Реферат: Эволюция магматизма в зоне сочленения гранит зеленокаменных и гранулит-гнейсовых областей, Восточные Саяны, Сибирь

Пегматиты и гранит-пегматиты в регионе широко развиты в породах китойской серии и серогнейсового комплекса, и реже в пределах самого пояса. Они не имеют четко выраженного зонального строения. Среди них преобладают плагиоклазовые и калишпатовые разности с турмалином (шерлом), гранатом, мусковитом, ортитом (табл. 7, выб. 6). Для калишпатовых разностей характерны аномально высокие содержания Li, Rb, Cs. Возраст их формирования - 1,86 0,004 млрд лет, а ( ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr)₀ = 0,738 0,0003.

Метасоматиты зон глубинных разломов приурочены к зонам Дабадского (Китойско-Заларинского), Алагнино-Холомхинского (Савинского), Онотско-Хартагнинского и других разломов. В алюмосиликатных породах преобладают альбит, кварц-микроклин-хлоритовые (с биотитом, мусковитом, амфиболом), хлоритовые или серпентин-хлоритовые породы; в ранних скарнах и магнезитовых мраморах - тальксодержащие ассоциации, а в доломитовых мраморах - серпентинсодержащие парагенезисы. Доминируют низкотемпературные ассоциации с хлоритом, серпентином, тальком. Гораздо реже отмечаются среднетемпературные метасоматиты с амфиболом, калишпатом и биотитом. Их состав приведен в табл. 8 и рассмотрен нами ранее [Левицкий, 1994]. Возраст их формирования составляет 633 7 млн лет при ( ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr)₀ = 1,2255 0,0063.

Обсуждение результатов

Рис. 4

По геохронологическим и геолого-петрологическим данным в зоне сочленения ВСГЗО и ПрГГО устанавливается следующая последовательность формирования пород: тоналит-трондьемитовый с амфиболитами комплекс основания; метаморфические породы гранулитовой фации китойской серии; породы Онотского зеленокаменного пояса; ультраметаморфические ассоциации; арбанский комплекс габброидов; породы постультраметаморфического этапа; метасоматиты зон глубинных разломов. Между собой они, как правило, имеют тектонические контакты, к которым приурочено интенсивное развитие разнообразных метасоматических пород. Основные структурно-вещественные и изотопно-геохронологические характеристики наблюдаемых пород в обобщенном виде приведены в табл. 9. На диаграмме AFM (рис. 4) четко отмечается обособление полей выделенных групп пород.

Породные ассоциации тоналит-трондьемитового состава по петрогеохимическим, геохронологическим и изотопным характеристикам близки трондьемитогнейсам Амитсок, Нук (Гренландия; [Мак-Грегор, 1983]), низкокалиевым гнейсам Свазиленда, тоналитам Тиспруит (ЮАР; [Коллерсон, Бриджуотер, 1983]), тоналит-трондьемитовым гнейсам Уйвак-1 (Лабрадор, Канада; [Коллерсон, Бриджуотер, 1983]). Ранее отмечалось [Ножкин и др., 1995; Сандимирова и др., 1992], что по стуктурно-текстурным особенностям, минеральному составу, содержаниям петрогенных и редких элементов, индикаторным отношениям K/Rb, Rb/Sr, Sr/Ba, Ba/Rb, характеру распределения РЗЭ, присутствию положительной европиевой аномалии (рис. 3а), а также аномально низким мантийным отношениям ( ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr)₀ породы тоналит-трондьемитового состава аналогичны древнейшим гранитоидам Земли [Трондьемиты, дациты..., 1983]. При этом по ряду параметров [Хантер, 1983; Condie and Hanter, 1976; Hanter et al., 1978] они наиболее близки к породам трондьемитового состава Свазиленда и трондьемитам диапирового плутона Тиспруит зеленокаменного комплекса Барбертон (ЮАР). По комплексу данных эти породы образовались в континентальных условиях. Ранее [Петрова, Левицкий, 1984] была установлена принадлежность исходных пород шарыжалгайского комплекса, развитых в юго-западной части оз. Байкал, к океаническим образованиям c возрастом 3,1-3,7 млрд лет [Мехоношин и др., 1987; Сандимирова и др., 1979; Gornova and Petrova, 1999 и др.]. Таким образом, для фундамента краевой части Сибирской платформы можно предполагать присутствие как раннеархейской сиалической континентальной, так и мафической океанической коры, имеющих в обоих случаях низкие - 0,700-0,701 - первичные отношения ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr и близкие возрастные уровни - 3,1-3,7 млрд лет - становление высоко- и низкометаморфизованного протолита (табл. 9).

