ГЕОЛОГИЯ

Образования иотнийской серии верхнего протерозоя. Иотнийские песчаники

Образования иотнийской серии верхнего протерозоя на территории СССР известны лишь в Западном и Юго-Западном Прионежье, где они образуют западноонежскую синклинальную структуру.

В пределах Ленинградской области эти образования в настоящее время известны лишь на крайнем северо-востоке, где они картируются на площади, гра­ницами которой являются: на севере —северная граница Ленинград­ской области, на юге — водораздел рек Свири и Ошиты; на западе — верховья р. Важинки, на востоке — западное побережье Онежского озера (рис. 6). С иотнийскими образованиями Юго-Западного При- онежья в Ленинградской области условно сопоставляются также пес­чаники, вскрытые в низах разреза Крестецкой скважины 2-р на глубине 1830—1835,45 м.

Иотнийские песчаники издавна привлекали внимание исследовате­лей Северо-Запада. Это объясняется не только уникальностью описы­ваемых пород, но и наличием сравнительно больших выходов этих об­разований на западном берегу Онежского озера и вдоль р. Свири.

Первые опубликованные сведения об иотнийских песчаниках отно­сятся к концу XVIII —началу XIX вв. и представляют собой описания отдельных обнажений, произведенные С. Алопеусом (1787), Н. Я. Озе- рецковским (1791), К- М. Арсентьевым (1830), А. Фуллоном (1832) и Энгельманом (1838) во время их путешествий по Олонецкому краю.

Первая попытка определения возраста песчаников Прионежья была сделана Р. И. Мурчисоном (1846), который сопоставляет их с песча­никами «red led» Англии и относит на этом основании к девону. Одна­ко уже в 1860 г. Г. П. Гельмерсен выделяет песчаники Прионежья в самостоятельную группу, считая их допалеозойскими образованиями.

В дальнейшем различным вопросам геологического строения рай­она Западного Прионежья в целом и кварцито-песчаникам в частности посвятили свои работы А. А. Иностранцев (1871—1877 гг.), К- К. Фохт (1885), В. Рамсей (1902—1906 гг.), В. Вааль (1907—1908 гг.), С. А. Яко­влев (1903), П. А. Борисов (1910), И. Седерхольм (1925—1932 гг.) и другие исследователи.

Особенно много разногласий вызывали в прошлом и вызывают до настоящего времени вопросы о внутреннем расчленении толщи песча­ников и об их положении в существующей стратиграфической схеме протерозоя.

В связи с тем что преобладающая часть естественных выходов кварцито-песчаников расположена за пределами территории Ленинград­ской области, основные опорные разрезы, упоминаемые ниже при изло­жении истории исследований, до недавнего времени также располага­лись за пределами описываемого района.

В 1902 г. В. Рамсей впервые по аналогии с осадочными образова­ниями района Бьёрнберга Финляндии отнес кварцито-песчаники За­падного Прионежья к иотнию.

В 1935 г. В. М. Тимофеев объединил песчаники Шокши и Камен­ного Бора в единую иотнийскую формацию верхнего протерозоя и вы­делил в ее составе две толщи — каменноборские и шокшинские песча­ники, последовательно налегающие друг на друга. Он создал первую схему стратиграфического расчленения иотнийских образований Западного Прионежья, не утратившую значения и до настоящего времени (таб. 2*)[2]. В. М. Тимофеев (1928—1935 гг.) внес огромный вклад в дело изучения иотнийских образований. Он впервые высказал предположе­ние об условиях образования песчаников, о характере их залегания, дал исчерпывающую для своего времени литолого-петрографическую характеристику этих пород, предпринял одну из первых попыток оха­рактеризовать их образования в качестве полезного ископаемого и оп­ределить запасы.

Детальные исследования иотнийских кварцито-песчаников (в ос­новном на Каменноборском и Шокшинском месторождениях) произво­дили Н. Г. Судовиков (1929, 1931, 1935 гг., 1939), В. С. Артамонов (1935 г.), П. Т. Швец-Завгородний (1937, 1940 гг.) и др. В результате этих работ значительно расширились наши представления о стратигра­фическом положении и литологических особенностях кварцито-песча­ников, а также об их технических свойствах в качестве строительного и облицовочного материала.

В 1942—1944 гг. территория Западного Прионежья изучалась фин­скими геологами В. Мармо и П. Эскола. В. Мармо (1949 г.) датировал песчаники Каменного Бора средним иотнием. С иотнийскими образова­ниями Финляндии сопоставил западноонежские песчаники и П. Эскола в одной из своих последних работ (1967).

