К сопоставлению валового химического состава глинистых пород Нижней Перми Юрюзано-Сылвинской и Бельской впадин

Автор: Мизенс Г.А., Маслов А.В.

Журнал: Вестник Пермского университета. Геология @geology-vestnik-psu

Статья в выпуске: 2 (23), 2014 года.

Бесплатный доступ

В результате анализа литогеохимических особенностей глинистых пород нижней перми Бельской и Юрюзано-Сылвинской впадин Предуральского прогиба установлено отсутствие принципиальных различий между ними, что может свидетельствовать об общем источнике сноса. В целом валовый химический состав глинистых пород нижней перми Предуральского прогиба сопоставим с PAAS по содержаниям SiCb, TiCh, AI2O3, FeC^n, K2O и P2O5, некоторое отличие наблюдается лишь по MgO, CaO и Na2O. Содержания Cr, Co, Ni и Zn в большинстве образцов аргиллитов Бельской впадины выше, чем Юрюзано-Сылвинской впадины, в то же время для аргиллитов из бассейна р. Уфы характерны несколько более высокие концентрации Sc, Sr, Y, Mo и РЗЭ. Распределение РЗЭ в аргиллитах обеих впадин сопоставимо. Общая обедненность их, относительно PAAS, легкими лантаноидами, а также слабо выраженная положительная Eu аномалия предполагают присутствие в составе пород существенной доли продуктов размыва основных магматических образований.

Еще

Юрюзано-сылвинская впадина, распределение редких и рассеянных элементов, глинистые породы, нижняя пермь, валовый химический состав, вельская впадина

Короткий адрес: https://sciup.org/147200901

IDR: 147200901

Текст научной статьи К сопоставлению валового химического состава глинистых пород Нижней Перми Юрюзано-Сылвинской и Бельской впадин

Предуральский прогиб представляет собой неоднородную структуру, строение которой, как и состав выполняющих ее обломочных формаций, связано в первую очередь с особенностями формирования палеозойского Уральского орогена. Изучение обломочных комплексов прогиба ведется уже много лет, однако по-прежнему остаются неясными вопросы, в том числе относящиеся к источникам вещества. Уточнению некоторых из них может способствовать анализ химическо- го состава глинистых образований, сохранивших тонкие и неустойчивые компоненты пород области сноса.

Рассматриваемый прогиб, как известно, сначала существовал в виде цепочки из нескольких разобщенных впадин. Только к артинскому веку он стал единым [1]. Во второй половине карбона в южной части прогиба сформировались три глубоководные впадины – Юрюзано-Сылвинская, Бельская и Актюбинская. Причем две первые были разделены ши-

роким поднятием в области современного Башкирского мегантиклинория. Как и в других случаях, перемычка между этими впадинами исчезла в артинском веке, когда прогиб несколько сместился на запад. Для того чтобы уточнить особенности источников сноса во время, когда впадины были разобщенными и когда прогиб стал единым, был проанализирован химиче- ский состав глинистых пород по трем профилям (разрезам) – вдоль долины р. Уфы на широте г. Михайловска, на р. Юрюзани выше пос. Малояз и по р. Белой в широтном отрезке долины у д. Сырять. Два первых профиля относятся к Юрюза-но-Сылвинской впадине, третий – к Бельской (рис. 1).

(а)

60 °

Уральский складчатый пояс

T 1

Михайловск

64 °

А Б

54 °

64 °

10-40

Малояз

VII

54 °

10-41

5 км

Мелеуз

Юмагузино

Кунгурский ярус

5 км

Артинский ярус

500 км

Сакмарский ярус

5 км

Усть-Катав

Ассельский ярус

Рис. 1. Схемы расположения исследованных обнажений нижней перми в Юрюзано-Сылвинской (А – бассейн р. Уфы, Б – на р. Юрюзани) и Бельской (В – на р. Белой) впадинах: I – мезозойско-кайнозойские отложения; II – Предуральский прогиб; III–VIII – мегазоны: III – ЗападноУральская, IV – Центрально-Уральская, V – Тагильская, VI – Магнитогорская, VII – ВосточноУральская, VIII – Зауральская

По петрографическому составу песчаников все три района несколько различаются. Меняется состав этих пород и вверх по разрезу. Так, по р. Уфе в нижней части пермского интервала (ассельский и сак-марский ярусы) распространены кварц-полевошпатовые граувакки (по классификации В.Д. Шутова), с высоким содержа- нием обломков пород, среди которых преобладают силициты, а количество кислых и основных вулканитов примерно равное. В артинских и кунгурских песчаниках несколько увеличивается количество зерен кварца, граувакки становятся полевошпа-то-кварцевыми, а среди обломков пород чаще встречаются вулканиты.