Минеральный состав и петрогеохимические особенности пород китойской серии - вариации и повышенные содержания SiO₂ , Al₂ O₃ , CaO, K₂ O, Li, Ba, Rb, B, Zr, Hf, Nb, Cr, Ni (табл. 1), высокие отношения ( ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr)₀ - позволяют предполагать существенную роль в составе серии продуктов дезинтеграции, выветривания, химической дифференциации более ранних континентальных (комплекс основания) и океанических (шарыжалгайский комплекс) породных ассоциаций. Метавулканиты распространены слабо и относятся к известково-щелочной серии (рис. 4, табл. 1). Новые геохронологические и петрогеохимические данные подтверждают обоснованность выделения в составе шарыжалгайского комплекса китойской серии как самостоятельного стратиграфического подразделения.

Формирование пород Онотского пояса приурочено к палеорифтовым структурам, где снизу вверх прослеживается смена бимодальных вулканических серий с возрастанием доли базальтоидов и туфов, терригенными, а затем и хемогенно-осадочными (карбонатными как лагунными, так и глубоководными) фациями. Состав вулканитов варьирует от базальтов до риолитов (табл. 4, рис. 3б). На единый мантийный источник, определяющий особенности и механизм петрогенезисиса на протяжении долгого временного отрезка, могут указывать низкие отношения ( ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr) ₀ как в породах комплекса основания, так и в апобазальтовых амфиболитах и апориолитовых гранат-биотитовых гнейсах (табл. 9). Именно этот факт может указывать на правомерность выделения гранит-зеленокаменных областей как самостоятельного и ведущего структурного элемента в строении докембрийской континентальной коры.

О глубокой дифференциации продуктов выветривания и разрушения ранних пород свидетельствует присутствие мраморов, мономинеральных, железистых и глиноземистых кварцитов, обусловленных накоплением SiO₂ , Fe, MnO, CaO, MgO и редких элементов (табл. 5). На общие хемогенные условия карбонатообразования указывает отсутствие в доломитовых, магнезитовых и кальцитовых мраморах примесей SiO₂ и Al₂ O₃ , а также повышенные содержания MnO и железа в породах Онотского пояса и китойской серии (табл. 1, выб. 4; табл. 4, выб. 9-12). Эти и другие данные позволяют предполагать, что породы китойской серии формировались при площадной дезинтеграции пород, их выветривании в терригеннно-хемогенных условиях, а Онотского пояса при мощном хемогенном переотложении только в синформных линейных зонах в этот же период времени.

Эволюция метабазальтоидов от ранних ассоциаций в пределах тоналит-трондьемитового комплекса основания, китойской серии и нижних частей Онотского зеленокаменного пояса, (нижние части малоиретской свиты) к верхним частям камчадальской свиты выражается в тенденции смены известково-щелочного тренда дифференциации доминирующим толеитовым, близким к NMORB (табл. 9). Из-за отсутствия сопряженных серий основных и ультраосновных пород при наличии основных, средних и кислых вулканитов, образующих в ряде случаев бимодальные серии с близкими отношениями ( ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr)₀ , Онотский пояс может быть отнесен к вторичным зеленокаменным поясам известково-щелочного типа [Конди, 1983], заложившимся на ранеей сиалической тоналит-трондьемитовой коре. В его апобазальтовых и апоандезит-базальтовых амфиболитах нижних частей разреза встречаются разности близкие к архейским дифференцированным базальтам типа ТН2, а верхних частях разреза - резко преобладают ТН1 [Конди, 1983]. Метариолитовые и метаандезитовые гнейсы близки к F2 [Конди, 1983], характеризующимся фракционированным распределением РЗЭ (рис. 3б). Отличительной особенностью Онотского пояса является присутствие карбонатных пород и преобладание среди них магнезитов, которые встречаются в Каларском зеленокаменном поясе Индии [Монин, 1987]. Необходимо отметить, что для нижней малоиретской свиты, характерны более высокие значения возраста (2,786 млрд лет), чем для пород средней и верхней частей камчадальской свиты (2,675 млрд лет), где отмечается преобладание разнообразных мраморов, гнейсов и кварцитов над метавулканитами. Это свидетельствует о возрастных, изотопных особенностях становления пород пояса и необходимости проведения дальнейших геохронологических и геолого-геохимических исследований с целью достоверного обоснования последовательности формирования различных свит.

