= ГЕОХИМИЯ
УДК 552.2:551.72 (571.5)
АВТОНОМНЫЕ АНОРТОЗИТЫ АНАБАРСКОГО ЩИТА: ВОЗРАСТ, ГЕОХИМИЯ И МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ
© 2015 г. М. З. Глуховский, академик РАН М. И. Кузьмин, Т. Б. Баянова, Г. Н. Баженова, Л. М. Лялина, П. А. Серов
Поступило 13.04.2015 г.
Приведены новые прецизионные данные по И-РЬ-датированию цирконов, Зш-Мё-систематике и геохимии анортозитов Анабарского щита. Установлено, что массивы анортозитов сложены габбро-анортозитами (1.96 млрд лет) и олигоклазитами (1.93 млрд лет) в ассоциации с монцодиоритами и порфиробластическими гранитами (1.84-1.9 млрд лет). Генерация этих пород происходила в архее (3.2-2.7 млрд лет), в нижней коре, из исходного вещества кварцево-диоритового состава, в плюм-текто-ническом режиме по механизму фильтр-прессинга. Породы были последовательно выведены в верхние горизонты коры в результате палеопротерозойского импакт-триггерного процесса и образовали тектонически совмещенный магматический комплементарный комплекс.
Б01: 10.7868/80869565215280154
Анортозиты Анабарского щита на севере Сибирской платформы в ассоциации с монцодиоритами и порфиробластическими гранитами относят к автономному типу [1]. Эти породы слагают две группы массивов: Котуйканскую (900 км2) и Маганскую (350 км2), рис. 1а, б. Впервые они были описаны в 1958 г. [2]. За прошедшее после этого время было опубликовано большое количество работ, посвященных главным образом наиболее крупной Котуйканской группе анортозитов, состоящей из трех близкорасположенных линзообразных тел протяженностью до 200 км (рис. 1в) [3-7]. Однако до сих пор остаются дискуссионными проблемы возраста анортозитов Анабар-ского щита (архей или палеопротерозой), их пет-рогенезис, тектонический режим формирования и механизм внедрения. Так, по представлениям [3, 6], внедрение массивов Котуйканской группы связывают с амальгамацией тектонических блоков (террейнов) в архее по механизму тектоники плит. Вместе с тем недавно была выдвинута вер-
Геологический институт
Российской Академии наук, Москва
E-mail: maratg31@yandex.ru
Институт геохимии им. А.П. Виноградова
Сибирского отделения Российской Академии наук,
Иркутск
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской Академии наук, Москва Геологический институт Кольского научного центра Российской Академии наук, Апатиты Мурманской обл.
сия об импакт-триггерном механизме их внедрения в палеопротерозое [7]. Это и определило цель настоящего исследования, направленного на установление времени и условий формирования анортозитов Анабарского щита с использованием как ранее опубликованных, так и новых прецизионных данных по И-РЪ-датированию цирконов, изотопной 8ш-Мё-систематике, а также геохимии анортозитов и ассоциирующих с ними пород.
Изотопно-геохронологические анализы проведены в Геологическом институте КНЦ РАН по методам, представленным в работе [8]. Геохимические анализы выполнены в Институте геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН на приборе Е1ешеП-2. Результаты аналитических исследований частично приведены в табл. 1-3, а также использованы для построения соответствующих диаграмм (рис. 2 и 3).