После окончания Великой Отечественной войны наступил новый этап комплексного изучения иотнийских образований. В этот период проводились широко поставленные тематические исследования К. О. Кратца (1947—1957 гг.), изучавшего основные породы иотнийской платформы и вмещающие их осадочные образования, и Л. П. Галдо- биной (1954—1958 гг.), изучавшей литологию иотнийских осадочных пород Карельской АССР. В 1949 г. Е. М. Михайлюк и в 1953 г. А. А. Ро- зенкранц на смежных территориях Карелии проводили крупномасштаб­ные геологические исследования, в 1958 г. — геологическая съемка (Е. М. Изотова, 1958 г.; Н. А. Крейда, 1958 г.).

В последующие годы территория Юго-Западного Прионежья и смежных районов была покрыта полистной комплексной геологической съемкой среднего масштаба (Морозов, Сыромятина, 1960 г.; Михай­люк, Галдобина, 1961 г.; Михайлюк, Алексеева, 1962 г.; Экман, Виль- бер, 1964 г.; Гарбар, 1965 г.; Гарбар, 1968 г.). Одновременно с этим на отдельных участках района проводились крупномасштабные съемки (Шкворов, 1960 г.; Кривцова, 1961 г.; Мартынов, 1961, 1962, 1965 гг.; Военушкин, 1962 г.; Шустов, 1963 г.) с целью изучения отдельных ме­сторождений и поисков полезных ископаемых.

В эти же годы А. В. Копелиович и И. М. Симанович (1964— 1955 г.) проводили изучение постседиментационных преобразований пород шокшинской свиты; П. Л. Кацеблин и Н. Г. Кищенко (1965 г.) изучали палеомагнитные свойства пород иотнийского возраста, а Е. М. Михайлюк, J3. С. Алексеева, Л. П. Галдобина и_Бл.П.__Шустов (1966 г.) занимались выявлением литолого-фациальных особенностей осадочных пород Онежской синеклизы и связанного с ними оруденения. Непосредственно на севере Ленинградской области изучением иотний­ских образований занимался Д. И. Гарбар (1960—1969 гг.).

Перечисленные работы, а также ряд других геологических и гео­физических исследований, проведенных коллективами СЗТГУ, Пятого ГУ, Северной экспедиции и ЗГТ, привели к накоплению большого фак­тического материала, позволившего с известной достоверностью ре­шить вопросы об условиях осадконакопления и формирования иотний­ских образований, о времени, степени и характере метаморфизма песчаников, об условиях их залегания и времени формирования так на­зываемой западноонежской иотнийской синклинальной структуры», о на­личии, характере, параметрах и времени возникновения тектонических нарушений, о расчленении (внутри серии) иотнийских образова­ний и т. д.

Вопрос об условиях осадконакопления и формирования иотнийских образований неоднократно освещался в работах К. О. Кратца (1950 г.), Л. П. Галдобиной (1958 г.), Е. М. Михайлюк (1966 г.), Д. И. Гарбара (1965, 1968, 1969 гг.) и в настоящее время не вызывает особых раз­ногласий.

И если отмеченные выше представления не вызывают в настоящее время существенных разногласий среди геологов, изучающих докембрий Северо-Запада, то по ряду таких вопросов, как положение иотния в стратиграфической схеме докембрия, расчленение иотнийских образований на свиты, наличие и характер тектонических нарушений в кварцито-песчаниках Прионежья, все еще нет единого мнения.

Вопрос о существовании тектонических нарушений в песчаниках Прионежья поднимался еще В. М. Тимофеевым (1935). К. О. Кратц. (1953 г.) в результате детальных геолого-петрологических исследований доказал наличие разломов и высказал предположение о том, что ампли­туда смещений вдоль этих разломов составляет «первые десятки мет­ров». И, наконец, Д. И. Гарбар (1965, 1967, 1968 гг.) не только под­твердил развитие серий ступенчйтых разломов в породах иотнийской: серии, но и установил, что амплитуда суммарных смещений вдоль этих разломов достигает 200 м и более. Вопрос о наличии и характере сме­щений в иотнийских образованиях имеет принципиальное значение, так как от этого зависит и подход к стратификации немых толщ, какими до недавнего времени являлись песчаники Прионежья.

Различия в подходе к пониманию геологического строения и ис­тории развития описываемой территории, а также накопление в после­дние годы большого количества нового фактического материала, при­вели к появлению среди геологов, изучающих докембрийсйие образо­вания Северо-Запада, особенно больших разногласий в вопросах стра­тиграфии иотнийских осадочных образований.

Как отмечено выше, первый этап изучения иотнийских образований Юго-Западного Прионежья завершился созданием В. М. Тимофеевым (1935) принципиальной схемы расчленения этих образований (см. табл. 2*). Эта схема была принята большинством геологов и просуще­ствовала до 1958 г. В 1958 г. в результате работ Л. П. Галдобиной схе­ма В. М. Тимофеева была уточнена, однако существенных изменений в ней не произошло.

