14.1. Архей

Шумихинская свита (ARš). В основании стратиграфического разреза района находятся гнейсы, гранито-гнейсы и подчиненные им тела амфиболитов, выделенные Г.А.Кейльманом [92] в шумихинскую свиту. Метаморфические породы стратона развиты в пределах одноименного купола в Сысертском гнейсово-мигматитовом комплексе. Среди них преобладают биотитовые, гранат-биотитовые и двуслюдяные гнейсы, гранито-гнейсы. В подчиненном количестве присутствуют гнейсы с кианитом и графитом; амфиболиты, слагающие редкие тела, в разной степени гранитизированы. Нижняя граница стратона не известна.

Характеризуемая свита развита в пределах Шумихинского купола, который представляет собой меридионально вытянутый вал с запрокинутым на запад западным контактом и субвертикальным восточным. На севере картируется его периклинальное замыкание. Для внутренней структуры купола характерны выражающиеся в ориентировке кристаллизационной сланцеватости брахиформные антиклинали и синклинали с углами падения гнейсовидности на крыльях 10-20^о, а в сводовых частях — от горизонтального до 5^о. В конкретных обнажениях часто видны фрагменты изоклинальной складчатости. Характер разреза изучен по многочисленным скальным обнажениям на вершинах гор и по керну буровых скважин ГДП-50 с общими поисками [112]. Разрез центральной и восточной частей структуры характеризуется чередованием гнейсов мусковит-биотитовых крупночешуйчатых мигматизированных, «теневых» гранито-гнейсов и пегматоидных гранитов, связанных взаимопереходами, амфиболитов гранатсодержащих мелкозернистых, слабо мигматизированных в виде редких маломощных (до 1,5-2 м) тел представляющих собой, по-видимому, дайки метаморфизованных древних диабазов. В восточной части купола встречено единичное тело гранат-гиперстеновых пород субизометричной формы в плане, размерами около 50 м в поперечнике. Контакты тела с вмещающими гнейсами резкие. В западной части структуры (к западу от бол.Казачьего) разрез в целом не меняется, но несколько повышается доля амфиболитов. Кианитовые и кианитсодержащие гнейсы отчетливо тяготеют к юго-западному и северо-восточному крыльям купола. Общая мощность свиты предположительно более 3000 м.

Гнейсы^ - биотитовые, двуслюдяные и гранито-гнейсы - от лейко- до меланократовых (с содержанием темноцветных минералов от 10 до 25% соответственно), полосчатые, гнейсовидные, порфиробластические породы. Породообразующими являются кварц, плагиоклаз (олигоклаз-андезин №14-30), калиевый полевой шпат (микроклин), биотит, плеохроирующий в красно-бурых тонах. Кианитовые гнейсы отличаются присутствием кианита и повышенным содержанием мусковита, кварца и магнетита. Акцессорные минералы гнейсов: циркон, рутил, ильменит, магнетит, сфен, кианит, эпидот, турмалин, монацит, пирит.

Амфиболиты - от мезо- до меланократовых, полосчатые, порфиробластические, гнейсовидные и массивные. Породообразующими являются амфибол – бурая и сине-зеленая роговая обманка с СNg 12-20, плагиоклаз № 35-45. Вторичные минералы: кварц, кислый плагиоклаз, биотит (с плеохроизмом обычно в зеленых тонах). Иногда встречаются амфиболиты с клинопироксеном, скаполитом. Акцессорные: сфен, ильменит, магнетит, апатит, кианит, циркон, пирит, рутил. Полная петрографическая характеристика метаморфитов дана в монографии Г.А.Кейльмана [14].

Амфиболизированные гранат-гиперстеновые породы - меланократовые массивные порфиробластические. Породообразующими являются гиперстен – ^*параметры элементарной ячейки a = 18.36; b = 8.919; с = 5.287, диопсид Ng = 1,701; Np = 1,674; Ng-Np = 0,027, C-Ng = 40; гранат пироп-альмандинового ряда N = 1,78 параметр элементарной ячейки а = 11,56, по отношению к гиперстену более поздний, т.к. содержит в себе его реликты. Амфибол – вторичный Ng = 1,648-1,1,653; Np = 1,620-1,626; Ng-Np = 0,027, 2V = -87 C-Ng = 15, относится к ряду купферит-куммнингтонит-грюнерит с содержанием железистого (грюнеритового) минала 22-28. Хлорит — наиболее поздний минерал Ng = 1,597-1,600, Np = 1,588-1,591. Акцессорные: магнетит, шпинель, корунд, ильменит, сфен, рутил, апатит, циркон. По химическому составу порода соответствует базитам^*, но, учитывая высокие содержания в ней никеля (600 г/т), кобальта (100 г/т) и хрома (1500 г/т) и общую тенденцию к понижению основности в процессе сиалического плутонометаморфизма, можно предполагать исходный ультраосновной состав субстрата.

