WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Алфимова Надежда Аркадьевна РАННЕДОКЕМБРИЙСКИЕ КОРЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ КАРЕЛИИ.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ, ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ.

Специальность 25.00.01 – общая и региональная геология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург 2007

Работа выполнена в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН

Научный консультант: доктор геолого-минералогических наук А.Б.Вревский

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук В.Н.Подковыров ИГГД РАН (Санкт-Петербург) Доктор геолого-минералогических наук Н.Е.Козлов ГИ КНЦ РАН (Апатиты)

Ведущая организация: Институт Геологии Карельского научного центра РАН (Петрозаводск)

Защита состоится « 22 » мая 2007 г. в 14 часов на заседании Диссертационного совета Д.002.047.01. в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН по адресу: 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова д.2 Электронная почта: ana@na10581.spb.edu, alfimova@inbox.ru Факс: (812)3284801

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геологии и геохронологии докембрия РАН.

Автореферат разослан 20 апреля 2007г.

Ученый секретарь Диссертационного совета Д.002.047.01 Кандидат геолого-минералогических наук Т.П.Щеглова.

2 Актуальность темы.

Уникальность геологической природы кор выветривания как единственных объектов, формирующихся на границе лито-, гидро- и атмосферы и несущих информацию об экзогенных процессах, обусловили широкий интерес геологов к их исследованию, начиная с первой половины ХХ века. В ходе более чем векового изучения кор выветривания различного возраста был получен ряд фундаментально важных результатов, в том числе свидетельствующих о специфичности додевонских кор химического выветривания. Большинство работ по докембрийским корам выветривания было выполнено в 60-70-хх годах прошлого столетия.

Последние крупные обзорные статьи российских исследователей на данную тему были опубликованы в 1980- 1990-х годах (Михайлов, 1986, Ронов, Мигдисов. 1990).

Коры выветривания служат достоверными индикаторами континентальных обстановок литогенеза, а при отсутствии метаосадочных пород, что часто наблюдается в раннедокембрийских структурах, становятся единственными источниками информации об условиях, существовавших при континентальном литогенезе.

Интерес к древним корам выветривания не угасает, и в последнее время стали появляться статьи зарубежных исследователей, посвященные докембрийскому гипергенезу. По мере накопления геологических данных, совершенствования инструментальной базы изотопногеохимических исследований и разработки методов численного моделирования геологических процессов, стало очевидно, что изучение докембрийских кор выветривания требует применения новых методических приемов исследования процесса гипергенеза.

Цель работы.

Реконструкция главных закономерностей континентального химического выветривания в раннем докембрии Карелии, на основе изучения геологического строения и вещественного состава кор выветривания.

Задачи работы.

- изучение геологического строения кор химического выветривания пород раннего докембрия Карелии, их петрографических, минералогических и геохимических особенностей;

- реконструкция первичных количественно-минеральных соотношений в породах субстрата и продуктах их выветривания;

- разработка методики изучения древнейших метаморфизованных гипергенных профилей;

- оценка степени химического разложения субстрата и состава гипергенных растворов на основе количественного моделирования.

Фактический материал и методы исследования.

В основу работы легли материалы полевых исследований автора и его коллег, собранные в период с 2000 по 2006 г на территории Карелии. Исследования проводились в Паанаярвинской, Куолаярвинской, Кукасозерской, Хизоваарской, Онежской структурах, в зонах Лехтинской синклинорной структуры, в Большезерской структуре и в Северном Приладожье. Полевые исследования включали детальное геологическое картирование опорных участков и геохимическое опробование реперных объектов. Важную часть исследований составляет анализ опубликованных материалов по гипергенным образованиям Карелии (ИГ КарНЦ РАН В.Я.Горьковец, М.Б.Раевская, К.И.Хейсканен, В.И.Коросов и др.), (ИГ КНЦ РАН Т.Ф. и В.З Негруца) др. авторов. В ходе исследований было обработано около петрографических шлифов, более 300 результатов оригинальных химических анализов пород и минералов, около 20 искусственных шлихов, отобранных по профилям выветривания.

Определение содержания элементов производилось с помощью ЭРФА и ICP-MS. Для количественной оценки степени химических изменений при континентальном выветривании разработана и опробована методика геохимического моделирования гипергенных преобразований гранитоидов.



Научная новизна.