В 1960 г. А. И. Кайряк опубликовал статью, посвященную описа­нию выделенной им «бесовецкой свиты», которую он отнес вместе- с подстилающими суйсарскими вулканитами к среднему протерозою, оставив петрозаводскую и шокшинскую свиты в составе иотнийской се­рии верхнего протерозоя.

В свою очередь Е. М. Михайлюк и Л. П. Галдобина (1961 г.) рас­членили образования так называемой «бесовецкой свиты» на две са­мостоятельные свиты: падосскую, отнесенную ими к верхам среднего протерозоя, и шуйскую, залегающую в низах верхнего протерозоя не­посредственно под образованиями петрозаводской свиты.

В 1965 г. опубликована работа А. П. Мартынова, который расчле­нил иотнийскую серию верхнего протерозоя на четыре свиты: петроза­водскую, шокшинскую, педасельгскую и пухтинскую. Непризнание воз­можности смещений в иотнийских образованиях и некоторое увлечение формальными построениями привело автора к выделению такого боль­шого количества свит в иотнии и позволило увеличить предполагаемую неполную мощность иотнийских образований до 2000—2500 м.

Схема А. П. Мартынова была принята А. И. Кайряком, но послед­ний на основании выделения им так называемой салминской свиты, данных асболютного возраста и ряда геолого-структурных построений: отнес песчаники Прионежья «к низам ятулия» среднего протерозоя, считая, что они перекрываются образованиями «бесовецкой» и «салмин- ской» свит. «Истинно» же иотнийскими образованиями Южной Каре­лии, по мнению А. И. Кайряка, являются осадочно-вулканогенные тол­щи «салминской» свиты (Кайряк, 1965 г., 1967, 1969).

Представления А. И. Кайряка не нашли поддержки у большинства исследователей Северо-Запада и уже в 1966 г. Е. М. Михайлюк, В. С. Алексеева, А. П. Галдобина и Б. Н. Шустов опубликовали новую схему расчленения иотнийских образований (Михайлюк и др., 1966 г.), в которой они отказались от трехчленного деления иотнийской серии и выделения так называемой «шуйской свиты». Однако отсутствие на­дежных реперов не позволило им уверенно увязать разрезы иотния по всей территории и привело к некоторому завышению мощности раз­резов.

В 1968 г. на основании литолого-петрографических и геохимиче­ских исследований в разрезе шокшинских песчаников Д. И. Гарбаром была выделена пачка «карбонатсодержащих» песчаников, послужив­шая достаточно надежным репером для увязки даже самых далеко от­стоящих друг от друга разрезов. Наличие такого маркирующего гори­зонта позволило Д. И. Гарбару составить новую схему расчленения иот- нийских образований, принятую в настоящее время большинством иссле­дователей. В настоящей главе эта схема принята за основу стратигра­фического деления иотния.

В 1967 г. в г. Ленинграде на конференции по проблемам «Стратиграфин и абсолютной геохронологии докембрия восточной части Балтийского щита» было принято решение условно отнести западноонеж­ские кварцито-песчаники к верхам среднего протерозоя, выделив их в отдел под названием «вепсий».

Имеющиеся в настоящее время материалы дают основание поста­вить вопрос о возвращении западноонежским песчаникам их классиче­ского названия «иотнийские», тем более, что за давностью времени это название из имени нарицательного превратилось в имя собственное, а введение новых терминов отнюдь не упростит задач, стоящих перед исследователями.

Из сказанного выше следует, что несмотря на довольно многочис­ленные исследования территории Юго-Западного Прионежья, остается еще ряд нерешенных вопросов: не выяснены взаимоотношения иотний- ских песдаников с подстилающими их более древними образованиями, вопросы о фациальных аналогах иотнийских песчаников на остальной территории Русской платформы, о наличии рудных полезных ископае­мых в породах иотнийской серии (таких, как никель и др.), хотя опре­деленные основания для постановки этих вопросов имеются (Гарбар, 1965 г., 1968 г.).

Образования иотнийской серии развиты на территории Юго-Запад­ного Прионежья, где они образуют синклинальную структуру, известную под названием Западноонежской иотнийской синеклизы. Структура вы­тянута в северо-западном направлении, имеет асимметричную форму с крутым западным (углы падения слоистости до 75—90°) и пологим восточным (углы 6—8°, редко до 25°) крыльями и осложнена мелкими пликативными (амплитуда — первые десятки метров), а также сравни­тельно крупными дизъюнктивными (амплитуда — сотни метров) нару­шениями. В пределах описываемой территории находится лишь южная часть структуры, составляющая около 4000 км2.

В составе иотнийской серии выделяются нижняя — петрозаводская и верхняя — шокшинская свиты. Разрезы г наблюдающимися контак­тами между свитами описаны за пределами района, на территории Южной Карелии (Тимофеев, 1935; Галдобина, Михайлюк, 1958—1966 гг.; Мартынов, 1961 —1965 гг.).