ОРДОВИК. СИЛУР

Особенности осадконакопления ордовика и силура Иркутского амфитеатра. Нижнеордовикская трансгрессия

В отложениях ордовика и силура Иркутского амфитеатра в вертикальном разрезе может быть выделен ряд формационных комплексов с присущими каждому из них специфическими особенностями осадконакопления. В ордовике амфитеатра В. Н. Доминиковским и В. Л. Либро- вичем (1959х) выделены следующие формации: песчано-карбонатная, отвечающая усть-кутскому ярусу, нижняя красноцветная кластогенная Чуньского яруса, фосфоритоносная среднего ордовика и верхняя красно- цветная кластогенная верхнего ордовика.

В силурийских отложениях выделяются сероцветный терригенно- карбонатный формационный комплекс нижней части лландоверийского яруса и красноцветный терригенный комплекс более верхней части лландоверийского яруса.

Данные формационные комплексы могут быть подразделены на два типа. К первому из них относятся отложения усть-кутской, мамырской, криволуцкой и чертовской свит и нижней части кежемской свиты; сложены они преимущественно сероцветными породами, как правило, содержат карбонаты, в том числе оолитовые и водорослевые, повышенное количество фауны, нередко глауконит и др.

Комплексы второго типа, к которым относятся отложения ийской и бадарановской свит и их аналоги, братской и макаровской свит и верхней части кежомской свиты, большей частью красноцветные; черты морского режима в них выражены неотчетливо, фауна большей частью отсутствует. Некоторым исключением являются лишь породы чуньского яруса.

Нижние границы выделенных сероцветных комплексов, как правило, .отвечают геологическим рубежам, прекрасно выраженным на обширнейшей территории.Хорошо известен размах нижнеордовикской трансгрессии, проявившейся как на Сибирской платформе, так и в Северном Китае. Среднеордовикские отложения залегают на нижележащих породах с размывом как в Иркутском амфитеатре, так и повсеместно на Сибирской платформе. Также несогласное залегание отмечается в северных районах платформы между нижнесилурийскими и нижележащими отложениями.

С другой стороны, прослеживая латерально нижние границы комплексов второго типа на более широкой площади, чем Иркутский амфитеатр, мы видим скользящий характер их. Как правило, фациальные замещения -отвечают верхней границе комплексов первого типа и нижней второго.

Выделяющиеся в пределах амфитеатра формационные комплексы распадаются, таким образом, на три естественных ритма, нижние части которых сложены породами, отвечающими эпохам крупных трансгрессий, а верхние — регрессий; нижние границы ритмов четкие, во многих районах хорошо выраженные, верхние — скользящие, хотя литологи- чески обычно также резкие. Граница между комплексами в основании братской свиты внутри ритма отвечает перерыву; масштаб этого перерыва, однако, несравненно более узок, чем перерывы, разграничивающие комплексы, например, в основании среднеордовикских отложений.

В нижних частях регрессивных комплексов мы видим, как правило, черты, унаследованные от существовавшего ранее трансгрессивного бассейна: глауконит в основании чуньского яруса, фауну, встречающуюся в низах всех регрессивных толщ.

Общность трансгрессий и регрессий, которым отвечают формаци- онные комплексы амфитеатра, для всей Сибирской платформы была впервые показана О. И. Никифоровой (1955). Близкий характер геологического развития в ордовике наблюдается в Северном Китае и Северной Америке.

Характер осадконакопления в трансгрессивный и регрессивный этапы развития не определяется лишь изменением границ бассейна седиментации, улучшением или ухудшением связи с морем внутренних частей платформы; для этих этапов характерны и специфические черты тектонической жизни амфитеатра.

Положение береговой линии на различных этапах развития бассейна не являлось решающим для формирования признаков осадков, характеризующих специфику трансгрессивных и регрессивных комплексов, хотя для образования различных типов пород положение береговой линии играло первостепенную роль. Как показывает анализ, граница области седиментации в ордовике и силуре в западной и, по-видимому, южной частях амфитеатра была близка к современным границам его внутреннего поля, и лишь в восточной части амфитеатра во время трансгрессий, и в первую очередь в усть-кутский век, море заливало значительную часть области современного Северо-Байкальского нагорья. В Присаянье и в усть-кутский, и в чуньский века береговая линия занимала почти идентичное положение, близкое к границе современного распространения отложений этого возраста. И в более позднее время положение береговой линии менялось в общем несущественно, хотя наличие гальки в нижнесилурийских отложениях р. Чуны, значительно менее четко выраженные черты связи их с морским бассейном северных районов платформы показывают, что нижнесилурийская трансгрессия в амфитеатре значительно уступала по размаху нижне- и среднеордовикским.

