ПЕТРОЛОГИЯ, 2013, том 21, № 6, с. 612-631
УДК 551.72:551.251:550.93
ЗОНАЛЬНОСТЬ ГРАНАТА В МЕТАПЕЛИТАХ КАК СЛЕДСТВИЕ ТРЕХ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ В ДОКЕМБРИЙСКОЙ ИСТОРИИ ЕНИСЕЙСКОГО КРЯЖА
© 2013 г. И. И. Лиханов*, В. В. Ревердатто*, П. С. Козлов**, В. В. Хиллер**, В. П. Сухоруков*
*Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН просп. Академика Коптюга, 3, Новосибирск, 630090, Россия; e-mail: likh@igm.nsc.ru **Институт геологии и геохимии им. А.Н. Заварицкого УрО РАН Почтовый пер., 7, Екатеринбург, 620075, Россия Поступила в редакцию 20.02.2013 г.
Получена после доработки 27.05.2013 г.
Предпринято изучение гнейсов и кристаллических сланцев Приенисейской региональной сдвиговой зоны гаревского комплекса Заангарья Енисейского кряжа для выяснения особенностей текто-нотермальной эволюции и геодинамических процессов в рифейской геологической истории региона. На основании изучения химической зональности гранатов из этих пород выделены и продати-рованы in situ по зернам U-Th-содержащих минералов три этапа метаморфизма, различающиеся возрастами, термодинамическими режимами и величинами метаморфических градиентов. На первом этапе в конце мезо- и начале неопротерозоя (1050—850 млн. лет) в связи с гренвильской ороге-нией сформировались зональные метаморфические комплексы низких давлений при типичном для орогенеза метаморфическом градиенте dT/dH = 20—30°С/км. На втором этапе эти породы подверглись позднерифейскому (801—793 млн. лет) коллизионному метаморфизму умеренных давлений с низким dT/dH < 10°С/км. Последний этап сопровождался синэксгумационным ретроградным ди-намометаморфизмом (785—776 млн. лет) с dT/dH < 12°С/км, отражающим тектонические обстановки быстрого подъема в сдвиговых зонах. Скорость эксгумации метаморфических пород на постколлизионном этапе составляла 500—700 м/млн. лет, что согласуется с оценками длительности эксгумации и результатами теплофизического численного моделирования метаморфических комплексов в складчатых поясах. Заключительные стадии развития коллизионного орогена маркируются гранитными дайками рифтогенной природы, связанными с неопротерозойскими (797 ± 11 и 791 ± 6 млн. лет; U-Pb SHRIMP-II по цирконам) процессами растяжения и начала распада суперконтинента Родиния. Поздние этапы в истории развитии региона хорошо коррелируются с последовательностью валь-гальских тектонотермальных событий на арктической периферии Родинии, что подтверждает территориальную близость Сибири и кратонов северной Атлантики на рубеже около 800 млн. лет по современным палеомагнитным реконструкциям.
DOI: 10.7868/S0869590313060046
ВВЕДЕНИЕ
Метаморфические породы присутствуют в большей части литосферы и содержат важную информацию о термодинамических параметрах пет-рогенезиса. Поэтому метаморфизм является одним из индикаторов эндогенных процессов, а его корреляция с магматизмом и тектоникой позволяет реконструировать последовательность глобальных событий при развитии литосферы. Этим объясняется повышенный интерес к происхождению подвижных поясов на границах древних континентов, где проявлены разные типы метаморфизма.
Енисейский кряж, представляющий собой по-кровно-складчатый ороген на западной окраине Сибирского кратона, является одним из наиболее интересных в геодинамическом аспекте регионов Сибири. Рассмотрим достаточно представитель-
ный разрез докембрия от палеопротерозоя до венда включительно. Реконструкция его геологической истории важна не только для понимания тектонической эволюции подвижных поясов континентальных окраин, но и для решения вопроса о вхождении Сибирского кратона в состав древнего суперконтинента Родиния. По существующим представлениям этот суперконтинент возник на рубеже мезо- и неопротерозоя в результате гренвильского орогенеза, причем основные коллизионные события, приведшие к появлению стабильной конфигурации Родинии, произошли приблизительно между 1000 и 900 млн. лет (Богданова и др., 2009). Аналоги этой эпохи известны на многих континентах под разными названиями, а сам гренвильский ороген в известной степени служит их тектонотипом. С учетом обнаруженных свидетельств заключительных этапов колли-
зии с возрастом до 850 млн. лет в пределах отдельных литосферных блоков, в последних публикациях время гренвильской эпохи складчатости принимается в диапазоне (1200—900) ± 50 млн. лет, что соответствует времени устойчивости суперконтинента Родиния. Этот период тектонической эволюции Земли (1.7—0.7 млрд. лет) характеризуется низкой эндогенной активностью в связи с перестройкой конвективных течений и плюмов в мантии (Maruyama et al., 2007). На этих представлениях базировались некоторые модели развития Енисейского кряжа, согласно которым (например, Берниковский и др., 2011) Енисейский кряж образовался после 0.75 млрд. лет в результате последовательной аккреции нескольких террейнов к западной окраине Сибирского кратона. На основании этих интерпретаций был сделан вывод об отсутствии на Енисейском кряже мезопроте-розойских, в том числе гренвильских коллизионных событий, вплоть до 750 млн. лет, что привело к противоречивой трактовке целого ряда ключевых вопросов геологии региона.
