ПЕТРОЛОГИЯ, 2014, том 22, № 3, с. 235-264
УДК 552:550.4
ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКИЕ ГРАНИТЫ А- И S-ТИПОВ ВОСТОКА ВОРОНЕЖСКОГО КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАССИВА: ГЕОХРОНОЛОГИЯ, ПЕТРОГЕНЕЗИС И ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА ФОРМИРОВАНИЯ
© 2014 г. К. А. Савко*, А. В. Самсонов**, А. Н. Ларионов***, Ю. О. Ларионова**, Н. С. Базиков*
*Воронежский государственный университет Университетская пл., 1, Воронеж, 394006, Россия; e-mail: ksavko@geol.vsu.ru **Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН Старомонетный пер., 35, Москва, 109017, Россия; e-mail: samsonov@igem.ru ***Центр изотопных исследований Всероссийского геологического института им. Карпинского Средний просп., 74, Санкт-Петербург, 199106, Россия, e-mail: cirvsg@vsegei.sp.ru Поступила в редакцию 19.07.2013 г. Получена после доработки 29.10.2013 г.
В пределах востока Воронежского кристаллического массива установлено присутствие одновозраст-ных гранитоидов S- и А-типов. Биотит-мусковитовые граниты S-типа характеризуются повышенными содержаниями кремнезема, алюминия и щелочей с преобладанием калия, пониженными — кальция, магния, титана, стронция и бария с резкими отрицательными Eu-аномалиями и низкими концентрациями Y и тяжелых REE. Биотитовые гранитоиды А-типа обогащены железом, титаном, фосфором, высокозарядными катионами, редкоземельными элементами с сильным фракционированием лантаноидов и резкими отрицательными аномалиями Eu. По высоким отношениям Rb/Nb и Y/Nb они относятся к группе А2 постколлизионных гранитов.
Определение времени кристаллизации гранитоидов по цирконам (SIMS) показало, что все значения попадают в интервал 2050—2070 млн лет. Граниты A- и S-типов характеризуются положительными величинами sNd(T), что предполагает их короткую коровую предысторию и формирование за счет юве-нильных палеопротерозойских источников.
Синхронное формирование гранитов А- и S-типов обусловлено плавлением нижней коры при внедрении крупных объемов мафитовой магмы в обстановке постколлизионного коллапса и деламинации литосферы с одновременным метаморфизмом вмещающих пород в условиях высоких температур и низких давлений. Образование гранитов S-типа связывают с плавлением кислого корового материала в средней и нижней коре. A2 граниты, возможно, являются продуктами дифференциации внедрившихся в нижнюю кору базитовых магм, которые испытали интенсивную контаминацию коровым материалом.
DOI: 10.7868/S0869590314030054
ВВЕДЕНИЕ
Восток Воронежского кристаллического массива (ВКМ), называемый в настоящее время Во-ронцовским террейном, сложен складчатыми па-леопротерозойскими метатерригенными породами воронцовской серии, занимающими огромную площадь между двумя раннедокембрийскими ко-ровыми сегментами Восточно-Европейской платформы — Сарматией и Волгоуралией (рис. 1, 2). Эти осадки представлены мощной флишоидной толщей, накопление которой происходило в тектонически активной обстановке со слабо проявленным химическим выветриванием пород разнообразного состава — от кислых до основных (Савко и др., 2011а). Источниками терригенного материала служили преимущественно палеопротерозой-ские комплексы, о чем свидетельствуют изотопные данные (ТШ(ЭМ)) от 2100 до 2400 млн
лет, и только для одного образца зафиксирован архейский модельный возраст 2800 млн лет (Щипан-ский и др., 2007). Предполагается, что источниками сноса являются породные комплексы Волго-уралии на восточной границе распространения метаосадков воронцовской серии (Савко и др., 2011а). Геодинамическая природа Воронцовской структуры является предметом острых дискуссий: она рассматривалась как палеопротерозойская эпикратонная впадина (Крестин, 1980), деформированный рифтогенный осадочный бассейн (Рундквист и др., 1999), пассивная окраина Волго-уралии (Минерагенические..., 2007) или аккреционный ороген на активной континентальной окраине (Щипанский и др., 2007). Одним из важных источников информации о тектонической природе Воронцовской структуры могут служить представленные здесь многочисленные гранитоид-
САВКО и др. 45°
50° в.д.
0 100 км
1_I
И
V
Рис. 1. Схематическая карта зоны сочленения Сарматии и Волгоуралии (по (Бибикова и др., 2009), с изменениями). 1 — архейская кора; 2—6 — палеопротерозойские структурно-вещественные комплексы: 2 — южноволжский комплекс глиноземистых гнейсов, включая рахмановский комплекс анатектических гранитов, 3 — терсинский комплекс, 4 — лосевский и усманский комплексы нерасчлененные, 5 — донская серия гнейсов и павловский гранитоидный комплекс, 6 — воронцовская серия, 7 — предполагаемая сутура (?) Сарматии и Волгоуралии; 8 — главные зоны разломов; 9 — границы структурно-вещественных комплексов.
7
8
9
ные массивы, которые несут в себе информацию о составе и возрасте коры, а также о геодинамических режимах ее формирования. Расшифровка этой информации и является целью настоящей статьи. Задачами представленного исследования являются:
(1) получить геохимические и изотопно-геохимические данные для выявления геохимических
типов гранитов бобровского комплекса востока ВКМ и их источников;
(2) определить возраст внедрения различных геохимических типов гранитов востока В КМ с помощью и-РЬ датирования цирконов;
(3) установить тектонические обстановки проявления гранитного магматизма.
