ГЕОХИМИЯ, 2013, № 12, с. 1076-1089
ГЕОХИМИЯ И УСЛОВИЯ МЕТАМОРФИЗМА ПОРОД БАТОМГСКОЙ ГРАНИТ-ЗЕЛЕНОКАМЕННОЙ ОБЛАСТИ (АЛДАНСКИЙ ЩИТ)
© 2013 г. Г. М. Вовна*, М. А. Мишкин*, А. М. Ленников*, Р. А. Октябрьский В. Ф. Полин*, З. Г. Бадрединов*, Т. А. Яснышна**
*Дальневосточный геологический институт ДВО РАН, 690022, г. Владивосток, просп. 100-летия Владивостока, 159 e-mail: gala1367@mail.ru **Институт земной коры СО РАН, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128 Поступила в редакцию 08.04.2011 г. Принята к печати 09.04.2012 г.
В составе раннепротерозойского метаморфического комплекса Батомгской гранит-зеленокамен-ной области среди магматических протолитов выделены две петрохимические серии вулканитов: известково-щелочная и коматиит-толеитовая. Метавулканиты известково-щелочной серии представлены метабазальтами, метаандезитами, метадацитамии, метариолитами. Спектр распределения элементов-примесей в кислых метавулканитах имеет сходную топологию с архейскими серыми гнейсами фундамента платформ, что может свидетельствовать о близком петрологическом механизме формирования их протолитов. Среди метавулканитов коматиит-толеитовой серии выделены коматиитовые и толеитовые базальты. Их химизм согласуется с моделью фракционирования высокомагнезиальных базальтов в промежуточных камерах при низких давлениях. Содержание Y, Zr в метатолеитах свидетельствует о том, что их исходные расплавы имеют плюмовый источник. Кульминационные условия метаморфизма пород комплекса по температуре соответствуют граничной области амфиболитовой и гранулитовой фаций повышенных давлений.
Ключевые слова: Алданский щит, гранит-зеленокаменная область, геохимия, амфиболитовая фация метаморфизма, метабазальты, метаандезиты, метадациты, метариолиты.
Б01: 10.7868/80016752513120108
ВВЕДЕНИЕ
Петрологические и изотопно-геохронологические исследования последних десятилетий метаморфических комплексов Алданского щита позволили по новому взглянуть на историю эволюции докембрийской континентальной коры Сибирского кратона. Одним из главных достижений этих исследований было установление в восточной части Алданского щита нижнепротерозойских гранулитовых комплексов [1, 2], которые ранее относились к архею. Область распространения нижнепротерозойских гранулитовых комплексов была выделена в качестве составной части его раннепротерозойского складчатого обрамления [2]. По представлениям авторов статьи, структуры этого обрамления представлены Джугджуро-Сун-нагинской гранулит-гнейсовой и Батомгской гра-нит-зеленокаменной областями (рис. 1). В работе [2] был рассмотрен состав, геохимические особенности и условия формирования вулканогенных протолитов гранулитовых комплексов Джугджу-ро-Суннагинской гранулит-гнейсовой области. В
то же время метаморфические комплексы Ба-томгской гранит-зеленокаменной области, которую традиционно сопоставляли с архейской Олёкминской гранит-зеленокаменной областью запада Алданского щита, остаются слабо изученными. Целью настоящей статьи является установление геохимических особенностей главных разновидностей метаморфических пород Батомг-ского блока, выявление их исходной геологической природы, происхождения магматических протолитов и условий их метаморфизма.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ
Батомгская гранит-зеленокаменная область расположена на востоке Алданского щита, в бассейнах рек Чумикан, Маймакан и Батомга (рис. 2). Метаморфические образования Батомгской области на основе геолого-съемочных работ [4] были объединенны в батомгскую серию. Считалось, что метаморфизм пород батомгской серии соответствует амфиболитовой фации. Позднее, при составлении карты метаморфизма юго-востока Си-
126° 129° 132° 135°
Рис. 1. Схема тектонического строения Восточной части Алданского щита (составлена с использованием материалов [2]).
1—3 - Алданский щит: 1 - блоки позднеархейских гранулитовых пород; 2 - блоки раннепротерозойских гранулитовых пород; 3 - раннепротерозойская Батомгская гранит-зеленокаменная область; 4 - раннепротерозойский Становой складчатый пояс, 5 - мезозойские Верхояно-Чукотская, 6 - Монголо-Охотская складчатые области; 7 - анортозиты, 8 - фанерозойские гранитоиды; 9 - отложения платформенного чехла; 10 - разрывные нарушения; 11 - район исследований.
Римскими цифрами обозначены блоки: I —Тимптонский, II — Мелемкенский, III — Сутамский, IV — Аюмканский, V — Джугджурский VI — Тырканский, VII — Гонамский, VIII — Холболохский, IX — Суннагинский; X — Батомгский.
бирского кратона, А.Н. Нееловым с коллегами [5] среди образований, относимых к батомгской серии, были выделены три разновозрастных ранне-докембрийских комплекса: омнинский, батомгский и чумиканский, отличающиеся степенью метаморфизма. Породы омнинского комплекса метаморфизованы в гранулитовой фации. К ба-томгскому комплексу (батомгская серия) вышеуказанными авторами отнесены породы амфибо-литовой фации. Метаморфизм пород чумиканско-го комплекса — зональный от зеленосланцевой до эпидот-амфиболитовой и низов амфиболитовой фаций [5, 6]. Чумиканский комплекс слагает тектонические клинья и блоки в зонах милонитизации, рассланцевания и диафтореза северо-восточного простирания (рис. 2).