Таблица 1. Средние, минимальные и максимальные содержания основных породообразующих оксидов в алевритоглинистых породах нижней перми

Компоненты,	Юрюзано-Сылвинская впадина		Бельская впа дина	Юрюзано-Сылвинская вп.	Бельская впа дина	Юрюзано-Сылвинская впадина
мас. %	р. Юрюзань	р. Уфа	р. Белая	р. Уфа	р. Белая	р. Уфа	р. Уфа
	Ассельский ярус		Сакмарс	кий ярус	Артинский ярус		Кунгурский ярус
SiO 2	53,71±2,92	42,54±11,34	48,61	48,85±1,91	51,32±2,01	50,35±3,82	52,33±1,18
	49,41–57,43	26,52–50,42	48,61	45,40–50,73	48,76–55,07	47 , 54–56 , 58	50,26–53,80
TiO 2	0,70±0,08	0,48±0,22	0,64	0,61±0,08	0,54±0,09	0,49±0,06	0,64±0,08
	0,55–0,79	0,18–0,64	0,64	0,50–0,77	0,44–0,74	0,39–0,58	0,55–0,77
Al 2 O 3	10,78±1,06	9,69±2,95	11,37	11,24±0,80	10,18±0,95	10,64±1,02	13,11±0,88
	8,42–11,78	5,42–12,19	11,37	9,86–12,22	8,91–11,93	8,69–11,68	12,17–14,66
Fe 2 O 3общ.	7,28±1,54	6,22±2,75	8,19	6,19±1,05	6,12±1,32	4,91±0,54	7,15±1,30
	4,38–9,01	2,62–8,34	8,19	4,60–8,05	5,12–9,48	4,19–5,51	5,54–9,29
MgO	7,25±1,78	3,74±0,69	7,66	3,01±0,37	6,78±1,75	2,93±0.15	4,64±0,37
	4,12–9,54	2,72–4,42	7,66	2,46–3,77	4,57–9,32	2,75–3,15	4,12–5,34
CaO	6,21±2,59	15,17±10,46	6,96	11,09±2,42	8,63±2,05	11,64±1,35	6,14±2,46
	3,78–11,48	7,87–29,57	6,96	6,81–15,08	3,93–10,80	9 , 37-12,99	1,96–8,89
MnO	0,15±0,06	0,12±0,05	0,08	0,06±0,02	0,08	0,06±0,01	0,06±0,01
	0,10–0,23	0,07–0,20	0,08	0,04–0,10	0,08–0,09	0,05–0,09	0,05–0,07
K 2 O	1,90±0,29	1,52±0,56	2,61	1,69±0,10	1,72±0,40	2,03±0,36	2,52±0,13
	1,37–2,21	0,75–2,07	2,61	1,55–1,79	1,33–2,38	1,37–2,34	2,37–2,75
Na 2 O	1,39±0,33	1,58±0,29	2,25	1,96±0,43	1,92±0,78	1,53±0,44	1,84±0,60
	1,00–2,00	1,10–1,90	2,25	1,60–3,00	0,97–3,70	1,10–2,30	1,50–3,20
P 2 O 5	0,17±0,02	0,17±0,01	0,18	0,15±0,02	0,15±0,02	0,17±0,03	0,19±0,01
	0,13–0,21	0,15–0,19	0,18	0,12–0,20	0,12–0,18	0,13–0,20	0,18–0,22
ппп	10,74±1,11	18,92±7,93	11,60	15,40±1,60	12,78±1,86	15,70±2,05	11,43±1,14
	8,60–12,30	13,70–30,40	11,60	13,00–18,10	9,50–15,40	12,50–17,40	9,80–12,60
n	8	6	2	8	10	6	6

Примечание. Здесь и далее: n – число проанализированных образцов. # – среднее арифметическое. В числителе – среднее арифметическое и стандартное отклонение, в знаменателе – минимальное и максимальное содержания.