Б последнее время нами получен ряд новых U-Pb (SHRIMP II) и 40Ar-39Ar данных, свидетельствующих о более ранних проявлениях эндогенных процессов в Заангарье Енисейского кряжа (Попов и др., 2010; Козлов и др., 2012; Лиханов и др., 2011; 2012а). Они указывают на связь процессов метаморфизма и гранитообразования в регионе с гренвильскими событиями и согласуются с современными представлениями о максимуме эндогенной активности в позднем протерозое после главного минимума 1.7—1.1 млрд. лет (Добре-цов, 2010). Б рамках суперконтинентальных реконструкций докембрия этот интервал (1.1— 0.7 млрд. лет) соответствует периоду сборки и распада суперконтинента Родиния. Полученные сведения о проявлении мезо-неопротерозойских событий на западной окраине Сибирского крато-на не только открывают перспективы для разрешения противоречий между альтернативными взглядами на тектоническую природу этого оро-гена, но и являются основой для разработки геодинамической модели формирования Енисейского кряжа.
Б последнее время достигнут прогресс в расшифровке эволюции метаморфических событий на основе сопоставления данных минеральной геотермобарометрии и изотопных датировок абсолютного возраста. Однако применение традиционной изотопии (Rb-Sr, 40Ar/39Ar, U-Pb, Lu-Hf и Sm-Nd) для датирования полиметаморфических этапов нередко оказывается неэффективным из-за многократной перекристаллизации минералов-геохронометров. Поэтому бывает очень трудно разобраться в принадлежности того или иного Р-Т тренда к конкретному метаморфи-
ческому событию, что осложняет анализ геодинамических причин этих процессов. Для решения этой проблемы используется метод химического электронно-зондового датирования акцессорных радиоактивных минералов — циркона, ксеноти-ма, уранинита, монацита и др. Монацит более распространен в метаморфических породах; его состав чутко реагирует на изменение интенсивных и экстенсивных параметров, что делает его подходящим геохронологическим сенсором метаморфических событий. Включения монацита сохраняют информацию о времени кристаллизации и роста минерала-хозяина при метаморфических реакциях. Недавно в литературе появился ряд публикаций, где показана хорошая сходимость результатов датирования in situ Th-U-Pb методом с изотопными данными (Suzuki, Kato, 2008).
Особенно информативны для этих целей зональные минералы силикатов — участники химических реакций при формировании метаморфических пород, посредством которых выводятся Р-Т тренды. Представляется, что перспективным направлением является датирование этапов метаморфизма по включениям U-Th-содержащих минералов в порфиробластах граната (например, Cutts et al., 2010), открывающее широкие возможности для познания реальной термо- и геодинамической эволюции метаморфических комплексов. Б мировой практике такие исследования находятся на начальной стадии; в России подобных работ до сих пор не проводилось, что усиливает интерес к этой проблеме.
Цель настоящей статьи — на основе реконструкции P-T-t трендов метаморфизма выяснить особенности тектонических процессов в рифей-ской геологической истории Заангарья Енисейского кряжа и проследить их связь с последовательностью глобальных событий в развитии суперконтинента Родиния.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ
Енисейский кряж представляет собой древний ороген коллизионно-аккреционного типа, расположенный на западной окраине Сибирского кратона. Он вытянут в субмеридианальном 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. Глубина залегания поверхности Мохоровичича под Енисейским кряжем по сравнению с соседними регионами увеличена от 40 до 50 км. Таким образом, этот ороген обладает структурой с утолщенной корой,
Рис. 1. Местоположение районов исследований на схематической тектонической карте Енисейского кряжа. На врезке а — положение Енисейского кряжа в структуре Сибирского кратона. Затемненные области — гаревский (ГК) и тейский (ТК) метаморфические комплексы. На врезке б — конфигурация Родинии и расположение подвижных поясов гренвильской складчатости (черным цветом) по ^аЫе1 е! а1., 2000) в период 1000—800 млн. лет назад. Положение Акитканского (Сибирь) и Телон-Талсон (Лаврентия) магматических поясов (серым цветом) по (Богданова и др., 2009). Малые кратоны: С — Свальбард, С. Кит — Сев. Китай, Кал — Калахари, СФ-Кон — Сан-Франциско-Конго, Рио — Рио де ла Плато, З.Аф — Зап. Африка, Р — Рокол.
1 — чехол (Р2-К2); 2 — молассы (№Р2_з); 3 — карбонатные отложения (№Р2_з); 4 — офиолитовые и островодужные комплексы аккреционного пояса (ЫР2); 5 — окраинно-континентальные терригенно-карбонатные и метаморфические комплексы докембрия (РРз_4-ЫРз); 6 — порфиробластические гнейсы и гранитогнейсы гранитогнейсовых куполов (МРз-ЫР^; 7 — гранитоидные комплексы Татарско-Ишимбинской и
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.