На основе комплекса геологических, петрографических и геохимических данных обосновано двучленное строение полного профиля неоархейских и палеопротерозойских кор выветривания Карелии. Показано, что присутствие высококалиевой и карбонатной зон в профилях раннедокембрийского континентального химического выветривания является первичным генетическим признаком их строения.

Впервые для раннего докембрия Карелии реконструированы количественные соотношения породообразующих минералов в корах выветривания и обоснован преимущественно иллитовый первичный состав наиболее выветренных частей гипергенного профиля.

Впервые на основе численного моделирования процессов гипергенеза рассчитан элементный состав гипергенных растворов и оценены физико-химические условия его образования.

Практическая ценность.

Результаты проведенных исследований значительно приближают исследователей к пониманию специфики литогенеза в раннем докембрии, позволяют реконструировать с принципиально новых позиций процессы перераспределения и накопления рудных компонентов при гипергенезе и могут использоваться при прогнозных оценках территорий на железо, ванадий, кобальт, золото, уран.

Полученные в ходе исследований геологические данные значительно расширяют возможность стратиграфического расчленения и корреляции супракрустальных разрезов раннего докембрия Балтийского щита.

Основные защищаемые положения.

1. В строении раннедокембрийских кор выветривания, развитых на территории Карелии, выделяются 2 зоны: зона с высоким содержанием кальция и зона, обогащенная калием, что является первичной и специфической чертой их строения. Зона с повышенным содержанием K2O представляет собой наиболее выветренную (глинистую) часть коры выветривания, а возникновение зоны, обогащенной CaO, связано с накоплением карбонатов в наиболее проницаемых зонах профиля.

Такие профили образуются в раннем докембрии независимо от климатических условий как по гранитоидам, так и по породам основного состава.

2. Вне зависимости от состава и степени химического преобразования пород субстрата главными новообразованными минералами остаточных кор выветривания раннего докембрия являлись глинистые минералы группы смектита и иллита. В результате химических преобразований объем пород уменьшался на 65 - 95 % об.

3. В раннем докембрии процессы преобразования пород в глинистой зоне профилей выветривания происходили при кислотности растворов 4.0-6.5 рН и в восстановительных условиях среды. Раннедокембрийские гипергенные растворы отличались от водных растворов современных зон гипергенеза низкой концентрацией натрия, кальция, калия и магния и значительно более высоким содержанием железа.

Апробация результатов.

Результаты исследований были представлены на молодежных конференциях (молодежные конференции, посвященные памяти К.О.Кратца 2002 - 2006 гг, конференция «Современные проблемы геохимии», Иркутск, 2004 г, конференция «Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента», Сыктывкар, 2005г), российских совещаниях («Геология и геодинамика архея», С-Петербург, 2005г) и международных конференциях (международная научная конференция «Глины и Глинистые минералы», Воронеж, 2004).

По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, включающих 2 статьи в рецензируемых журналах.

Благодарности. Автор считает приятным долгом высказать благодарности людям, без участия которых выполнение данной работы было бы невозможно. Прежде всего, это относится к коллективу работников геологического факультета СПбГУ, где совместными усилиями сотрудников различных кафедр были заложены основы геологических знаний автора.

Различные аспекты диссертации в разное время обсуждались с В.Г.Кривовичевым, А.А.Золотаревым, Д.В.Доливо-Добровольским, П.Я.Азимовым, С.И.Турченко, Т.Ф.Зингер и др., что позволило грамотно и разносторонне подойти к выполнению исследования и оформлению результатов.

Постоянное внимание и настойчивость научного руководителя, А.Б.Вревского, сделало возможным реализацию настоящего исследования в сложных экономических и политических условиях. Теорию и практику полевых геологических исследований, так же как возможности модельного подхода и концептуальные вопросы геологии докембрия автор постигал под руководством В.А.Матреничева. Искренние слова благодарности автор адресует С.Б.Фелицыну за расширение сферы научных интересов автора, профессионализм и внимание к деталям.

Отдельную благодарность автор выражает своей семье, без поддержки которой проведение данных исследований было бы невозможно, а также друзьям, пример которых послужил хорошим стимулом для доведения означенного исследования до логического финала.





Особую признательность автор выражает А.В.Матреничеву, Н.В.Матреничеву, Е.В.Климовой.

Структура и объем работы.

Работа содержит 7 глав, введение и заключение, в которых обосновываются защищаемые положения, 67 рисунков и 17 таблиц. Список литературы содержит наименование.