Таблица 2. Средние, минимальные и максимальные содержания редких и рассеянных элементов в алевритоглинистых породах нижней перми

	Впадины
Компоненты,	Юрюзано-Сылвинская		Бельская	Юрюзано-Сылвинская	Бельская	Юрюзано-Сылвинская
г/т	р. Юрюзань	р. Уфа	р. Белая	р. Уфа	р. Белая	р. Уфа		р. Уфа
					Артинский ярус			Кунгурский ярус
	Ассельский ярус		Сакмарский ярус			Нижняя часть	Верхняя часть	Кунгурский ярус
Li	52.23±6.09	25.41±13.33	62.66	33.32±11.15	48.87±6.12	29.43±3,73	43.81±11,40	66.63±19.07
Li	48.06–65.29	10.70–43.64	62.66	9.12–45.40	40.93–57.66	24.99–34.76	28.78–64.70	47.05–99.66
Sc	19.84±4.00	24.83±9.56	19.10	25.19±8.10	15.52±3.08	22.73±3,89	20.21±4,66	23.31±5.48
Sc	14.37–27.46	11.88–35.55	19.10	6.53–34.81	11.51–20.02	16.49–28.58	13.78–27.83	15.48–32.46
V	167.33±19.96	132.95±53.84	144.82	127.04±37.56	138.32±22.54	125.88±16,76	165.70±32,50	157.55±13.67
V	136.23–198.38	62.52–182.45	144.82	38.13–163.51	114.46–171.18	95.90–153.44	126.52–231.45	133.92–171.63
Cr	219.39±14.03	76.96±40.65	377.30	137.62±48.78	245.44±75.73	105.60±18,16	120.55±24,65	117.01±26.28
Cr	197.36–235.36	31.05–148.69	377.30	30.63–189.43	132.95–378.57	78.79–128.07	89.04–162.50	84.41–160.85
Co	27.69±4.59	18.38±6.11	33.18	17.64±7.36	31.41±6.81	15.73±3,81	20.75±3,67	18.29±3.01
Co	20.76–35.31	9.82–25.50	33.18	4.41–28.41	23.51–44.48	9.78–21.96	15.99–28.01	14.40–23.65
Ni	233.54±34.83	49.41±23.95	271.11	79.04±30.60	280.37±104.59	80.14±13,03	86.74±17,46	89.95±11.80
Ni	178.40–281.94	23.28–74.40	271.11	18.76–110.04	143.93–485.73	56.45–97.53	58.16–120.86	80.12–114.40
Cu	70.92±16.37	69.79±35.29	59.45	60.31±18.55	56.46±19.28	62.23±9,87	71.82±11,18	71.26±14.95
Cu	51.97–93.67	26.92–103.34	59.45	18.26–81.95	20.62–81.58	45.05–78.31	54.31–95.18	48.44–85.71
Zn	77.56±7.89	58.03±29.28	99.04	51.30±15.94	75.17±36.75	51.98±26,48	70.80±18,65	43.90±9.91
Zn	68.67–92.77	24.03–89.18	99.04	13.67–63.90	43.81–160.03	28.79–123.27	48.00–106.36	33.49–63.01
Ga	14.48±1.41	9.79±4.00	12.94	10.66±3.17	12.49±2.12	11.32±1,63	15.80±1,85	15.54±0.87
Ga	12.54–16.50	4.77–13.53	12.94	3.09–13.07	9.62–16.55	9.42–15.05	13.27–19.81	14.50–17.09
Rb	68.30±10.37	30.49±14.71	60.54	44.16±13.55	60.25±7.86	48.67±9,81	59.34±11,73	53.56±2.96
Rb	51.23–79.51	14.76–44.56	60.54	12.81–54.95	48.84–71.41	38.32–68.83	36.59–84.57	48.55–57.05
Sr	129.89±32.78	309.78±109.84	113.27	197.76±68.85	169.06±42.93	210.33±33,12	216.26±51,94	186.62±34.27
Sr	88.19–184.08	141.95–476.81	113.27	62.49–267.36	106.78–231.24	172.5–286.74	150.95–288.17	144.25–232.14
Y	15.59±2.32	20.35±4.77	13.16	17.99±5.20	13.73±0.93	21.19±3,76	16.94±2,84	16.98±4.23
Y	13.21–20.22	13.58–24.98	13.16	5.44–21.57	12.68–15.29	16.32–30.95	13.03–22.13	11.00–22.71
Zr	87.05±8.70	47.70±20.87	86.85	61.80±19.12	73.01±9.59	62.47±11,98	85.61±10,35	86.39±10.43
Zr	75.96–100.39	22.29–70.85	86.85	15.95–74.93	57.29–87.18	51.37–90.42	72.69–105.35	74.58–98.55
Nb	9.44±0.92	3.48±1.54	7.64	4.60±1.44	6.55±1.02	4.35±0,70	5.58±0,83	5.40±0.44
Nb	8.53–11.14	1.64–5.05	7.64	1.18–5.71	5.39–8.27	3.63–5.96	4.39–7.40	4.86–5.96
Mo	0.89±0.43	1.78±2.08	1.94	1.33±0.70	2.16±0.77	1.04±0,27	0.76±0,71	1.93±1.79
Mo	0.48–1.68	0.22–5.69	1.94	0.23–2.28	1.50–3.92	0.56–1.56	0.20–3.03	0.37–5.16
Sn	1.45±0.32	0.65±0.29	1.06	1.26±1.18	1.19±0.30	0.92±0,24	1.04±0,28	1.04±0.16
Sn	1.06–1.91	0.33–0.97	1.06	0.21–4.09	0.91–1.86	0.72–1.50	0.73–1.76	0.78–1.28
Cs	3.88±0.78	2.60±1.62	2.74	2.88±0.91	3.16±0.72	3.30±1,09	2.75±0,61	2.65±0.51
Cs	2.83–4.87	0.91–5.73	2.74	0.75–3.49	1.90–4.29	2.21–5.81	1.83–3.77	1.59–3.16