Рис. 2. Схематическая геологическая карта востока ВКМ масштаба 1 : 1000000 по материалам ГГП "Воронежгеология". 1 — метапесчаниково-сланцевые отложения воронцовской серии; 2 — вулканиты лосевской серии; 3 — вулканомикто-вые песчаники воронежской свиты; 4 — серые гнейсы (ТГО) Россошанского блока и Варваринского выступа; 5 — гра-нитоиды усманского комплекса; 6 — граниты-мигматиты павловского комплекса; 7 — гранитоиды бобровского комплекса; 8: а — нориты, б — диориты еланского комплекса; 9: а — габбро-нориты, б — перидотиты мамонского комплекса; 10 — габбро-долериты новогольского комплекса; 11 — геологические границы; 12 — местоположения скважин и их номера; 13 — индекс воронцовской серии.
-52O00'
51O20'
массив ер -50O40'
-50O00'
40O00'
41O00'
49O40' 42OQ0'
V V 2 - 3 / / 4 + + 5 X X 6
7
б
б
9 f¡
10
11
8410
12
PRjVC
13
8
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ
Восток ВКМ — Воронцовский террейн, сложенный палеопротерозойскими метаосадками воронцовской серии, разделяет архейские блоки Сарматского и Волгоуральского сегментов кристаллического фундамента Восточно-Европейской платформы. Площадь ее распространения составляет более 100000 км2 при ширине около 300 км и длине более 600 км (рис. 1, 2). С запада Воронцовский террейн ограничен Лосевско-Ма-монским глубинным разломом, отделяющим его от Липецко-Лосевского вулканогенного пояса, с юга — Варваринским выступом архейского (?) фундамента, сложенного гнейсами. На востоке Воронцовский террейн граничит с палеопротерозойскими структурами Волгоуралии (Бибикова и др., 2009).
Литологически воронцовская серия весьма однородна и представляет собой толщу песчанико-во-сланцевых флишоидных отложений, интенсивно смятых в складки и зонально метамор-физованных при температурах 450—750°С и давлениях 3—4 кбар (Савко, Герасимов, 2002). Метаосадки воронцовской серии характеризуются контрастными вариациями модельных возрастов TNd(DM) от 2.12 до 2.85 млрд лет у западной границы распространения, что указывает на их формирование за счет разрушения как архейских, так и ювенильных палеопротерозойских источников сноса (Щипанский и др., 2007) и значениями 2.1—2.3 млрд лет у восточной границы структуры (Бибикова и др., 2009).
Период развития востока ВКМ 2050—2100 млн лет ознаменовался внедрением огромного объема магматических масс разнообразного состава: ультраосновных (перидотиты, пироксениты), основных и средних (габбро-нориты, нориты, диориты), кислых (гранодиориты, граниты). Базитовый магматизм представлен двумя главными ассоциациями пород: перидотит-габброноритовой и но-рит-диоритовой, объединяемыми соответственно в мамонский и еланский комплексы. Породы мамонского комплекса, встречаются во всем Во-ронцовском террейне, образуя крупные габбро-норитовые плутоны площадью до 120 км2 (Вязовский, Елань-Коленовский, Ширяевский и др.) и небольшие пироксенит-перидотитовые интрузии. Наиболее насыщена мелкими интрузиями мамонского комплекса полоса вдоль западной границы террейна. Массивы небольших размеров в плане дугообразные, изометрично-овальные. В разрезе это пластообразные, трубообразные и факколитоподобные тела.
Норит-диоритовый магматизм проявлен локально, только в центральной части структуры и представлен небольшими интрузиями размером до 20 км2 (Троицкий, Новопокровский, Елкин-ский и др. массивы). В норит-диоритовых массивах встречаются субвулканические тела порфири-
тов с крупными вкрапленниками ортопироксена и оливина. Контакты с вмещающими породами воронцовской серии четкие, резкие с зонами закалки. Оценки времени внедрения интрузивов еланского и мамонского комплексов отвечают временному интервалу 2060—2080 млн лет (Чер-нышов и др., 1990).
Согласно общепринятой точке зрения, кислый магматизм востока ВКМ представлен небольшими интрузиями биотитовых и биотит-мусковитовых коллизионных гранитов S-типа. По имеющимся на сегодняшний день данным, гранитоидные массивы различны по размерам — от мелких (1—7 км2) до средних (свыше 60 км2) (Панинский, Юданов-ский), часто композитных, включающих диориты, габбро-диориты и нориты (Романовский, Талов-ский и др.) (рис. 3) и весьма разнообразны по составу: от лейкократовых мусковитовых гранитов до плагиогранитов, гранодиоритов, кварцевых монцонитов и кварцевых диоритов. Жильная фация представлена аплитами и пегматитами. Все тела гранитоидов в Воронцовском террейне объединяются в единый бобровский комплекс. Повсюду докембрийский кристаллический фундамент перекрыт фанерозойским осадочным чехлом мощностью от 80 до первых тысяч метров, поэтому изученность распространения гранитоидных интрузий очень низкая и большинство из них выделено по геофизическим данным, которые часто не подтверждаются бурением. Контакты гранитоидов с вмещающими метаосадками четкие, рвущие, с ксенолитами сланцев и метапесчаников в прикон-тактовой зоне. На контакте во вмещаю
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.