Анабарский щит - это тектонический клин Хета-Оленёкского сиалического ядра, одного из шести подобных архейских ядер (нуклеаров) фундамента Сибирской платформы - следов древнейших мантийных плюмов [7] (рис. 1а). Он сложен линейно дислоцированным архейским супракрустальным гранулитовым комплексом с эндербитами и чарно-китами возрастом 3.32-2.7 млрд лет [3, 6]. Массивы анортозитов расположены в центре нуклеара, а более локально - в краевой зоне импактной Котуйканской кольцевой структуры (ККС), которая частично охватывает юго-западную область щита, а частично перекрыта платформенным чехлом (рис. 1б) [7]. Ее диаметр (250 км) соответствует удару астероида размером 14 км (скорость паде-
Рис. 1. Схемы нуклеарной тектоники фундамента Сибирской платформы (а), размещения массивов анортозитов Ана-барского щита (б), трещинной тектоники района Котуйканской группы анортозитов и мест отбора проб (в). На рис. (а): 1 — Сибирская платформа и ее границы; 2 — щиты и другие выступы фундамента; 3 — массивы анортозитов, вскрытые (а) и погребенные (б); 4 — направление нижнекоровых горизонтальных потоков из центра Алдано-Станово-го мантийного плюма; 5 — границы сиалических ядер (нуклеаров): I — Хета-Оленёкского, II — Алдано-Станового, III — Ангарского, IV — Вилюйского, V — Тюнгского, VI — Оленёкского; 6 — Котуйканская кольцевая структура импактного происхождения; 7 — акватории морей Лаптевых и Охотского; 8 — контур рис. 1б.
На рис. (б): 1 — платформенный чехол, 2 — нерасчлененные метаморфические комплексы архея с границей радиальной системы разломов и мафических даек мезопротерозоя (темно-серый фон), 3 — массивы анортозитов Котуйканской (Кт) и Маганской (Мг) групп, 4 — крупные разломы, 5 — граница Котуйканской кольцевой структуры (ККС) импактного происхождения, 6 — контур рис. 1в.
На рис. (в): 1 — платформенный чехол, 2 — нерасчлененные метаморфические комплексы архея, 3 — анортозиты и 4 — гранитоиды палеопротерозоя, 5 — крупные разломы и 6 — элементы трещинной тектоники по данным дешифрирования космических снимков, 7 — места отбора проб и их номера (см. табл. 1—3).
ния 20 км/с, мощность до 7 • 1024 Дж), что отразилось на глубинном строении ККС. Так, на профиле МОВЗ р. Маган — р. Тарея, который по диаметру пересекает ее с северо-запада на юго-восток, видно, что поверхность Мохо разорвана и фрагментарно перемещена с уровня 45 км до 38 км [9]. Отражающие поверхности (сдвиго-надвиговые зоны) в пределах средних и верхних горизонтов
коры (20 км и выше) антиформны по отношению к центру ККС (место удара). Это характерный признак релаксации, типичный для масштабных импактных структур [7].
На Анабарском щите к структурам релаксации отнесены куполовидные морфоструктуры: Ко; туйканская (80 х 40 км) и Маганская (60 х 30 км). Они сопровождаются зонами регрессивной ам-
Таблица 1. Содержание петрогенных элементов (%) и некоторые показатели РЗЭ (г/т) в анортозитах и связанных с ними породах Анабарского щита
Оксид Ан-6/5б (1) Ан-6/6/б (2) Ан-22а (3) Х-22/1а (4) Х-22/16 (5) Проба из работы [3] (6)
SiO2 56.01 58.12 62.60 47.23 56.18 62.38
TiO2 1.03 0.67 0.66 0.10 0.02 1.26
A12O3 13.89 15.05 15.50 27.51 26.63 17.68
FeO - - 4.31 2.90 1.44 4.16
Fe2O3 9.61* 6.14* 1.61 0.72 0.04 2.13
MnO 0.13 0.08 0.09 0.04 0.03 0.08
MgO 4.94 3.84 3.00 3.69 0.03 1.70
CaO 5.99 5.01 4.70 12.98 8.54 3.90
Na2O 3.11 3.87 3.78 2.93 6.10 3.42
K2O 2.43 3.68 2.57 0.22 0.32 2.80
P2O5 0.24 0.49 0.20 0.02 0.03 0.49
П.п.п. 2.34 2.78 1.14 1.60 0.89 -
Сумма 99.72 99.73 100.16 99.94 100.17 100
ЕРЗЭ 223.99 362.01 289.52 19.59 11.12 -
(La/Yb)^ 14.0 32.7 19.8 4.98 69.4 7.8
Eu/Eu* 0.98 0.90 0.60 1.20 8.10 -
Примечание. В скобках приведены номера пород (1—6): 1—3 — псевдотахилиты, 4 — габбро-анортозиты, 5 — анортозиты, 6 — порфиробластические граниты: среднее из двух проб ([3], с. 185); звездочкой отмечено общее содержание Fe.