Окончание табл. 2

Ba	232.61±117.30	178.16±70.41	160.81	235.31±141.64	275.73±320.82	214.64±41,38	249.68±28,52	277.92±41.48
Ba	133.86–479.89	62.60–254.77	160.81	58.20–504.96	126.24–1063.83	171.84–279.4	196.61–305.30	229.14–361.86
La	18.38±2.74	17.96±3.54	12.78	16.95±5.06	14.37±1.67	23.25±5,08	15.71±3,76	17.86±4.80
La	14.53–20.94	12.69–22.28	12.78	4.69–20.48	10.97–16.00	16.51–32.34	10.27–25.44	11.22–23.43
Ce	38.22±4.37	36.72±10.15	28.51	33.79±10.11	30.50±2.73	45.53±10,97	32.41±7,18	35.21±8.87
Ce	32.29–43.62	24.30–48.56	28.51	9.19–40.43	24.74–33.26	31.61–66.04	21.55–49.38	22.64–46.41
Pr	4.54±0.49	4.65±1.34	3.61	4.47±1.33	3.71±0.30	5.85±1,28	4.19±0,73	4.40±1.06
Pr	3.93–5.17	2.80–6.06	3.61	1.24–5.27	3.09–4.03	4.43–8.56	2.94–5.92	2.88–5.54
Nd	17.90±1.93	20.04±5.71	14.25	18.52±5.46	14.72±0.91	23.95±5,00	17.57±2,97	18.34±4.24
Nd	15.63–21.26	12.08–26.33	14.25	5.26–22.08	13.48–15.81	18.54–34.55	12.65–23.57	11.97–23.21
Sm	3.61±0.46	4.46±1.40	3.03	4.02±1.22	3.04±0.17	5.07±1,05	3.80±0,58	3.92±0.89
Sm	3.12–4.43	2.52–5.97	3.03	1.11–4.91	2.83–3.30	4.06–7.38	3.00–4.91	2.56–4.97
Eu	0.92±0.11	1.30±0.40	0.86	1.09±0.33	0.81±0.05	1.36±0,27	1.05±0,15	1.07±0.23
Eu	0.84–1.15	0.71–1.77	0.86	0.31–1.37	0.73–0.86	1.05–1.95	0.86–1.33	0.75–1.33
Gd	3.83±0.44	4.45±1.34	3.59	3.82±1.18	3.02±0.55	4.74±0,97	3.58±0,56	3.78±0.72
Gd	3.07–4.29	2.67–6.00	3.59	1.06–4.86	2.46–3.79	3.83–6.75	2.89–4.39	2.95–4.76
Tb	0.51±0.07	0.65±0.20	0.46	0.58±0.18	0.42±0.02	0.68±0,13	0.53±0,09	0.55±0.12
Tb	0.45–0.66	0.39–0.86	0.46	0.16–0.72	0.39–0.46	0.55–0.95	0.41–0.70	0.38–0.71
Dy	3.18±0.42	4.14±1.31	2.83	3.73±1.13	2.66±0.17	4.35±0,74	3.34±0,56	3.57±0.83
Dy	2.82–4.09	2.46–5.58	2.83	1.03–4.62	2.39–2.87	3.65–5.94	2.66–4.39	2.31–4.58
Ho	0.65±0.08	0.85±0.26	0.58	0.78±0.24	0.55±0.03	0.89±0,14	0.69±0,12	0.75±0.18
Ho	0.58–0.84	0.53–1.16	0.58	0.21–0.98	0.50–0.60	0.73–1.19	0.54–0.96	0.51–0.99
Er	1.94±0.29	2.53±0.82	1.79	2.34±0.72	1.60±0.12	2.63±0,42	2.07±0,40	2.30±0.56
Er	1.69–2.57	1.56–3.57	1.79	0.63–2.82	1.40–1.79	2.14–3.55	1.52–2.83	1.49–3.13
Tm	0.28±0.04	0.36±0.12	0.26	0.34±0.11	0.23±0.02	0.39±0,06	0.30±0,06	0.35±0.09
Tm	0.24–0.37	0.21–0.51	0.26	0.09–0.41	0.20–0.25	0.32–0.50	0.21–0.43	0.22–0.46
Yb	1.88±0.22	2.35±0.76	1.77	2.27±0.69	1.54±0.13	2.51±0,36	1.97±0,42	2.30±0.62
Yb	1.72–2.38	1.47–3.19	1.77	0.60–2.70	1.34–1.75	2.06–3.13	1.42–2.77	1.51–3.20
Lu	0.29±0.04	0.35±0.12	0.26	0.34±0.11	0.23±0.02	0.39±0,06	0.30±0,07	0.35±0.10
Lu	0.24–0.38	0.22–0.52	0.26	0.09–0.41	0.20–0.26	0.31–0.49	0.22–0.45	0.23–0.49
Hf	2.67±0.25	1.61±0.75	2.76	2.07±0.64	2.15±0.24	2.05±0,41	2.59±0,38	2.85±0.24
Hf	2.37–3.04	0.77–2.55	2.76	0.61–2.72	1.86–2.56	1.51–2.75	2.10–3.34	2.52–3.15
Pb	6.86±1.39	4.91±2.31	10.58	7.37±4.31	10.21±3.33	7.36±1,61	7.82±2,36	9.68±4.41
Pb	4.97–8.36	2.40–7.42	10.58	1.46–16.86	7.66–17.94	5.34–9.65	3.71–11.51	4.95–15.88
Bi	0.14±0.02	0.06±0.04	0.10	0.08±0.03	0.11±0.02	0.11±0,03	0.11±0,07	0.12±0.02
Bi	0.12–0.16	0.02–0.10	0.10	0.01–0.11	0.09–0.14	0.075–0.15	0.045–0.14	0.09–0.16
Th	5.13±0.53	3.43±1.80	4.30	4.66±1.51	3.87±0.41	5.38±1,13	4.16±1,11	5.71±1.46
Th	4.35–5.75	1.27–5.44	4.30	1.12–6.18	3.42–4.49	3.83–7.37	3.18–7.35	3.96–7.67
U	2.29±0.27	1.46±0.60	1.90	1.57±0.49	1.87±0.22	1.98±0,44	1.70±0,34	2.06±0.36
U	1.83–2.68	0.67–2.16	1.90	0.40–2.00	1.56–2.24	1.46–2.75	1.25–2.26	1.76–2.63
n	7	7	1	8	8	11	14	7

