Обзор геолого-геофизической изученности района Уральской сверхглубокой скважины СГ-4

пренит, пумпеллиит, эпидот, кальцит, кварц, опал, альбит. Судя по высокой

степени сохранности структуры пород и первичных минералов (клинопироксена,

магнетита), а также составу и количеству вторичных минералов,метаморфизм

пород соответствует пренитпумпеллитовой фации .

Вулканогенно-обломочные породы. Наиболее распространенный тип

вулканогенно-обломочных пород (особенно до глубины 3 км) — тефроиды. Глубже

1870 м значительную роль играют вулканогенно-осадочные породы: туффиты

различной размерности, туфопесчаники и туфоалевролиты. Туфы выделяются в

виде маломощных слоев среди тефроидов по наличию мелких осколков стекла

рогульчатых и серповидных форм, а также обломков со следами закалки,

болееразнообразной степени окатанности обломков (от угловатой до

среднеокатанной).

Тефроиды в основном кристаллолитокластические или литокластические,

реже литовитрокластические и кристалловитролитокластические, среди туфов

встречены и кристаллокластические разности. Цемент гидрохимический, поровый

или соприкосновения, редко порово-базальный и базальный; состоит из

пренита, карбоната, хлорита, пумпеллиита, эпидота, цоизита, кварца, бурого

глинистого вещества, иногда гематитизирован. Тефроиды и туфы имеют

однообразный базальт-андезибазальтовый состав обломков, лишь ниже 3683 м

резко возрастает роль кислой кластики.

По степени метаморфизма обломки и цемент не отличаются от эффузивных

пород верхней пачки. В вулканогенно-обломочных породах по сравнению с

эффузивными среди новообразованных минералов в интервале до глубины 3000 м

несколько возрастает (>10 %) роль пумпеллиита и эпидота, а глубже 3000 м —

кальцита и кварца. Во всех породах литокластов клинопироксен обычно свежий,

плагиоклаз представлен альбитом, часто сопровождающимся продуктами

деанортизации, ортопироксен и оливин присутствуют в виде полных

псевдоморфоз хлорита, эпидота, кальцита, халцедона.

Среди базальтов и андезибазальтов могут быть выделены разновидности со

следующими парагенезами вкрапленников: СРх—PI; PI; OI—OPx—CPx—PI, PI—СРх (с

преобладанием последнего), СРх. Породы различаются также размером

вкрапленников, их количеством, структурой и составом основной массы,

наличием миндалин.

Клинопироксен-плагиофировые андезибазальты и базальты содержат

вкрапленники размером от долей до 1—2 мм, среди них плагиоклаз составляет

от 5—10 до 25 %, клинопироксен — до 3—5 % объема породы. Встречаются

разновидности с сериально-порфировой структурой, максимальным размером

вкрапленников до 5—б мм и количеством вкрапленников плагиоклаза до 20—25,

клинопироксена — до 10—15 %. Иногда оба типа вкрапленников образуют

гломеры. Структура основной массы пород чаще гиалопилитовая или гиалиновая,

реже интерсертальная; иногда отмечается флуктуационная текстура.

Плагиофировые андезибазальты из различных обломков несколько

различаются по структуре, количеству миндалин. Встречаются разности с

порфировой, гломеропорфировой (часто с вкрапленниками плагиоклаза двух

генераций), сериально-порфировой структурой. Количество вкрапленников от

единичных до 40—45 % объема породы, размеры их — доли миллиметра, реже до

2,5 мм. Некоторые вкрапленники содержат включения стекла, замещенного

хлоритом. Структура основной массы — от гиалиновой до гиалопилитовой,

иногда интерсертальная с участками пилотакситовой, спилитовидной, в

отдельных случаях скрытокристаллическая.

В оливин-ортопироксен, клинопироксен-плагиофировых базальтах

вкрапленники плагиокла размером до 1х2 мм составляют 20—30 % объема породы,

клинопироксена — 2—15 %. Наряду с ними в породах присутствуют псевдоморфозы

по вкрапленникам других темноцветных минералов (до 5—7 %), сложенные

хлоритом, участками эпидотом, кальцитом и халцедоном, часто содержащие

включения зерен рудного минерала. Судя по характерным формам, псевдоморфозы

принадлежат к ортопироксену. Присутствие в этой группе пород нормативного

оливина позволяет допустить, что отчасти псевдоморфозы являются

апооливиновыми, хотя типичные для этого минерала формы не обнаружены. В

инт. 2700—2900 м. встречены разновидности, в которых во вкрапленниках

присутствует и амфибол (2—3 %). Породы имеют интерсертальную,

гиалопилитовую, гиалиновую структуру основной массы.