В первой главе приведена информация по истории изучения докембрийского гипергенеза и основным результатам, достигнутым в этой области. Вторая глава посвящена описанию геологического строения Восточной части Балтийского щита. Третья глава посвящена описанию геологического строения раннедокембрийских профилей выветривания Карелии. В четвертой главе приводится описание минерального состава и особенностей распределения в изученных объектах акцессорных минералов. Пятая глава посвящена описанию геохимических особенностей раннедокембрийских кор выветривания Карелии. В шестой главе изложена методика моделирования и результаты пересчетов начального минерального состава кор выветривания Карелии различного возраста. Седьмая глава посвящена реконструкции состава гипергенных растворов и условий их существования в раннем докембрии. В заключении подводятся краткие итоги работы и формулируется ряд заключений и геологических следствий.

Обоснование защищаемых положений.

В строении раннедокембрийских кор выветривания, развитых на территории Карелии, выделяются 2 зоны: зона с высоким содержанием кальция и зона, обогащенная калием, что является первичной и специфической чертой их строения. Зона с повышенным содержанием K2O представляет собой наиболее выветренную (глинистую) часть коры выветривания, а возникновение зоны, обогащенной CaO, связано с накоплением карбонатов в наиболее проницаемых зонах профиля.

Такие профили образуются в раннем докембрии независимо от климатических условий как по гранитоидам, так и по породам основного состава.

Коры выветривания в Карелии имеют широкое распространение и встречаются практически на всех стратиграфических уровнях раннего докембрия, начиная с верхнего архея.

Подобные образования детально описаны многими авторами (В.К.Головенок, В.З. и Т.Ф.Негруца, К.И.Хейсканен и др.). Наиболее значимая особенность химического состава раннедокембрийских кор выветривания Карелии, по сравнению с фанерозойскими аналогами, выражается в накоплении К2О в наиболее измененных горизонтах профиля. В таблице приведены коэффициенты изменения валового химического состава пород по профилю выветривания. Коэффициенты представляют собой отношения содержаний элемента в выветренном горизонте к содержанию этого элемента в субстрате, что наглядно демонстрирует изменения химического состава и позволяет сравнить степени преобразования различных объектов. В ходе исследований было изучено 14 объектов раннедокембрийских гипергенных изменений пород на территории Карелии различного возраста - от 2,8 млрд лет и до 2 млрд лет.

Анализ вариаций химического состава неоархейских и палеопротерозойских гипергенных образований Карелии (табл.1) свидетельствует о том, что формирование высококалиевых кор выветривания происходило в течение всего раннего докембрия по различному субстрату, как в условиях арктического климата, так и во время господства аридных обстановок (Алфимова, Матреничев, 2006).

Детальные петрографические и геохимические исследования гипергенных объектов показывают, что в некоторых корах выветривание можно выделить не только зону, обогащенную калием (Михайлов, 1986), но и зону, где происходит накопление кальция (№ 3, 9, 11 табл. 1, табл. 2). Одним из наиболее характерных и полных профилей выветривания Карелии является кора выветривания на берегу оз. М.Янисъярви (С. Приладожье).

Кора выветривания имеет предъятулийский возраст и развивается по архейским гранитогнейсам Карельского массива и перекрывается ятулийскими кварцито-песчаниками.

Протяженность выхода около 100 м, мощность горизонта 15-20 м. Породы претерпели Таблица 1. Изменение химического состава пород при формировании раннедокембрийских кор выветривания Карелии, %.

№ Место расположения. возраст. источник. субстрат Климат* К SiO2 К Al2O3 К Fe2O3 К CaO К Na2O К K2O оз. Малый Янисъярви.

гранит -7.5 15.4 32.6 -55.9 -95.2 154.предъятулийская оз. Сегозеро. предъятулийская базальт (Металлогения Карелии. 0.2 77.4 -30.6 -100.0 -95.1 520.Петрозаводск. 1999) гранит оз.Куолаярви. предъятулийская 5.2 -39.9 -77.3 260.9 -32.9 -11.оз.Окуневское. Лехтинская стр.

гранит предъятулийская -8.9 57.3 -17.9 -79.8 -97.9 341.(Негруца. 1979) оз.Ахвенлампи, центр.Карелия.

гранит предъятулийская -14.2 20.6 17.4 -18.3 -94.6 98.(Хейсканен. 1990) п. Гирвас. предъятулийская андези -5.9 53.7 -10.1 -92.1 -96.3 616.базальт (Путеводитель…. 1998) оз. Паанаярви.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»