Песчаники ассельского яруса на широте р. Юрюзани представлены кварцевыми граувакками (кварца 30–35%), зерен полевых шпатов здесь совсем немного, но соотношение обломков пород приблизительно такое же, как и на широте р. Уфы. В разрезе по р. Белой содержание основных породообразующих компонентов в песчаниках сакмарского и артинского возрастов приблизительно такое же, как в кунгурских – по Уфе, но среди обломков пород заметно меньше зерен вулканитов (особенно основного состава).

Среди глинистых минералов в составе алевритоглинистых пород, по данным рентгенофазового анализа, везде преобладают смешанослойные (хлорит-монтмориллонит) разности. В разрезах по р. Уфе иногда встречаются хлорит и гидрослюды – до 5–10%. По р. Белой доля хлоритов и гидрослюд более высокая, содержание их сопоставимо с таковым сме-шанослойных минералов. Во всех глинистых породах, как и в песчаниках, присутствует изменчивое количество вторичных карбонатов (преимущественно кальцита), иногда до 40–50% и более.

По данным химического состава1 (табл. 1), ассоциации глинистых минералов в рассматриваемых породах, однако, несколько другие. Так, на диаграмме НКМ–ФМ2 [3] фигуративные точки аргиллитов с р. Белой сосредоточены в основном в полях II (преимущественно монтмориллонитовые глины с примесью каолинита и гидрослюды), IV (хлорит-гидрослюдистые глины) и VI (гидрослю-дистые глины со значительной примесью дисперсных полевых шпатов) (рис. 2, а). Данное сообщество описывается значениями НКМ и ФМ, соответственно 0.22–0.51 и 0.14–0.40. Глинистые породы Юрюзано-Сылвинской впадины (разрезы по р. Уфе)

на этой же диаграмме локализованы преимущественно в полях IV (хлорит-гидрослюдистые глины) и V (хлорит-смектит-гидрослюдистые глины) (см. рис. 2, б), а сообщество фигуративных точек определяется значениями НКМ и ФМ – 0.26–0.45 и 0.14–0.30, т.е. оно несколько более компактно, нежели область составов пород Бельской впадины.

