Геохимия кристаллического фундамента

15.2.Геохимия кристаллического фундамента

Архейская щучинская серия слагает практически весь фундамент Беларуси, а нижнепротерозойская околовская и житковичская серия – небольшие площади соответственно в центре и на юге Беларуси. Гнейсовые толщи амфиболитовой фации в центре республики, базальты и кислые породы по профилю Гродно – Старобин.

По Г.Г. Доминиковскому (1978), архей представлен метаморфическими (кристаллосланцы и гнейсы) и магматическими (граниты, габбро-нориты) образованиями. В верхнем протерозое метаморфические образования околовской серии состоят из гнейсов и сланцев, а магматические – из гранитов и габбро. В среднем протерозое обнаружена магматическая гранодиоритовая формация и в песковском комплексе – габбро, габбро-анортозиты, габбро-диабазы, диабазы и микроклиновые граниты. В верхнем протерозое также отмечены кварцитопесчаники и кварцевые порфиры.

Главные разновидности пород основного состава заборской толщи щучинской серии характеризуются следующими основными геохимическими особенностями (Геология Беларуси, 2001). Среди петрогенных оксидов SiO₂ (39,13-49,67%), MnO (0,16-0,36), K₂O (0,33-1,29), Р₂О₅ (0,16-1,01), повышенное количество TiO₂ (1,33-3,76), Al₂O₃ (10,83-14,51), FeO (8,37-15,72), CaO (8,14-10,22), MgO (2,60-7,49), Na₂O (1,61-3,11%). Закись железа FeO преобладает над оксидом Fe₂O₃ (3,35-12,11%).

Среднее содержание микроэлементов в заборской толще распределяется следующим образом: близкие величины к кларку характерны для Cr, Ni, Pb, Mo, Sn, Ga, Sr, Zr, Y, Yb; выше кларка содержание V, Co, Sc, Cu, Zn; ниже кларка земной коры количество Ti, Ba, Be, Nb, La.

В гнейсах литвинской толщи щучинской и кулажинской серии химические элементы по содержанию близки к кислым породам: повышено количество SiO₂ (49,02-71,76%), Al₂O₃ (12,66-19,84), K₂O (1,23-4,79), P₂O₅ (0,09-34), меньше, чем в основных породах, TiO₂ (0,36-1,49), Fe₂O₃ (0,72-4,07), FeO (1,67-8,60), MnO (0,02-0,20), MgO (1,07-5,33), CaO (1,21-6,16), содержание Na₂O примерно одинаковое (2,07-3,65%).

Микроэлементы в гнейсах литвинской толщи практически мало чем отличается по величине от кларка (V, Cr, Sc, Cu, Pb, Zn, Mo, Sn, Ga, Sr, Be, Zr, Nb, Y, Yb), повышено содержание Co, Ba, La, ниже кларка – Ni.

В рудьмянской толще нижнего архея вскрыты метаморфические породы, представленные кристаллическими сланцами, гнейсами, кварцитами, мрамором. Особенности их химического состава следующие. Мрамор, кальцифиры, магнезиально-кальциевые метасоматиты выделяются низким содержанием петрогенных элементов, за исключением кальция и магния: SiO₂ (2,60-51,29%), TiO₂ (0,03-0,38), Al₂O₃ (0,30-5,64), Fe₂O₃ (0,40-1,15), FeO (0,49-1,93), MnO (0,04-0,10), Na₂O (0,20-1,05), K₂O (0,06-0,22), P₂O₅ (0,01-0,08), MgO (2,07-16,64), CaO (25,15-51,62%). Максимальные величины петрогенных элементов у кальцифиров и магнезиально-кальциевых метасоматитов. В гнейсах петрогенные элементы в количественном отношении приближаются к породам кислого и основного состава, занимая промежуточное положение между ними по отдельным элементам.

Распределение микроэлементов в гнейсах рудьмянской толщи следующее: большинство элементов в количественном отношении приближается к кларковой величине при более высоком содержании Со и низком – Ni, Sr, Be, Zr, Nb. В карбонатно-мраморных породах концентрируется Со, близко к кларку количество Мо, Sn, Sr, остальные элементы (V, Cr, Ni, Sc, Cu, Pb, Zn, Ba, Be, Zr, Nb, Y, Yb) имеют величины значительно меньше их кларков.

В нижнем протерозое житковичской серии сланцы люденевичской свиты представляют собой непрерывный ряд пород с содержанием SiO₂ 54-97%. Преобладает закисное железо над окисным при низком содержании Na₂O и СаО. По мере увеличения кремнекислотности пород в них наблюдается снижение содержания микроэлементов.

Кожановичская свита житковичской серии нижнего протерозоя представлена дацитами, трахидацитами, риодацитами и риолитами. По химическому составу эти породы занимают промежуточное положение между известняково-щелочной и субщелочной сериями пород калиево-натриевого ряда. Они обогащены Ва (0,24%) и обеднены V, Cr, Ni, Cu. По мере возрастания SiO₂ в породах увеличивается щелочность за счет К₂О и резко снижается содержание Mg, Ca, Zr, Sn, Mo, РЗЭ.

Кварцитовидные песчаники белевской свиты нижнего протерозоя по химическому составу отличаются более высоким содержанием SiO₂ (88-94%), Al₂O₃ (1-5), суммарного железа (Fe³⁺ + Fe²⁺ 1-5%), остальные петрогенные элементы в сумме не превышают 1,4-1,6%. В них отмечено повышенное количество Со (10 г/т), Cu (40), Pb (30), Sn (3,7), Zr(300), Y (50), Yb (4,5), La (65) за счет обогащенности пород обломочными минералами циркона, монацита, сульфидов.

Верхнепротерозойские отложения занимают около 85% территории Беларуси и представляют собой терригенные, вулканогенные и вулканогенно-осадочные толщи мощностью 1000-1300 м, расположенные на кристаллическом фундаменте и их относят к платформенным образованиям, продолжением которых являются палеозойские, мезозойские и кайнозойские отложения.

По исследованиям и обобщениям В.Е. Бордона (1978), кристаллический фундамент Беларуси в геохимическом отношении детально изучался, начиная с 1953 г. В нем выделены кислые, основные и средние породы.

Кислые породы, по сравнению с аналогичными породами литосферы, удерживают больше Ni, Co, V, Cr, Pb, Mo, W, Nb, Ta, Ag, Ge, La, Yb, Ga, Sc, Ce, Sb; средние породы относительно обогащены Co, Mo, Ag, Ge, La, Yb, Ga, Sc, Ce,P,Sb; для основных пород характерны Co, W, Ag, Ge, La, Ga, Be, Sn, P, Sb. Это обогащение в пределах кларка, однако оно оказывает влияние на геохимические особенности и специализацию осадочных пород, образовавшихся в значительной степени при разрушении кристаллического фундамента.

Среднефоновое содержание макро- и микроэлементов в главных типах пород гнейсово-мигматитовых комплексов кристаллического фундамента Беларуси приведено в работе А.А. Архиповой (1997) (табл. 27).

Рассчитанный фон метаморфических пород среднего и кислого состава раннего докембрия сопоставим с кларком пород по А.П. Виноградову, но с более высоким содержанием Sc, низким Sr (средние породы) и Ве (кислые породы).
Таблица 27

Среднефоновое содержание петрогенных оксидов (масс. %) и микроэлементов (г/т) в главных типах пород гнейсово-мигматитовых комплексов фундамента Беларуси