Плагиоклинопироксенофировые базальты обнаружены в единичных шлифах на

различных глубинах. Во вкрапленниках, составляющих в целом от 7—8 до 40—45

% объема породы, клинопироксен заметно преобладает над плагиоклазом, часто

имеет более крупные размеры. В отдельных шлифах присутствуют также редкие

псевдоморфозы по ортопироксену . Основная масса породы — гиалиновая,

представляет собой мелкозернистое хлоритизированное стекло с флуктуационной

текстурой, определяющейся субпараллельной ориентировкой сплющенных миндалин

и игольчатых микролитов плагиоклаза.

Клинопироксенофировые базальты (шл. 19125) присутствуют в обломках

размером 1—5 мм. Вкрапленники клинопироксена (до 0,8х0,6 мм), часто

образующие сростки, составляют 15—25 % объема породы, основная масса имеет

гиалиновую, иногда переходную к гиалопилитовой структуру.

Во всех порфировых базальтах и андезибазальтах литокластов основная

масса состоит в основном из разложенного стекла, в которое заключены

микролиты плагиоклаза (размером до 0,1 мм), клинопироксена (до 0,05 мм) и

тонкая пыль рудного минерала. Характерные вторичные минералы мезостазиса —

хлорит, в меньшей мере пренит, пумпеллиит, эпидот. Эти же минералы наряду с

карбонатом и халцедоном слагают миндалины, составляющие обычно 5—10, редко

до 30—40 % объема пород.

Наряду с порфировыми базальтами и андезибазальтами в литокластах

встречаются и их афировые разновидности с гиалиновой, гиалопилитовой,

спилитовидной, а также пилотакситовой и интерсертальной структурой. (Не

исключено, что часть их представляет собой участки основной массы

порфировых пород.)

Более салические, чем андезибазальты, породы имеют в составе

литокластики подчиненное распространение.

Среди андезитов есть плагиофировые и клинопироксен-плагиофировые

разновидности; структура основной массы в основном гиало-пилитовая, реже

пилотакситовая.

Обломки кислых пород — плагиофировых и кварц-плагиофировых

андезидацитов, дацитов, реже риодацитов — постоянно встречаются глубже 3500

м. Их не всегда удается отличить от встречающихся в этом интервале

гидротермально-метасоматически измененных пород. Они содержат

микровкрапленники плагиоклаза (до 5—7 %) и кварца (до 3—5 %) или только

плагиоклаза, а также иногда клинопироксена (большей частью псевдоморфозы по

нему). Вкрапленники кварца часто оплавлены, иногда имеют «изъеденные»

края, содержат включения хлорита и карбоната. Основная масса обычно

представлена агрегатом кварца и альбита микрофельзитовой, фельзитовой,

микролитозернистой, иногда с элементами пойкилобластовой структуры,

содержит серицит, сфенлейкоксен, эпидот, рудный минерал, карбонат, апатит.

Наряду с описанными типами литокластов постоянными элементами

тефроидов и туфов являются витрокласты и кристаллокластический материал.

Стекловатые породы лавового облика периодически встречаются в обломках

в интервале 445—3350 м. Присутствуют как практически нераскристаллизованные

разновидности, представленные хлоритизированным, часто

пумпеллиитизированным или пренитизированным стеклом, так и с небольшим

количеством микролитов, реже вкрапленников измененного плагиоклаза.

Выделяются стекловатые породы с флюидальностью (обусловленой

субпараллельной ориентировкой вытянутых миндалин) и без нее (с миндалинами

изометричной формы). Разнообразно выполнение пустот и пузырьков (хлорит,

мозаичный кварц, халцедон, пренит).

Кристаллокласты встречаются в туфах и тефроидах повсеместно, иногда

образуя самостоятельные слои в верхних частях ритмов. Кристаллокласты

принадлежат к плагиоклазу и клинопироксену, размер их до 5—6 мм. Часто они

имеют правильные кристаллографические формы, ненарушенную зональность и

представляют собой, по-видимому, практически не подвергшийся обработке

пирокластический материал. Встречены также кристаллы со сглаженными

формами, резорбированные. Ниже глубины 3625 м (особенно в интервале

3720—3825 м) в кристаллокластах появляются обломки кварца до 5 мм в

поперечнике с включениями хлоритизированного стекла каплевидной формы.

Туфоалевролиты, туфопесчаники, туффиты. Слоистые туфоалевролиты,

туфопесчаники и туффиты алевритовой размерности встречены в керне скважины

СГ-4 преимущественно на трех уровнях: в интервалах глубин 74,7 м—127 м, в

том числе среди подушечных лав, 1717 м—1966,5 м и глубже 2979,3 м.