Процессы ультраметаморфизма (гранитизации) в максимальной степени проявлены в зоне сочленения ВСГГО и ПрГГО и способствовали гомогенизации пород комплекса основания, китойской серии и Онотского ЗП и, в конечном итоге, к стиранию границ между ними и становлению единого гранитно-метаморфического слоя земной коры, в котором только иногда можно выделить высоко- или низкометаморфизованный субстрат. На ранних стадиях эти процессы фиксируются в алюмосиликатных породах по формированию разнообразных мигматитов, на поздних - гранитов, а в мраморах - скарнов. По магнезитам образовывались скарны со шпинелью, форстеритом и энстатитом, которые впоследствии послужили субстратом для промышленных месторождений талькитов. За счет железистых кварцитов формировалились метасоматиты с гранатом, ромбическим и моноклинным пироксенами, амфиболом и кварцем. Во всех случаях прослеживается наложенный характер преобразований по всем типам пород и влияние субстрата на состав вновь формируемых ассоциаций. Результатом этих процессов является то, что в породах ультраметаморфического этапа, развитых по амфиболитам (умеренно) и по высокоглиноземистым гнейсам по сравнению с субстратом наблюдаются более высокие содержания SiO₂ , K₂ O, Rb, Ba, легких РЗЭ, Zr, Pb, и более низкие - Fe, MgO, CaO, а в ряде случаев Na₂ O, Li, Be, F, Mo, Sn, Yb, Y, Zn, Cu, Cr, V, Ni, Co, Sc, Ag (табл. 1, 2, 3, 4, 5, 6); в мигматитах по тоналитам и трондьемитам отмечается некоторое снижение содержаний SiO₂ и Na₂ O (рис. 3а, б, в); в метасоматитах по железистым кварцитам более низкие содержания SiO₂ и железа и повышенные СaO и MgO, а при становлении скарнов по мраморам содержания этих элементов понижаются, но возрастают количества SiO₂ и Al₂ O₃ . В целом же в породах ультраметаморфического этапа, по сравнению с субстратом, фиксируется накопление легких и вынос тяжелых РЗЭ элементов, как это видно из крутых наклонов на графиках (рис. 3в), а также более высокие начальные отношения ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr в породах комплекса основания, образованиях китойской серии и Онотского зеленокаменного пояса (табл. 9).

Петрогеохимические особенности пород постультраметаморфического этапа определяются следующими факторами: 1) субстратом замещаемых пород; 2) химической направленностью процессов преобразований, сопровождающихся перераспределением элементов под воздействием растворов, обогащенных H₂ O, F, Cl, CO₂ , S; 3) физико-химическими условиями становления [Левицкий, 2000; Петрова, Левицкий, 1984]. Именно эти факторы способствуют тому, что эта группа является чрезвычайно разнообразной по минеральному и химическому составу. Они характеризуются широкими и довольно высокими вариациями отношений ( ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr)₀ , указывающими на сложные процессы взаимодействия корового и мантийного материала и, по-видимому, фракционирования изотопов в зональных телах. Ранние ассоциации представлены высокотемпературными и высокобарическими парагенезисами, а поздние - средне- и низкотемпературными умеренно и низкобарическими. По сравнению с субстратом, породы тыловых зон обогащены SiO₂ и (или) Al₂ O₃ , а краевых - железом, CaO и MgO. При снижении температуры формирования метасоматитов (смены температурных подклассов) в породах фиксируется уменьшение концентраций оснований, щелочей, F, Cl и возрастание SiO₂ , H₂ O, СО₂ , S. В целом же процессы постультраметаморфических преобразований сопровождаются перераспределением большинства петрогенных и редких элементов.

На диаграмме AFM (рис. 4) показан средний состав пород Онотского и Таргазойского зеленокаменного поясов. Они имеют близкие характеристики - проявляется известково-щелочной и толеитовый тренды дифференции основных вулканогенных пород и возрастание щелочнометальности и кремнекислотности в породах ультраметаморфического этапа.

Гранитоиды шумихинского комплекса по петрогеохимическим особенностям - содержаниям щелочей, преобладанию K над Na, Fe над Mg, уровням содержаний и характеру распределения РЗЭ (рис. 3), геохронологическим данным, отношению ( ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr)₀ - близки к гранитам рапакиви, особенно к хорошо изученным рапакивиподобным ассоциациям приморского комплекса [Левицкий и др., 1997а, 1997б]. Их принадлежность к рапакиви подтверждается типохимизмом минералов - высокой желе?