Таблица 2. Изотопные U-Pb-данные для единичных цирконов из габбро-анортозитов и олигоклазитов
Проба (количество зерен) Навеска, мг Содержание, ppm Изотопные отношения*
Pb U 206рь/204рь 206Pb/238U ± 2ст
Х-7/16 (1) 0.1200 8.33 22.45 1213.00 0.355 ± 0.006
Х-7/16 (2) 0.0900 7.09 19.82 505.82 0.291 ± 0.004
Х-22/16 (1) 0.120 2.43 6.16 411.99 0.345 ± 0.006
Х-22/16 (2) 0.030 67.91 197.29 1155.90 0.327 ± 0.004
Х-22/16 (3) 0.080 10.91 165.13 612.46 0.203 ± 0.002
Проба (количество зерен) Изотопные отношения* Изотопные отношения и возраст, млн лет** D, %
207рь/235и ± 2ст 207рь/206рь ± 2а 206рЬ/238и ± 2ст 207рь/235и ± 2а 207рь/206рь ± 2а
Х-7/16 (1) 5.897 ± 0.101 0.1205 ± 0.0008 1958±31 1961± 34 1964 ±13 0.3
Х-7/16 (2) 4.136 ± 0.065 0.1029 ± 0.0007 1648±23 1661±26 1678 ±11 1.8
Х-22/16 (1) 5.593 ± 0.103 0.1169 ± 0.0004 1928±35 1928±36 1929 ± 6 0.1
Х-22/16 (2) 5.330 ± 0.066 0.1183 ± 0.0002 1823±22 1874±23 1930 ± 4 5.5
Х-22/16 (3) 3.384 ± 0.042 0.1210 ± 0.0002 1191 ± 15 1501 ± 17 1971 ± 3 39.36
* Все отношения скорректированы на холостое загрязнение 1 пг для Pb и 0.1 пг для U и масс-дискриминацию 0.12 ± 0.04%. ** Коррекция на примесь обыкновенного свинца определена на возраст по модели (Stacey, Kramers. 1975 [8]). D — дискордант-ность по осям.
фиболитовой фации метаморфизма и вмещают массивы анортозитов (рис. 1б). Такой структурно-вещественный парагенез возник в результате постимпактного подъема разуплотненной и "тер-
мально смягченной" [10] нижней и верхней коры. По этой причине в куполах импактная радиально-дуговая система трещин и разломов, протягивающаяся далеко за пределы ККС, была уничтожена.
Таблица 3. Изотопные Яш-Мё-данные для габбро-анортозитов и олигоклазитов
Проба Содержание, ррш Изотопные отношения ТшФМ), млн лет
Яш Ш 147Яш/144Ш 143Ш/144Ш 2ст
Х-22/1а 0.671 2.947 0.137685 0.511547 30 6.46 3197
Х-7/16 1.145 4.982 0.088466 0.510811 14 10.22 3591
Х-22/1б 0.071 0.763 0.055969 0.510666 14 —3.62 2392
Это объясняет отсутствие в их пределах даек доле-ритов мезопротерозоя, которые в большом количестве трассируют радиальную систему разломов за пределами куполов [6, 7] (рис. 1б, в). Помимо этих признаков постимпактной релаксации среди других критериев импактного события, описанных в [7], выделены псевдотахилиты, которые далее будут использованы для обоснования петро-генетической модели образования анортозитов. Они развиты в окаймлении Котуйканского купола [11, 12] и слагают дайкоподобные тела мощностью 200—400 м и протяженностью более 1 км. По составу они отвечают кварцевым диоритам (табл. 1). Их формирование происходило при фрикционном плавлении метабазитов архея в режиме длительного постимпактного вибрационного сдвига и сжатия в интервале от 1856 ± 58 до 1936 ± 30 млн лет (изохронные Яш—Мё- и Rb—Яг-возрасты) [7, 11, 12].
Реконструкция механизма внедрения массивов анортозитов основана на их структурных особенностях. К ним, в частности, относят купольную форму апикальных частей массивов с согласной системой трещин, разделяющую тела анортозитов на параллельные субгоризонтальные
пластины ("скорлупы")
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.