Слоистость выражена вариациями размерности обломков, состава цементирующей

массы и обломков, реже ориентировкой последних. Сортированность материала

обычно хорошая. Окатанность обломков широко варьирует, чаще они угловатые и

слабоокатанные.В обломочном материале — Кристаллокласты плагиоклаза,

кварца, клинопироксена, а также обломки пород, ранее описанных в составе

крупных литокластов. Цемент большей частью — соприкасания, реже поровый,

гидрохимический. Содержит пелитоморфное бурое вещество, глинистые минералы,

пренит, хлорит, карбонат, кварц, альбит, пумпеллиит, эпидот, сфен, серицит,

рудные минералы, углистое вещество. Для пород первого уровня характерна

хорошая сортированность материала, преобладание алевролитовых и пелито-

алевритовых разностей. Для второго уровня — меньшая сортированность

обломков, обилие кристаллокластов плагиоклаза. Третий уровень

характеризуется обилием алевритового материала, высоким содержанием в нем

углистого вещества (до 1,5 %) и сульфидов (до 4 %), придающих породам

отдельных слоев черную окраску, большим количеством обломков кислых

эффузивов и метасоматитов. По границам слоев и в прослойках черных

алевролитов встречаются скопления мелких кристаллов пирита, халькопирита,

пирротина.

Интрузивные породы. Среди интрузивных пород могут быть выделены две

группы. Породы одной из них — базальты и андезибазальты, встречающиеся

преимущественно в верхних 1000 м разреза, по вещественно-структурным

особенностям и, вероятно, по возрасту близки к лавам. Другая группа —

меланобазальты и микродиориты — не имеют аналогов среди вулканических пород

и являются, вероятно, более глубинными и более молодыми, чем

субвулканические базальты и андезибазальты.

Базальты и андезибазальты. Породы, как правило, имеют отчетливую

порфировую структуру и различаются главным образом по составу, количеству и

размерам вкрапленников. Выделяются разновидности, слагающие обособленные

тела, со следующими парагенезами вкрапленников:

1. PI (20—35 %) — СРх (10—15 %) — ОРх (10—15 %), преобладающий размер

вкрапленников 0,2—0,8 мм (49,9—88 м, обр. 48—202; 695—700 м, обр.

4544—4570);

2. СРх (20—30 %) — ОРх (10 %) — PI (5 %), размер 0,5— 1 мм (79—84 м,

обр. 135—183);

3. PI (25—30 %) — 01? (5 %) — P1 (5 %), размер 1—6 мм (384—395,5 м,

обр. 2478—2527, 2534—2546);

4. pi (40—60 %) — СРх (10—20 %), размер 0,5—2 мм (922,6— 942,5 м, обр.

6124—6238);

5. P1 (10—15 %) — СРх (3—5 %), размер до 6 мм (1023— 1025 м, обр.

6763—6781; 2830,6—2833,2 м, обр. 17384—17391);

6. СРх (20 %) — 01 + ОРх (5—7 %) — P1 (5 %), размер до 1 мм

(3712,5—3116,1 м, обр. 22753—22792).

В самостоятельную разновидность могут быть выделены афировые базальты,

слагающие ряд секущих тел внутри третьей (сверху) пачки лав (в интервале

глубин 264,8—384 м, обр. 1692, 1747—1772, 2010, 2048 и др.) Изредка в этих

породах встречаются вкрапленники клинопироксена размером до 1—4 мм,

характерны мелкие миндалины хлорита.

Основная масса пород в разных телах и разных частях одного тела имеет

неодинаковую степень раскристаллизации, структура ее меняется от

гиалопилитовой до полнокристаллической призматически-зернистой. Основная

масса состоит из удлиненных кристаллов плагиоклаза и клинопироксена и

переменных количеств полностью замещенного вторичными минералами

мезостазиса. В разновидностях 3,4 и 5 плагиоклаз заметно преобладает над

пироксеном, в других разновидностях объемы их близки. Рудные минералы

группы магнетита—титаномагнетита выделяются в виде мелких кристаллов (часто

включенных во вкрапленники оливина или ортопироксена), а также скелетных

дендритоподобных кристаллов и пылевидных скоплений. В разновидностях 2 и 6

встречаются единичные зерна хромшпинелида, включенные во вкрапленники

темноцветных минералов.

Во всех породах плагиоклаз альбитизирован, соссюритизирован, замещен

частично пренитом, по оливину и ортопироксену образованы полные

псевдоморфозы хлорита и карбоната. В основной массе развиваются пренит,

кварц, кальцит, пумпеллиит.