Решениями IV МРСС [7] метаморфические породы Батомгской гранит-зеленокаменной области разделены на батомгскую и чумиканскую серии. В этой схеме отсутствует стратиграфическое подразделение, соответствующее омнинскому комплексу, выделенному в работе [5]. Батогская серия была отнесена к раннему архею, а чумиканская серия — к позднему архею. Изотопным датированием эти представления не были подкреплены.
В составе батомгского комплекса преобладают биотитовые и биотит-амфиболовые плагиогней-сы, содержащие отдельные прослои амфиболо-вых плагиогнейсов, амфиболитов, мраморов и кальцифиров. Породы комплекса местами подверглись процессам гранитизации.
Биотитовые плагиогнейсы, полосчатой текстуры и гранобластовой структуры, сложены бурым биотитом (до 20%), плагиоклазом (35—20 Ап) — 30— 60%, кварцем — 20—30%. Редко присутствует амфибол и гранат. В гранитизированных разностях появляется микроклин, от единичных зерен до 10—20%. Акцессории представлены магнетитом, ильменитом, апатитом, цирконом, сфеном, ортитом, кли-ноцоизитом. Увеличение в биотитовых плагио-гнейсах содержания амфибола от нескольких до 10-20% позволяет относить их к биотит-амфиболо-вым плагиогнейсам. В последних отмечаются ме-ланократовые разности (амфиболовые плагиогнейсы), состоящие из амфибола — 30%, плагиоклаза (50-30 Ап) - 40-50%, кварца - 20-25%, местами с примесью граната. Ядра амфиболовых зерен часто окрашены в зеленовато-бурый, а края в зеленоватый цвет. Акцессории - магнетит, ильменит, апатит.
1 2 3 4 5
9
0 6 + + + У + + + + + + 7 Г г г г г Г г 8 х х ; < X X х х ; 10
Рис. 2. Схематическая геологическая карта Батомгского блока по [3] (с изменениями и использованием полевых материалов А.М. Ленникова).
1 — нерасчлененные фанерозойские и рифейские отложения платформенного чехла; 2 — раннепротерозойские оса-дочно-вулканогенные образования Улканского прогиба; 3—5 — раннепротерозойские метаморфические комплексы Батомгского блока: 3 — чумиканский комплекс, 4 — батомгский комплекс, гранулитовая фация; 5 — батомгский комплекс, амфиболитовая фация; 6 — позднепротерозойские перидотиты и пироксениты; 7—9 — раннепротерозой-ский магматический комплекс: 7 — граниты, 8 — габбро, 9 — диориты; 10 — зоны интенсивного рассланцевания, бла-стомилонитизации и разломы.
Амфиболиты имеют гранонематобластовую структуру и массивную текстуру и состоят из амфибола (от бурой до светлозеленой окраски) — до 70%, и плагиоклаза (65—33 Ап) — 20—30%, местами интенсивно соссюритизированного, и примеси кли-ноцоизита. В некоторых разностях амфиболитов отмечаются реликтовые зерна бесцветного клино-пироксена, замещаемого бурым амфиболом. Гранатовые амфиболиты содержат порфиробласты "ситовидного" граната, размером до 2 мм. Ак-цессории — сфен, ильменит, циркон, апатит.
изотопными исследованиями, проведенными А.Б. Котовым [8], установлено, что модельный возраст парагнейсов батомгского комплекса — Тш фМ) составляет 2.1—2.2 млрд лет. и—РЬ изотопным датированием по цирконам установлено, что возраст субинтрузивных малых тел, разгнейсованных совместно с метавулкани-тами метаморфического батомгского комплекса, биотитовых плагиогранитов и амфиболовых диоритов, составляет 2055 ± 7 и 2062 ± 14 млн лет, соответственно [9]. Эти гранитоиды претерпели мета-
морфизм амфиболитовой фации и разгнейсование 1920 млн лет назад, что установлено конкордант-ным значением возраста метаморфического циркона из биотитовых плагиогранитов [9]. Исследованные метаинтрузивы, совместно с метавулкани-тами среднего и кислого состава, составляют единый исходный вулкано-плутонический комплекс пород Батомгской гранит-зеленокаменной области. U—Pb изотопным датированием методом SHRIMP по цирконам из мезозойских гранитои-дов Батомгской гранит-зеленокаменной области, выполненными в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ по образцам В.Ф. Полина, установлено, что эти гранитоиды содержат ксеногенные цирконы с конкордантными возрастами 2020 ± 13 и 2012 ± 23 млн лет. Приведенные выше данные однозначно свидетельствуют о раннепротерозойском возрасте батомгского метаморфического комплекса. Метаморфические образования Батомгского блока несогласно перекрываются осадочно-вулка-ногенным улканским комплексом с возрастом 1716-1736 млн лет (U-Pb метод) [10].
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОД БАТОМГСКОГО КОМПЛЕКСА И ИХ ИСХОДНАЯ ПРИРОДА
Петрогенные компоненты в породах батомг-ского комплекса определялись в ДВГИ ДВО РАН классическим химическим методом, аналитик Ж.А. Щека. Элементы примеси определены методом ICP—MS в лаборатории изотопных исследований Института земной коры СО РАН, г. Иркутск. Данные о химическом составе пород ба-томгского комплекса основаны на результатах анализа 60 проб. Пробы отбирались среди пород, не подверженных процессам гранитизации. Исследованию подверглись породы среднего и кислого состава — биотитовые и биотит-амфиболо-вые плагиогнейсы, а также амфиболиты и амфибол овые сланцы, которые явл
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.