Докучаев А.Я.*, Носова А.А.*, Наркисова В.В.*, Тарханов Г.В.*, Башта К.Г.*, Гурбанов А.Г.**
*ФГУП НПЦ “Недра”, Ярославль
**ИГЕМ РАН, Москва

        Уральская сверхглубокая скважина (СГ-4) предоставляет уникальную возможность детального изучения геохимии и литогенеза Тагильского островодужного палеобассейна.

        Петрологические и геохимические особенности вулканитов именновской свиты позволяют выделить здесь геодинамические обстановки островного склона глубоководного желоба (флишоидная толща, инт. 3487-5070 м), вулканического фронта островной дуги (переходная и вулканокластическая толщи, инт. 430-3487 м) и надсубдукционного рифта (лавовая толща, инт. 0-430 м).

        Согласно работам Ю.С. Каретина (1992, 1998), Б.Г. Покровского и др. (1996) и нашим данным, вулканогенно-осадочные породы именновской свиты в разрезе СГ-4 можно подразделить на следующие литолого-фациальные комплексы (ЛФК). Первый (фтанитовый) ЛФК (5046-5070 м) представлен тонкослоистыми алевро-псаммитовыми туффитами и яшмоидами с текстурами подводного перемыва, микротекстурами взмучивания и оползания. Комплекс характеризуется обилием радиолярий, спикул губок и повышенными содержаниями сингенетичного углеродистого вещества (УВ) сапропелевого типа. Реликтами радиолярий обогащены светло-серые туфопесчаники и углеродисто-кремнистые алевропелиты. В первом случае скелеты и полости радиолярий сложены криптокристаллическим кварцем; во втором случае скелеты замещены сингенетичным пиритом, по которому обычно развит пирротин, а полости – нерудными минералами и пирротином, иногда ассоциирующим с халькопиритом.

        Второй (флишоидный) ЛФК (3487-5046 м) сложен ритмично-слоистыми туффитами от алевропелитовой до агломератовой размерности, которые являются отложениями мутьевых потоков и донных течений, а также грязекаменных потоков (дебритов). Среди них залегают лавовые потоки и лавобрекчии андезибазальтов и андезитов. Сингенетичное УВ представлено сапропелевым типом. Реликтовая сингенетичная рудная минерализация представлена глобулями и фрамбоидами пирита, образующего тонкие прослои вдоль слоистости пород. Как правило, пирит перекристаллизован и почти нацело замещен халькопирит-пирротиновой со сфалеритом ассоциацией.

        Третий (переходный) ЛФК (1633–3487 м) сложен ритмично-слоистыми и плохо сортированными туффитами и тефроидами (от алевритовых и псаммитовых до агломерат-псефитовых). В его составе преобладают дебриты и зерновые потоки с гравитационной сортировкой (грейниты). Встречены прослои тонкослоистых алевритов и пелитов (1872-1959 м), содержащих споры наземных растений. Для переходного ЛФК, так же как и для именновского, характерен эпигенетический пирит, образующий секущие прожилки и метасоматическую вкрапленность, часто с реликтовыми включениями пирротина и халькопирита.

        Четвертый (именновский) ЛФК (0-1633 м) сложен пирокластическими потоками и подводными лавовыми потоками; здесь также изредка накапливались маломощные алеврито-глинистые осадки, содержащие остатки наземной растительности. Вулканиты имеют базальтовый, андезито-базальтовый и андезитовый составы.

        Формирование первого и второго ЛФК, по-видимому, происходило в относительно глубоководных условиях, в активной гидродинамической обстановке. Третий ЛФК формировался в условиях активной гидродинамической, относительно мелководной, обстановки на фоне интенсивной вулканической деятельности, возможно на склонах островных вулканов. В период затухания вулканической активности возникали лагунные условия. Четвертый ЛФК был сформирован в субаэральных мелководных и относительно мелководных условиях при интенсивном андезито-базальтовом вулканизме. Формирование комплекса могло происходить в обстановке прибрежного мелководья по периферии гористой островной суши.

        Геохимия пород изучена на основе 293 анализов (определения 39 элементов методами РФА и ИНАА). Поведение элементов в них обусловлено первичным составом пород (их концентрации контролируются, главным образом, процессами магматизма и осадкообразования) и наложенными процессами (в первую очередь, гидротермально-метасоматическими). Среди «элементов пород» можно выделить подгруппы: литофильных (Y, РЗЭ, Rb, Cs, Ba, Sr), сидерофильных (Ni, Co, Sc, V, Cr) и высокозарядных (Zr, Nb, Ta, Hf) элементов. К «элементам наложенных процессов» отнесены As, Se, Sb, Pb, Cu, Zn, U, Th, Au, Ag.

        Первый ЛФК характеризуется повышенными концентрациями литофильных (особенно РЗЭ) и высокозарядных (особенно Zr) элементов при пониженных концентрациях сидерофильных элементов. Здесь наблюдается резкое повышение концентрации Co, не сопровождаемое соответствующим ростом концентрации Sc, что может быть связано с участием Co в гидротермальном процессе. Для данного комплекса отмечены максимальные содержания W, Au, U, Th, Mo, As, Sb и Zn.

        Для пород второго ЛФК характерны пониженные концентрации литофильных элементов, некоторое увеличение средних содержаний Ni и Cr. Для пород данного комплекса характерны максимальные средние содержания Pb и Ag, повышенные содержания Se, As и пониженное содержание Sb.

        По уровню концентраций «элементов пород», третий ЛФК в целом близок к именновскому. Породы данного комплекса характеризуются относительно повышенными средними содержаниями Sb и относительно пониженными – Pb, Au и Mo.

        Породы четвертого ЛФК характеризуются минимальными средними содержаниями Rb и Ba, несколько повышенными концентрациями сидерофильных элементов и средним уровнем концентраций высокозарядных элементов. Для данного комплекса характерны минимальные концентрации As, максимальные концентрации Ag и существенный разброс значений содержаний Cu.

        Рассмотрение геохимических особенностей ЛФК в разрезе СГ-4 позволяет прийти к следующим основным выводам.

        Геохимический облик всех ЛФК (за исключением, вероятно, первого), определяется геохимическими характеристиками представленных в них вулканических пород, о чем свидетельствует поведение литофильных, сидерофильных и высокозарядных элементов, соответствующее геохимии магматического процесса.

        Геохимический облик первого ЛФК, помимо вклада входящего в его состав кластического вулканического материала, в значительной степени связан с присутствием в его составе повышенных концентраций синседиментационного углеродистого вещества, т.е. литологическими особенностями его накопления.

        Характер распределения элементов, связанных с проявлением наложенных гидротермально-метасоматических процессов, четко фиксирует интенсивное проявление этих процессов в приконтактовом интервале флишоидной толщи и кабанской свиты (4900-5100 м), т.е. в зоне вероятного мощного тектонического нарушения.