Меланобазальты встречаются на протяжении всего разреза СГС-4 в виде

секущих тел мощностью до 8,7 м. В качестве особой их разновидности могут

быть выделены лампрофироподобные меланобазальты, встреченные в обломках

(возможно, «хвост» дайки) на глубине 3125,6 (обр. 19063—19065) и 3621 м

(обр. 21922), а также в дайках.

Меланобазальты имеют обычно хорошо выраженную порфировую структуру.

Вкрапленники составляют до 30—35 % объема породы и представлены

клинопироксеном (20—25 %) и полными псевдоморфозами по оливину (5—10 %).

Кристаллы клинопироксена имеют размер до 6 мм, короткопризматическую форму,

часто зональны и полисинтетически сдвойникованы. Псевдоморфозы по оливину

также короткопризматические, иногда бочонковидные, размером не более 2—3

мм. Они сложены хлоритом или карбонатом, реже (полностью или только в

центре зерен) кварцем. Изредка встречаются микровкрапленники

соссюритизированного плагиоклаза.

Основная масса пород имеет в центральных частях тела меланобазальтов

структуру, близкую к призматически-зернистой, а в краевых частях — от

интерсертальной до гиалопилитовой. Она состоит из зерен (размером 0,05—0,1

мм) клинопироксена изометричной или короткостолбчатой формы (20—35 %),

альбитизированного и соссюритизированного плагиоклаза (15—21 %), амфибола

(5—7 %), рудного минерала из группы титаномагнетита—магнетита

(3—5 %). Встречаются редкие зерна хромшпинелида, обычно внутри псевдоморфоз

по оливину. Интерстиции заполнены тонкочешуйчатым хлоритом (40—55 %).

Редкие миндалины размером 0,3—0,7 мм (5—7 % объема породы) сложены пренитом

и хлоритом, вокруг миндалин развиваются мелкие зернышки амфибола.

Лампрофироподобные меланобазальты отличаются от описанных выше

присутствием до 15—20 % амфибола, меньшим размером вкрапленников (не более

1 мм).

Микродиориты образуют достаточно мощные тела на разных глубинах.

Структура их гипидиаморфнозернистая, призматически-зернистая, на глубинах

ниже 3450 м неотчетливо порфировидная за счет вкрапленников клинопироксена

размером до 2 мм. Главные минералы — альбитизированный плагиоклаз (часто по

нему развиваются также эпидот, карбонат, хлорит, пренит) таблитчатой,

брусковидной формы, размером 0,2—0,8 мм (60—80 %) и роговая обманка

размером 0,1—0,6 мм (10—15 %). В породе также присутствуют хлорит, частично

развивающийся по роговой обманке и, возможно, по биотиту (?) или

заполняющий интерстиции; биотит (0—3 %); кварц — от единичных зерен до 4—7

%; клинопироксен (до 5 %) с развивающимися по нему эпидотом, карбонатом,

кварцем; рудный минерал (до 4 %); апатит (до 1 %) в виде призматических и

игольчатых кристаллов.

По петрографическим и петрохимическим данным состав вулканитов в

.пределах первых трех толщ до глубины 3487 м преимущественно базальтовый

(62 %), менее распространены андезибазальты (32%) и андезиты (6%). В

интервалах вскрытия флишоидной толщи (3487—4064 м) состав пород довольно

резко меняется на андезидацитовый (вплоть до риодацитов). По суммарной

щелочности преобладают вулканиты нормального ряда, на долю субщелочных

приходится третья часть проанализированных образцов. По типу щелочности в

равной мере развиты как калиевые, так и калиево-натриевые разности.

Большинство пород (63%) известково-щелочной серии, остальные — толеитовой.

При анализе изменчивости с глубиной содержаний породообразующих оксидов

и отдельных элементов, с одной стороны, устанавливается незакономерный

характер изменения их концентраций как свидетельство быстро меняющихся

условий формирования комплексов со сложным сочетанием вулканических и

осадочных процессов, придающих разрезу некоторые черты «мусорности». С

другой стороны, колебания содержаний некоторых оксидов, особенно в их

сочетании, груборитмичные и, вероятно, отражают эволюцию локальных

магматических очагов, питающих вулканы в районе СГ-4.

За исключением близости составов эффузивной (0—430 м) и верхней

подтолщи вулканокластических толщ (430—1873 м), остальные подразделения

разреза петрохимически существенно различаются. При этом наибольшие

аномалии химического состава свойственны интервалу флишоидной толщи.

В целом по петрохимическим данным устанавливаются умеренно слабая

степень дифференцированности развитых во вскрытой части разреза СГ-4

вулканитов и принадлежность их к островодужным комплексам, отличающихся от

современных аналогов последних преобладанием базальтов, более высокой общей

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5