Ордовикское и силурийское время характеризовалось, по-видимому, теплым климатом с переменной влажностью, преимущественно аридные условия сменялись иногда на близкие к гумидным. Более влажный климат отвечал в общем периодам накопления трансгрессивных комплексов и более сухой — регрессивных, хотя градации влажности климата между комплексами даже одного типа были значительны. Высказанное положение справедливо лишь в общем виде. Повышенная загипсованность отдельных комплексов может быть связана не только с изменением климата, но и с мелководностью и изолированностью бассейна седиментации. Эпохой жаркого влажного климата можно считать криволуцкий век, в отложениях которого почти повсеместно на Сибирской платформе отсутствуют доломиты, загипсованность; в Иркутском амфитеатре к этому добавляются каолинитовый в отдельных случаях цемент песчаников, присутствие оолитовых гематитовых железных руд, признаков свободного глинозема, биогенный состав карбонатов. Среднеордовикское время явилось, несомненно, эпохой наиболее мощного выветривания в ордовикско-силу- рийской истории амфитеатра.

Можно думать, что кора выветривания на континенте имела в отдельных случаях, пользуясь классификацией И. И. Гинзбурга (1963), латеритный ферритовый, а возможно, гиббситовый тип.

Нет никаких признаков засушливого климата в Иркутском' амфитеатре в криволуцкий век, как это иногда принималось (Маслов, 1954, Страхов, 1962); безусловно, прав В. Л. Либрович (1960), указавший на влажность климата амфитеатра в это время.

По-видимому, аридный климат, существовавший в Иркутском амфитеатре на протяжении почти всего ордовикского и нижнесилурийского времени, был увлажнен (как было отмечено В. Л. Либровичем, 1957) среднеордовикской трансгрессией, широко проявившейся на азиатском материке.

В отложениях усть-кутского века признаки гумидного климата как в исходном материале, так и чертах осадков, связанных с характером бассейна седиментации, выражены менее резко.

Известково-доломитовый состав карбонатов, высокая карбонатизация терригенных пород, встречающаяся иногда загипсованность являются в общем признаками аридного климата. В то же время для этих отложений можно отметить биогенное в значительной степени происхождение карбонатных пород, постоянное присутствие каолинита в глинистой фракции в западной части амфитеатра, относительно распресненную прибрежную зону, особенно четко выраженную в восточной части амфитеатра — все это указывает на признаки гумидного климата в зонах питания и отчасти — в области седиментации. Следует остановиться на генетическом значении содержащихся в нижних горизонтах усть-кутской свиты, в первую очередь в восточной части амфитеатра, сульфидов свинца и в подчиненном количестве — цинка.

Галенит приурочен здесь к известнякам нижней пачки усть-кутской свиты, прослеживаясь, однако, в северовосточном направлении и в зоне смены известняков доломитами (р. Таю- ра). Содержание свинца в породах обычно невелико, и проявления его в составе усть-кутской свиты в повышенном количестве, позволявшем вести поисковые работы, очень редки, но зараженная площадь занимает многие десятки тысяч квадратных километров и общая масса свинца, принесенного из области питания, значительна. Как указывает Н. А. Страхов (1962), мобилизация меди, свинца и цинка, переход их в растворы в областях питания могли проходить только в процессе химического выветривания. т. е. климат должен был нести здесь черты гумидности. Нижние- горизонты усть-кутской свиты содержат иногда и повышенное количество- кварца по сравнению с более высокими частями разреза ее.

В отложениях низов лландоверийского яруса черты гумидного режима наименее резки, хотя и здесь выделяется прибрежная зона опреснения, сравнительно хорошо окристаллизованный каолинит в цементе, в отдельных разрезах — кварцевые песчаники.

Наиболее резкие черты аридного климата несут красноцветные породы братско-макаровской свиты и верхней части кежемской свиты. Были высказаны две точки зрения на природу красноцветов Иркутского амфитеатра. В. П. Маслов (1954) считал красноцветы братской свиты накопившимся в лагунных условиях материалом, принесенным ветром из пустынных областей.

В. Л. Либрович (1960) считал красноцветы чуньского яруса и нижней части братской свиты переотложенным реками материалом красноцвет- ных продуктов глубокого химического выветривания.

Этот вывод был сделан В. Л. Либровичем для нижней части братской свиты, характеризующейся на р. Илиме, как и в других местах, отсутствием глиптоморфоз по галиту, прослоев гипса. Более верхние части разреза, по мнению В. Л. Либровича, сложены уже в значительной степени зелено- цветными породами. Безусловно, во время отложения нижних горизонтов братской и макаровской свит мощностью в несколько десятков метров могли сохраниться условия влажного климата и глубокого выветривания, .унаследованные от криволуцкого и раннечертовского веков, однако для .всей толщи красноцветов верхнего ордовика данный вывод не применим. Общая мощность красноцветных отложений братской и кежемской свит .достигает 500 м. В пределах этой толщи красноцветные глинистые преимущественно отложения содержат подчиненное количество зеленоцвет- ных пород, обычно несколько более грубозернистых. Явные признаки отложений в условиях сухого климата, как глиптоморфозы по галиту, прос- .лои гипса, наблюдаются не только в зеленоцветных, но и красноцветных породах. Красноцветность может быть присуща и самим прослоям гипса. Для отложений братской свиты, за исключением самых верхних и самых нижних ее слоев, прилежащих к трансгрессивным сероцветным комплексам, характерно весьма высокое (зачастую более 50%) содержание полевых шпатов; терригенные красноцветы братской и верхней частей кежемской свит характеризуются в бассейнах рек Лены, Ангары и Илима высокой карбонатностью.

