствуют хорошо окатанные зёрна циркона, граната, ильменита, рутила и апатита. Текстура пород тонкосланцевая и микрополосчатая, обусловленная частым чередованием тонких (доли мм – единицы см) слойков, в разной степени обогащённых серицитом и хлоритом. В некоторых скважинах в составе люденевичской свиты присутствуют линзовидные прослои кварцевых конгломератов, мощностью от 0,8 м до 7 м, а в одной из скважин их мощность достигла 80 метров. Конгломераты состоят из хорошо окатанных галек кварцитов, величиной от 1,5 до 6 см, составляющих до 70% объёма породы.

Структурно-текстурные особенности, минеральный и химический состав пород люденевичской свиты свидетельствуют о том, что она образовалась, главным образом, за счёт кварцевых и аркозовых песчаников, алевролитов и глинистых пород, формировавшихся во время длительного континентального перемыва. На это указывает полное отсутствие в них полевых шпатов и других неустойчивых минералов, а также хорошая окатанность обломочного материала.

Кожановичская свита (PR1kž) сложена породами вулканического происхождения. Эти породы перекрывают без видимого несогласия сланцы люденевичской свиты и прорваны дайками долеритов и жилами лейкократовых гранитов. Контакты вулканитов с вышележащими породами – тектонические. Вулканиты представлены разностями кислого и умеренно-кислого состава от дацитов и трахидацитов до риолитов и трахириолитов. В подчинённом количестве присутствуют трахиандезиты и очень редко встречаются андезиты. Породы кожановичсклй свиты подверглись слабому метаморфизму, поэтому в них большей частью сохранились реликты первичных вулканических структур. Более интенсивно метаморфизм проявлен в зонах разломов, где вулканиты рассланцованы и превращены в порфироиды.

Выделяемые разности пород различаются по окраске, составу и количественному содержанию вкрапленников и основной массы, структурным и текстурным особенностям.

Белёвская свита (PR1bl) слагает узкую (примерно 0,5 км) полосу, вытянутую в северо-восточном направлении, длиной 5 км. Она сложена кварцитовидными песчаниками с редкими прослоями гематитсодержащих глинисто-кремнистых сланцев. Эта свита залегает на породах житковичской серии и перекрыта крупнопорфировыми риолитами, превращёнными в порфироиды. Породы белёвской свиты рассланцованы и смяты в складки.

Породы белёвской свиты ­ это типичные отложения мелководных шельфов стабильных кратогенных областей.

Стратиграфическое положение белёвской свиты оценивается по-разному. Проведёнными детальными съёмочными работами было выяснено, что она залегает между породами житковичской серии и щелочнополевошпатовыми риолитами комагматичными завершающей фазе житковичского интрузивного комплекса, изотопный возраст которых равен 1850 млн. лет. Таким образом, белёвская свита относится к нижнему протерозою.

Рисунок 2.4 ­ Разрезы люденевичской и кожановичской свит житковичской серии (Геология Беларуси, 2001)

1 – прожилок лейкократового гранита; 2–3 – субвулканические тела трахитов (2) и крупнопорфировых риолитов (3); 4 – рассланцованные дайки оливиновых долеритов; 5–7 – кожановичская свита: 5 – двуполевошпатовые риолиты, 6 – риодациты, 7 – трахидациты; 8–13 – люденевичская свита: 8 – кварцевые, 9 – серицит-кварцевые, 10 – кварц-серицитовые, хлорит-кварц-серицитовые, 11 – кварц-хлорит-серицитовые, 12 – серицитовые, хлорит-серицитовые и 13 – карбонатсодержащие сланцы.

Поиск по сайту: