ГЕОХИМИЯ, 2014, № 1, с. 3-25
ГЕОХИМИЯ, ВОЗРАСТ И ОСОБЕННОСТИ ПЕТРОГЕНЕЗИСА ПОРОД ГАРЕВСКОГО МЕТАМОРФИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ЕНИСЕЙСКОГО КРЯЖА
© 2014 г. И. И. Лиханов, В. В. Ревердатто
Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН 630090, Новосибирск, просп. академ. Коптюга, 3 e-mail: likh@igm.nsc.ru Поступила в редакцию 27.04.2012 г.
Принята к печати 23.12.2012 г.
На основе минералого-петрологических, геохимических и геохронологических исследований пород гаревского метаморфического комплекса (ГМК) Енисейского кряжа предпринята попытка оценить возраст, особенности формирования и природу их протолитов. В его развитии были выделены два этапа, различающиеся термодинамическими режимами и величинами метаморфических градиентов. Региональный амфиболитовый метаморфизм повышенных давлений завершает этап становления гранитоидов (970 млн лет). На втором этапе эти породы испытали позднерифейский (900—870 млн лет) регрессивный динамометаморфизм в условиях эпидот-амфиболитовой фации с развитием бластомилонитов в узких зонах хрупко-пластических деформаций. Возраст метаморфизма мигматитов (850 млн лет) синхронен с коллизионным метаморфизмом умеренных давлений кианит-силлиманитового типа. Специфической особенностью ГМК среди других комплексов Енисейского кряжа является обнаружение в нем рапакивиподобных гранитов. Геохимическая специализация таких пород, отличающихся относительно других минеральных ассоциаций ГМК более выраженными ев-ропиевыми аномалиями и обогащенных К2О, FeO, Y, Th, U, Zr, Hf, Nb, Ta и REE, свойственна аноро-генным гранитам А-типа внутриплитных обстановок. Их отличительными чертами также являются повышенная железистость темноцветных минералов, наличие ильменита как единственного Fe—Ti окисла и кристаллизация из более высокотемпературных (Т = 825°C vs Т = 750°C), обедненных водой расплавов, в восстановительных условиях ниже FMQ буфера. Существенные различия в геохимических и петрологических характеристиках пород ГМК свидетельствуют, что они не могли сформироваться из единого источника. Формирование основного объема пород ГМК, варьирующих по составу от гранитов А-типа до S-гранитов, могло осуществляться за счет плавления смешанных источников вещества мантийного и корового происхождения. В качестве потенциального источника для наименее окисленных разновидностей пород ГМК предполагаются продукты плавления позднеархейско-раннепротерозойских гнейсов инфракрустального комплекса Сибирского кратона.
Ключевые слова: геохимия, метаморфизм, и—РЬ геохронология, метагранитоиды, гаревский метаморфический комплекс, Енисейский кряж.
Б01: 10.7868/8001675251401004Х
ВВЕДЕНИЕ
Реконструкция геологической истории Енисейского кряжа, представляющего собой аккреционно-коллизионный ороген на западной окраине Сибирского кратона, важна не только для понимания тектонической эволюции подвижных поясов на границах древних кратонов, но и для решения вопроса о вхождении Сибирского кратона в состав суперконтинента Родиния. По существующим представлениям этот суперконтинент возник на рубеже мезо- и неопротерозоя в результате гренвиль-ского орогенеза [1]. Этот период тектонической эволюции Земли характеризуется сравнительно низкой эндогенной активностью, наряду со сниже-
нием изотопных отношений ЯЪ—8г в карбонатных осадках и калиевости гранитов и песчаников, что вероятно было связано с перестройкой конвективных течений и плюмов в мантии [2]. Современные геодинамические модели развития Енисейского кряжа базируются на предположениях о минимуме магматической активности в регионе в возрастном диапазоне более 1 млрд лет — со времени внедрения таракских гранитоидов (1900—1750 млн лет), прорывающих палеопротерозойские гранулиты и амфиболиты Ангаро-Канского террейна, до среднего неопротерозоя (~750 млн лет) [3]. На основании этого в ряде работ был сделан вывод об отсутствии на Енисейском кряже мезопротерозойских, в том
числе гренвильских коллизионных событий, что приводит к противоречивой трактовке целого ряда ключевых вопросов геологии региона. В последнее время было показано, что протяженный гренвильский ороген, проявленный на западной окраине Сибирского кратона, мог развиваться в интервале около 1050—850 млн лет [4], соответствующему локальному максимуму эндогенной активности в позднем протерозое после главного минимума 1.7—1.1 млрд лет [5]. Позднее это было подтверждено изотопно-геохронологическими (U-Pb SHRIMP II и 40Ar-39Ar) датировками, отвечающими как гренвильским событиям [6,7], так и мезопротерозойскому гранитоидному магматизму [8, 9] на западной окраине Сибирского кратона. Эти исследования являются основой для разработки новой геодинамической модели формирования Енисейского кряжа в позднем докембрии.
Наименее изученной в этом отношении является северо-западная часть Енисейского кряжа, сложенная древнейшими в Заангарье породами гаревского метаморфического комплекса (ГМК). Эти интенсивно метаморфизованные толщи составляют инфраструктуру (наиболее глубинные уровни) коллизионной системы, и расшифровка их эволюции является ключевой проблемой для понимания процессов коллизионного тектогенеза в целом. Из-за отсутствия согласованных петрологических, геохимических и геохронологических данных между магматическими и метаморфическими событиями вопрос о возрасте и тектонической позиции этого кристаллического комплекса является предметом дискуссий. Недавно нами получены первые результаты по тектоно-метаморфической эволюции порфиробластических гранитогнейсов и кристаллических сланцев ГМК [10]; геохимические аспекты и особенности происхождения ортопород практически не изучены. С этой целью на основе новых петрологических, геохимических и изотопных данных нами предпринята попытка оценить их геохимическую специфику, возраст, и особенности происхождения и метаморфизма. Первые находки на Енисейском кряже проявлений рапакиви-гранитного магматизма в пределах этого комплекса усиливают интерес к этим породам [11], поскольку пик этого магматизма обычно связывают с гренвильской орогенией [12]. В последние годы повышенный интерес к этим породам вы-
зван их рудогенерирующей ролью в образовании ряда уникальных оловорудных и Си-и—Ли—Л§-РЗЭ месторождений.
ГЕОЛОГО-ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОРОД
Енисейский кряж вытянут в субмеридианаль-ном направлении вдоль р. Енисей почти на 700 км при ширине от 50 до 200 км (рис. 1). Геофизические данные свидетельствуют о вертикальном утолщении и транспрессионной обстановке; ширина складчатой области Енисейского кряжа на глубине более 10 км вдвое уменьшается, что придает ему грибовидную форму. Глубина залегания поверхности Мохоровичича под Енисейским кряжем, по сравнению с соседними регионами, увеличена от 40 до 50 км [13]. Таким образом, этот ороген обладает структурой с утолщенной корой, сохранявшейся в течение длительного геологического времени. Террейны, входящие в структуру Енисейского кряжа, разделены сутурами — системами дизъюнктивов преимущественно северозападного простирания с субвертикальным падением. В строении Енисейского кряжа выделяются два крупных сегмента — Южно-Енисейский и Заангарский, разделенные субширотным Ангарским региональным разломом [14]. К югу от Ангарского разлома выделяются два террейна — па-леопротерозойский Ангаро-Канский и неопротерозойский Предивинский. К северу от Ангарского разлома, в заангарской части, Енисейский кряж сложен преимущественно мезо-неопротерозой-скими породами, составляющими Восточно-Ангарский, Центрально-Ангарский и Исаковский террейны. Все террейны представляют собой тектонические блоки и пластины 200—500 км длиной и 50—80 км шириной (рис. 1, врезка), которые разделены крупными региональными разломами [3]. Эти глубинные разломы часто сопровождаются оперяющими структурами более высокого порядка, вблизи которых происходит коллизия мелких блоков с образованием надвигов [15]. Последнее является причиной проявления в регионе неоднородного по давлению регионального метаморфизма, выраженного в сочетании двух фациальных серий: андалузит-силлиманитовой (низких давлений) и кианит-силлиманитовой (умеренных давлений) [16—22].
Рис. 1. Схема геологического строения правобережья реки Енисей в пределах гаревского метаморфического комплекса Енисейского кряжа. На врезке — положение Енисейского кряжа в западной части Сибирского кратона (в увеличенном масштабе 2 : 1) и границы ГМК в пределах Енисейского кряжа (темным цветом).
1 — мезокайнозойские отложения; 2 — венд-кембрийский чехол; 3 — метакарбонаты тунгусикской толщи (Яз); 4 — филлиты удерейской и горбилокской свит (И^); 5 — метатерригенные сланцы кординской свиты (Я^, 6 — высокоглиноземистые кристаллические сланцы свиты хр. Карпинского (РЯ^), 7 — офиолитовые, островодужные комплексы; 8 — гранитоиды глушихинского комплекса; гаревский метакомплекс: 9 — гранитогнейсы биотит-амфиболовые, 10 — пор-фировидные рапакивиподобные граниты и 11 — порфиробластические гранитогнейсы, кристаллические сланцы, мигматиты, прослои амфиболитов; 12 — геологические границы: установленные (а), предполагаемые (б), стратиграфически несогласные (в); 13 — тектонические границы: разломы (а), надвиги (б); 14 — места отбора проб.
91°00' 91°30'
60°00'
60°
110°
92°00'
В качестве объекта исследования нами был выбран гаревский метаморфический комплекс (ГМК), сложенный древнейшими в Заангарье Енисейского кряжа породами. В разрезе покров-но-надвиговых структур Центрально-Ангарского террейна ГМК надстраивается тейским полиметаморфическим комплексом (ТПМК), что выражается в перекрытии малогаревской толщи стратиграфически выше залегающей свитой хребта Карпинского тейской серии нижнего протерозоя. В тектоническом отношении объект исследования находится в области максимального утолщения земной коры в центральной части орогена и располагается в пределах приенисейской региональной сдвиговой зоны (ПРСЗ) — крупной ли-неаментной структуры региона, разделяющей Центрально-Ангарский и Исаковский террейн. Эта зона тяготеет к правобережной части Енисея и протягивается вдоль западной окраины кряжа не менее чем на 200 км при ширине от 70 до 90 км. Слагающие ее полихронны
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.