Расположение точек составов аргиллитов на классификационной диаграмме TiO 2 –ТМ³ [3] приблизительно такое же, как и на диаграмме НКМ–ФМ. Фигуративные точки пород всех разрезов локализуются в основном в поле 2 (существенно гидрослюдистые глины), значения TiO 2 и ТМ находятся в интервале соответственно 0.40–0.80 и 0.04–0.07 (рис. 3). Несогласованность данных рентгенофазового и термического анализов с рассчитанными значениями геохимических модулей, скорее всего, определяется присутствием в аргиллитах значительного объема смешано-слойных минералов.

Сопоставление валовых химических составов алевритоглинистых пород нижней перми со средним постархейским австралийским глинистым сланцем (PAAS, [2]) показывает, что по содержаниям таких оксидов, как SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , FeO общ , K 2 O и P 2 O 5 , они достаточно похожи (рис. 4). Основные же отличия наблюдаются в содержаниях оксидов магния и кальция, в меньшей степени – натрия. Причем, особенно высокой является концентрация CaO и MgO в аргиллитах ассельского и сакмарского ярусов Юрюзано-Сылвинской впадины.

Анализ приведенных в табл. 1 данных позволяет видеть, что средние содержания ряда оксидов на отдельных стратиграфических уровнях, с учетом величин стандартных отклонений, вполне сопоставимы. Исключением являются только SiO2, CaO и, в какой-то мере, Al2O3 (рис. 5). Так, среднее количество оксида кремния в породах ассельского яруса в разрезе по р. Юрюзани более чем на 10% превосходит его содержание в ассельских же аргиллитах из бассейна р. Уфы. Кроме того, для SiO2 характерно постепенное увеличение средней концентрации вверх по разрезу. Особенно хорошо это видно на профиле по р. Уфе. В то же время количество CaO в глинистых породах этого же профиля уменьшается по направлению от ассель- ского к кунгурскому ярусу. Вверх по разрезу растет и среднее содержание Al2O3, хотя и не так заметно, как, например, SiO2 (см. рис. 5). На юге, по р. Белой, тенденции несколько иные. Там средняя концентрация Al2O3 в аргиллитах уменьшается от сакмарского к артинскому ярусу, а CaO, наоборот, увеличивается.

0,01

0,1

0,01

0,2

0,4

0,6

НКМ

Рис. 2. Положение точек состава тонкозернистых обломочных пород нижней перми Бельской (а) и Юрюзано-Сылвинской (б) впадин Предуральского прогиба на диаграмме НКМ–ФМ. Поля глинистых пород: I – преимущественно каолинитовых; II – преимущественно монтмориллонитовых с примесью каолинита и гидрослюды; III – преимущественно хлоритовых с примесью Fe-гидрослюд; IV – хлорит-гидрослюдистых; V – хлорит-смектит-гидрослюдистых; VI – гид-рослюдистых со значительной примесью дисперсных полевых шпатов

0,08

0,06

? 0,04

0,02

0,06

2 0,04

0,02

0 0,08

0,5

1,5

2,5

TiO

Рис. 3. Положение фигуративных точек состава тонкозернистых обломочных пород нижней перми Бельской (а) и Юрюзано-Сылвинской (б) впадин на диаграмме TiO 2 –ТМ. Условные обозначения см. на рис. 2. Глины: 1 – каолинитовые; 1а – низкомодульные каолинитовые – продукты катагенетических преобразований смектитового или каоли-нитового субстрата; 2 – существенно гидрослюдистые; 3 – существенно смектитовые

Рис. 4. Нормированные на PAAS содержания основных породообразующих оксидов в аргиллитах и алевритистых аргиллитах Бельской (сплошные линии) и Юрюзано-Сылвинской (серый фон) впадин Предуральского прогиба. Ярусы: а – ассельский; б – сакмарский; в – артинский и кунгурский

Рис. 5. Изменение средних содержаний ряда породообразующих оксидов в аргиллитах и алев-ритистых аргиллитах в разрезах по рр. Белой (а) и Уфе (б). Для Al 2 О 3 показаны также величины стандартных отклонений

Li Sc V Cr Co Ni CuZn Ga Rb Sr Y Zr NbMoSn Cs Ba La Ce NdSmEu Gd Yb Lu Hf Pb Bi Th U