В результате изучения акцессорных минералов в породах шумихинской свиты А.П. Казаком [88] был сделан вывод, что реликтовые цирконы субстрата были сильно преобразованны процессами метаморфизма и гранитизации. Все изученные цирконы являются именно метаморфогенными, относящимися к двум видам — идиоморфному длиннопризматическому и ксеноморфному комковидному.

Магнитное поле над куполом в целом спокойное, отрицательное, с четко проявленной структурой овала, подчеркиваемой цепочками положительных аномалий интенсивностью до 500-700 нТл по периферии купола, в участках распространения кианитсодержащих гнейсов. На этом фоне выделяется положительная аномалия интенсивностью до 1200 нТл в его северо-восточной части в связи с развитием магнетитсодержащих мигматитов. Гравитационное поле над породами шумихинской свиты относительно пониженное, слабо дифференцированное. Локальные аномалии не превышают 2,5 мГал. Восточная граница и северное перикликальное замыкание шумихинской свиты отображаются в поле силы тяжести гравитационной ступенью. Локальные понижения гравитационного поля в средней части аномальной зоны с амплитудой до 1,5-2,5 мГал, вероятно, связаны с полями развития гранито-гнейсов. Положительные гравитационные аномалии в западной и северо-западной частях купола объясняются увеличением в разрезе доли амфиболитов как в составе самой шумихинской свиты, так и за счет подстилающих (в запрокинутом залегании) образований черновской свиты. Физические свойства пород приведены в прил. № 24^**.

Породы свиты претерпели полихронный сиалический плутонометаморфизм на уровне амфиболитовой фации^***. Вместе с тем в амфиболизированных гранат-гиперстеновых породах наблюдаются реликты гранулитовых минеральных парагенезисов (гиперстен + моноклинный пироксен). Учитывая, что в архейских метаморфических комплексах породы регионально изменены на уровне гранулитовой фации под воздействием геотермально-статического метаморфизма эогея, можно предполагать региональное развитие этого типа метаморфизма и в породах шумихинской свиты. Следовательно, метаморфические преобразования на уровне амфиболитовой фации можно считать регрессивно наложенными на гранулиты.

Весьма вероятно экспонирование первично ультраосновных пород путем протрузивного выведения с более глубоких горизонтов на современный уровень, чем и объяснятся их неизофациальность по степени метаморфизма. А.П.Казак [88] в результате детального изучения акцессорных минералов и акцессорной специализации пород шумихинской свиты пришел к выводу о преимущественно базитовом составе их субстрата.

Метасоматические преобразования выразились в многократной гранитизации пород свиты от ранних натровых до поздних – существенно калиевых этапов. С заключительным этапом связано комплиментарное гранитизации кислотное выщелачивание, выразившееся в формировании мусковитовых и мусковит-кианитовых гнейсов и сланцев по периферии купола. Отличительной особенностью гранитизации в пределах шумихинской свиты являются постепенные переходы от неосомы к палеосоме как на уровне минералов, так и на уровне геологических тел. Рвущие интрузивные контакты между палингенно-анатектическими гранитами и мигматитами здесь встречаются как исключение.

Возраст шумихинской свиты и положение метаморфических пород этого стратона в сводном геологическом разрезе Сысертско-Ильменогорского антиклинория – один из наиболее сложных и остродискуссионных вопросов стратиграфии Среднего Урала в целом. Так, по мнению А.А.Краснобаева [23], шумихинскую свиту следует параллелизовать с ильменогорской и датировать ее вендом. В подтверждение этого А.А.Краснобаев приводит полученный им с коллегами абсолютный возраст цирконов из гнейсов шумихинской свиты, равный 57665 млн.лет и 58050 млн.лет (табл.1). Еще раньше Г.А.Кейльман, Г.А.Глушкова и др. (1964), Ю.Р.Беккер (1968, 1967) образования сысертско-ильменогорского комплекса датировал ранним протерозоем.

На наш взгляд, решающим является положение свиты в ядре крупного антиклинория стратиграфически ниже образований черновской свиты и наличие в ней реликтов парагенезисов гранулитовой фации. Это позволяет сопоставлять ее с наиболее древней в пределах Сысертско-Ильменогорского антиклинория селянкинской свитой и условно датировать археем. Такой же возраст определен для шумихинской свиты в стратиграфических схемах Урала (докембрий, палеозой), принятых IV Уральским стратиграфическим совещанием и утвержденных МСК России 12.11.1991 г., а также в сводной легенде Среднеуральской серии листов Госгеолкарты-200 [32,159].