Состав глинистых минералов из красноцветных алевролитов и аргиллитов братской свиты преимущественно гидрослюдистый, часто без примесей других глинистых минералов. Это указывает на аридность климата и слабое развитие процессов химического выветривания в период накопления осадков большей части братской и верхней части кежемской свит.

Существенно иными были условия накопления пестроцветных отложений чуньского яруса. В них совершенно отсутствуют отпечатки кристаллов соли; гипс встречается лишь изредка в цементе. С другой стороны, в прибрежных частях бассейна здесь развиты дельтовые отложения. Есть все основания предполагать, что климат чуньского века характеризовался по отношению к долборскому повышенной влажностью. В период накопления осадков средней пачки бадарановской свиты на континенте, возможно, даже формировалась кора химического выветривания.

Рассматривая ордовикско-силурийские отложения в целом, мы видим, что в нижне- и среднеордовикское время как трансгрессивные, так и регрессивные комплексы характеризовались более влажными условиями, чем в верхнеордовикское и нижнесилурийское. Резко повышенное содержание полевых шпатов, граната в отложениях верхнего ордовика и силура показывает уменьшающуюся роль химического выветривания на водосборах по сравнению с нижним и средним ордовиком.

Специфичным для ордовикских и силурийских аридных отложений Иркутского амфитеатра является отсутствие палыгорскита и сепиолита. Во всяком случае, нами они здесь обнаружены не были, хотя в вышележащих девонских отложениях палыгорскит широко распространен (Занин, 1965). Возможно, это связано с бедностью наших отложений сингенетическим аутигенным кремнеземом, необходимым для синтеза магнезиальных алюмосиликатов.

Основные черты тектонического развития бассейна седиментации для трансгрессивных и регрессивных комплексов сводятся к следующему.

В трансгрессивные этапы развития интенсивность тектонических движений в областях прогибов была слабее, чем в регрессивные этапы; мощности осадков трансгрессивных толщ, как правило, меньше мощностей смежных регрессивных комплексов.

Ведущая тенденция в эволюции тектонического развития внутреннего поля амфитеатра выражается в затухании тектонических движений вверх по разрезу соответственно для трансгрессивных и регрессивных этапов развития. Максимальные мощности в областях прогибов среди трансгрессивных отложений отвечают усть-кутскому ярусу, минимальные — соответствующим отложениям лландоверийского яруса.

Из регрессивных толщ максимальные мощности характерны для: чуньского яруса и значительно меньше — для долборского и красноцветов лландоверийского ярусов.

Вверх по разрезу уменьшаются не только абсолютные мощности трансгрессивных и регрессивных комплексов в областях прогибов, но меньшими становятся и соотношения мощностей комплексов в областях прогибов и разделяющего их поднятия, т. е. снижается дифференциация и происходит выравнивание интенсивности тектонических движений по основным структурным элементам амфитеатра — областям прогибов и поднятия. В верхнеордовикское и нижнесилурийское время колебания мощностей отложений в областях прогибов и поднятия были несравненно менее резкими, чем в нижнем и среднем ордовике.

Равным образом затухание интенсивности тектонических движений .имело место и в областях размыва; сказалось оно не только в мощностях {а как показывает ориентировочный подсчет, и в объеме) накопившихся осадков, но и в самом типе отложений. Особенно ярко процесс этот наблюдается в регрессивных толщах.

 Если в чуньское время мы сталкиваемся с весьма грубыми по структуре осадками, являющимися, несомненно, продуктами разрушения расчлененной горной страны, то регрессивные толщи верхнего ордовика и силура, сложенные преимущественно глинистыми осадками, указывают на вялость тектонических движений в областях питания, их преимущественно равнинный характер.

В силурийское время море покинуло амфитеатр. В послесилурийский период развития (возможно, и в верхнем силуре) значительная часть амфитеатра ^представляла уже область не седиментации, а сноса; на размытую поверхность ордовикско-силурийской толщи на западе ложатся континентальные породы девона и на севере — континентально-морские отложения карбона и перми.

Отложения ордовика и силура Иркутского амфитеатра представляют интересный пример сопряженной эволюции тектоники, климата, условий выветривания и седиментации ( 22).