Рис. 6. Нормированные на PAAS содержания ряда редких и рассеянных элементов в глинистых породах Бельской (сплошные линии) и Юрюзано-Сылвинской (серый фон) впадин. Ярусы: а – ассельский; б – сакмарский; в – артинский и кунгурский

Данные о средних содержаниях и пределах вариаций редких и рассеянных элементов приведены в табл. 2. Эти же сведения использованы для нормирования на содержание указанных элементов в PAAS (рис. 6). Анализ графиков показывает, что в глинистых образованиях ассельского яруса на юге Юрюзано-Сылвинской впадины содержания Cr, Co и Ni в подавляющем большинстве проб выше, чем на р. Уфе. В то же время в последних выше содержания Sr и Mo. Концентрации остальных микроэлементов в породах обоих профилей достаточно близки, но в целом ниже, чем в PAAS. Средние значения С проба /С PAAS в породах данного стратиграфического уровня на р. Юрюзани составляют для Sc, V, Cr, Co, Ni и Cu соответственно 1.24±0.25, 1.12±0.13, 1.99±0.13, 1.20±0.20, 4.25±0.63 и 1.42±0.33; на широте р. Уфы – 1.55±0.50, 0.89±0.36, 0.70±0.37, 0,80±0.27, 0.90±0.44 и 1.40±0.71.

Сакмарский ярус Бельской врадины представлен в нашей выборке только одной пробой, поэтому все сказанное далее относительно сопоставления геохимического облика глинистых пород данного стратиграфического интервала носит сугубо предварительный характер. Исходя из имеющихся в нашем распоряжении данных в аргиллитах Бельской впадины концентрации Cr, Co и Ni, а также Zn более высокие, чем Юрюзано-Сылвинской, тогда как содержания Sc, Sr, Y и ряда редкоземельных элементов (РЗЭ) несколько ниже. По отношению к PAAS содержания большинства редких и рассеянных элементов в породах данного стратиграфического уровня, как и в асселе, ниже; только для Sc, Cr, Co, Ni, Cu и Zn значения С про-ба /С PAAS составляют соответственно 1.19, 3.43, 1.44, 4.93, 1.19 и 1.17.

Глинистые породы артинского яруса Бельской впадины также содержат повышенные, относительно PAAS и пород Юрюзано-Сылвинской впадины, концен- трации хрома, кобальта и никеля (средние значения Спроба/СPAAS для них соответственно составляют 2.23±0.69, 1.37±0.30 и 5.10±1.90). Высокие значения Mo характерны как для пород Бельской, так и Юрюзано-Сылвинской впадин (2.16±0.77 от PAAS). Среднее содержание Cu часто также несколько повышено – 1.13±0.39 от уровня PAAS.

Содержание РЗЭ в алевритоглинистых породах сакмарского яруса Бельской впадины составляет 74.60 г/т, артинского яруса – 77.39±5.88 г/т. Это примерно в 2 раза меньше, чем сумма РЗЭ в PAAS, и связано, по всей видимости, как с разубоживающим влиянием вторичного кальцита, так и с заметным количеством примеси алевритовых зерен кварца. В глинистых образованиях Юрюзано-Сылвинской впадины сумма РЗЭ варьирует от 100.81±27.25 (ассельский уровень) до 93.05±27.65 г/т (сакмарский ярус).

Величина (La/Yb) PAAS для аргиллитов сакмарского яруса Бельской впадины составляет 0.52, а для аналогичных пород артинского яруса – 0.67±0.11. Приблизительно такой же в среднем рассматриваемый параметр характерен для глинистых образований Юрюзано-Сылвинской впадины. Так, для ассельского яруса он составляет 0.57±0.09 (р. Уфа) и 0.68±0.10 (р. Юрюзань), для аргиллитов сакмарского яруса – 0.53±0.05. Средние значения отношения (Gd/Yb) PAAS в породах Юрюза-но-Сылвинской впадины варьируют от 0.97 до 1.11, в породах Бельской впадины – от 1.14 до 1.19. Европиевая аномалия в глинистых породах нижней перми Бельской впадины относительно PAAS положительная (1.17–1.26); в породах Юрюза-но-Сылвинской – её значения меняются от 1.30 до 1.38.

Рис. 7. Нормированные на PAAS спектры распределения редкоземельных элементов в аргиллитах Бельской (сплошные линии) и Юрюза-но-Сылвинской (серый фон) впадин Предуральского прогиба. Ярусы: а – ассельский; б – сакмарский; в – артин-ский и кунгурский. Спектры РЗЭ в палеозойских гранитах и базальтах построены по данным [4]

La Ce Pr Nd SmEu Gd Tb Dy Ho Er TmYb Lu

0,1

Рис. 8. Положение фигуративных точек состава глинистых пород нижней перми Бельской (а, в) и Юрюзано-Сылвинской (б, г) впадин Предуральского прогиба на диаграммах La/Sc–Th/Co и Sc–Th/Sc. Средние точки составов верхнеархейских (AR 2 bas) и палеозойских (PZ bas) базальтов по [4]. Условные обозначения см. на рис. 2.

0,01 0,1

0,01

0,01 0,1

Таким образом, спектры распределения нормированных на PAAS редкоземельных элементов в аргиллитах обеих впадин Предуральского прогиба, сопоставимы (рис. 7). Исходя из общих особенностей (выраженная обедненность легкими лантаноидами, небольшая положительная Eu аномалия, отсутствие обогащения тяжелыми элементами) можно видеть, что они весьма близки к нормированному на PAAS спектру распределения РЗЭ в палеозойских базальтах [4]. На существенную роль пород основного состава на палеоводосборах раннепермского возраста указывает и положение фигуративных точек составов на диаграммах La/Sс–Th/Co [5] и Sc–Th/Sc [2] (рис. 8).

Анализ полученных данных по литогеохимии глинистых пород всех ярусов нижней перми свидетельствует об отсутствии принципиальных различий между Бельской и Юрюзано-Сылвинской впадинами Предуральского прогиба. Несмотря на пространственную разобщенность (в том числе во время осадконакопления), их основные геохимические характеристики вполне сопоставимы, что может свидетельствовать об общем источнике сноса. В целом валовый химический состав глинистых пород нижней перми Предураль-ского прогиба сопоставим с PAAS по содержаниям SiO2, TiO2, Al2O3, FeOобщ, K2O и P2O5, некоторое отличие наблюдается лишь по MgO, CaO и Na2O. В то же время тенденции в колебаниях средних содержаний основных породообразующих оксидов от ассельского яруса к кунгурскому в той и другой впадине прогиба несколько различны. В Юрюзано-Сылвинской (профиль по р. Уфе) наблюдается увеличение вверх по разрезу содержаний SiO2, TiO2, Al2O3, K2O, в то время как концентрация CaO в этом направлении уменьшается. Средние содержания FeOобщ, MgO, Na2O и P2O5 изменчивые. В Бельской впадине концентрация большинства оксидов от сакмарского к артинскому ярусу уменьшается. Не укладывается в эту закономерность только SiO2, CaO и MnO. Содержания Cr, Co, Ni и Zn в большинстве образцов аргиллитов Бельской впадины выше, чем в Юрюзано-Сылвинской, в то же время для аргиллитов р. Уфы характерны несколько более высокие концентрации Sc, Sr, Y, Mo и РЗЭ. Распределение РЗЭ в аргиллитах обеих впадин сопоставимо. Общая обедненность их, относительно PAAS, легкими лантаноидами, а также слабо выраженная положительная Eu аномалия предполагают присутствие в составе пород существенной доли продуктов размыва основных магматических образований. На это же указывают значения такого индикаторного отношения, как La/Sc, и содержания Sc.

Авторы выражают признательность Н.С. Глушковой за помощь в подготовке иллюстративного материала, а также Н.П. Горбуновой, Л.А. Татариновой, Г.С. Неупокоевой, В.П. Власову, Д.В. Киселевой, Н.Н. Адамович, Н.В. Чередниченко,

О.А. Березиковой и Л.К. Дерюгиной за выполнение аналитических работ.

Исследования выполнены при финансовой поддержке проекта УрО РАН 12-С-5-1014.

Список литературы К сопоставлению валового химического состава глинистых пород Нижней Перми Юрюзано-Сылвинской и Бельской впадин

Мизенс Г.А. Об этапах формирования Предуральского прогиба//Геотектоника. 1997. № 5. С. 33-46.
Тейлор С.Р., МакЛеннан С.М. Континентальная кора: ее состав и эволюция. М.: Мир, 1988. 384 с.
Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Основы литохимии. СПб.: Наука, 2000. 479 с.
Condie K.C. Chemical composition and evolution of the upper continental crust: contrasting results from surface samples and shales//Chem. Geol. 1993. Vol. 104. P. 137.
Cullers R.L. Implications of elemental concentrations for provenance, redox conditions, and metamorphic studies of shales and limestones near Pueblo, CO, USA//Ibid. 2002. Vol. 191. P. 305-327.

Статья научная