ГЕОХИМИЯ, 2015, № 4, с. 299-327
ГЕОХИМИЯ ЭКЛОГИТОВ МАКСЮТОВСКОГО КОМПЛЕКСА (ЮЖНЫЙ УРАЛ) И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ИХ ПРОТОЛИТОВ
© 2015 г. С. Г. Ковалев, Е. А. Тимофеева, Е. О. Пиндюрина
Институт геологии Уфимского научного центра РАН 450000 Уфа, ул. К. Маркса, 16/2
e-mail: kovalev@ufaras.ru Поступила в редакцию 06.03.2013 г.
Принята к печати 23.10.2014 г.
Дана детальная минералого-петрографическая и петрогеохимическая характеристика эклогитов максютовского метаморфического комплекса (ММК). Установлено, что протолитами для различных разновидностей эклогитов (высокотитанистые, средне- и низкотитанистые эклогиты, графитовые эклогиты, эклогиты расслоенного тела) являлись магматические породы основного состава различной формационной природы. Сравнительным анализом петрогеохимических характеристик эклогитов ММК с раннепалеозойскими структурно-вещественными комплексами Южного Урала показано, что по ряду параметров эклогиты близки к базальтоидам, сформировавшимся в различных геодинамических обстановках, существовавших в регионе в кембрий(?)-ордовик-силурий-ское(?) время. В результате субдукции океанической коры и последующего подъема к поверхности пространственно сближенными оказались тела, протолиты которых сформировались на начальной стадии и островодужном этапе развития палеоуральского океана. Расчеты термодинамических параметров для минеральных парагенезисов эклогитов показали близость температур образования низкотитанистых эклогитов (680—700°С, 24 кбар), графитовых эклогитов (660—710°С, 17—18.8 кбар) и эклогитов расслоенного тела (610—730°С, 16—18 кбар; 410—430°С, 12.5—13 кбар), несмотря на значительный разброс по давлению. Делается вывод о том, что вариации давления обусловлены тектоническим совмещением тел при подъеме эклогитов, образовавшихся на различных по глубинности уровнях субдуцирующей плиты.
Ключевые слова: эклогит, максютовский метаморфический комплекс, редкоземельные элементы, про-толит, термодинамические параметры.
Б01: 10.7868/80016752515040044
Южный Урал является уникальной геологической структурой, в которой присутствуют три разновозрастных эклогитовых комплекса: белорец-кий, куртинский и максютовский, представляющих собой информативные объекты для геолого-петрологических исследований процессов высокобарического метаморфизма. Характерной их чертой является высокая доля (до 75—90%) в составе продуктов метаморфизма сиалических пород представленных кварцитами, слюдяными сланцами и мраморами. Геология и петрология максютовского (ММК) эклогит-глаукофанслан-цевого метаморфического комплекса изучены хорошо, но в то же время генетическая природа протолитов эклогитов остается остродискуссионной проблемой. В настоящее время их формирование различными исследователями объясняется изофациальным метаморфизмом магматических пород и вмещающих их осадочных или вулкано-генно-осадочных толщ, тектоническим внедре-
нием мантийных эклогитов или непосредственной кристаллизацией эклогитов из магматических расплавов в условиях высоких давлений.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Составы минералов определяли на микроанализаторе "Cameca SX 100" (ИГГ УрО РАН, г Екатеринбург) и на растровом электронном микроскопе РЭММ-202М с EDA (ИМин УрО РАН, г Миасс).
Содержания редких, редкоземельных и рассеянных элементов в породах определяли на масс-спектрометрической системе высокого разрешения HR ICP-MS ELEMENT2 (ThermoFinnigan) для мультиэлементного анализа геологического материала (ИГГ УрО РАН, г. Екатеринбург). Получаемые результаты контролировали параллельными анализами внутренних сверочных проб и стандартных образцов горных пород (образцы СГ-1А, СГД-1А, BCR-2). В течение анализа сери-
ии проб пробу стандартного образца — BCR2 Basalt Columbia River, U.S. Geological Survey повторяли с периодичностью 1 : 5—1 : 10.
Изотопное отношение 13С/12С определяли на изотопном масс-спектрометре Finnigan MAT 253 с двойной системой напуска в Институте геологии и геохимии УрО РАН (г. Екатеринбург). Про-боподготовка образцов к масс-спектрометриче-скому изотопному определению углерода включала окисление углерода на колонке с CuO. Для этого образец смешивали с порошком оксида меди, предварительно прокаленного при 900°C на воздухе в течение 30 мин. Готовую смесь загружали в кварцевый реактор, помещали в реакционную колонку и вакуумировали (<10-3 мм рт ст) для удаления сорбированных газов и паров воды при 850°C. Эффективность конверсии обеспечивала предварительно нагретая до 850°C колонка с CuO. Продукты реакции вымораживали в ловушке (— 196°C) для криогенной очистки СО2. Воспроизводимость определения изотопного отношения 13С/12С менее ±0.1%о.
Дифференциально-термический анализ углеродистого вещества проводили по стандартной методике в воздушной среде на дериватографе Q-1500D (ИГ УНЦ РАН г. Уфа).
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ЭКЛОГИТОВ
Несмотря на хорошую геологическую изученность, на закономерности пространственного и стратиграфического размещения эклогитов мак-сютовского комплекса существует несколько точек зрения. В работах В.М. Чайки с соавторами (Чайка и др., 1962) и В.И. Ленных (Ленных, 1968) обосновывается отсутствие стратиграфического контроля в размещении эклогитов. По материалам Г.И. Кириченко (Воинова и др., 1941), Д.Г. Ожиганова (Ожиганов, 1964) и А.В. Клочи-хина (Клочихин, 1959) эклогиты приурочены преимущественно к низам разреза ММК. А.А. Алексеевым установлено, что почти во всех эклогитовых полях эклогиты обычно приурочены к одному стратиграфическому уровню — кайраклинской свите. В редких случаях они наблюдаются среди образований юмагузинской свиты и еще реже в низах ка-рамалинской свиты (Алексеев и др., 2006). Здесь необходимо отметить, что согласно детальным геологическим работам на площади распространения пород максютовского комплекса, проведенным в последнее время, его стратиграфия претерпела значительные изменения. В частности, четырехчленное деление комплекса на галеев-скую, кайраклинскую, юмагузинскую и карама-линскую свиты заменено на двучленное. Первая единица — нижняя, объединяет метаосадки, включая метакварциты, метаграувакки и метапе-литы, среди которых встречаются менее дефор-
мированные блоки основного и ультраосновного состава. В целом, эта единица отвечает галеев-ской, кайраклинской и юмагузинской свитам стандартной стратиграфической схемы. Вторая единица — верхняя, отделенная от первой тектоническими контактами, представлена графитовыми кварцитами, метавулканитами с линзами мраморов, метагаббро и линзами серпентинито-вого меланжа с метародингитами, соответствует карамалинской свите (Пучков, 2010).
Эклогиты встречаются в нижней серии в форме пластовых тел мощностью от 10—15 до 60—70 м и протяженностью иногда до нескольких сот метров, но чаще они присутствуют в виде будин мощностью до 5—10 м и более мелких тел линзовид-ной формы размером по длинной оси до 1—2 м, часто пластически деформированных. Обычно будины располагаются изолированно одна от другой, реже — кулисообразно и четкообразно. Выделяются эклогитовые поля — участки концентрации нескольких десятков эклогитовых тел, занимающих в среднем около 5—10% общей площади таких полей (Ленных, 1977). Большинство отдельных тел эклогитов и эклогитовых полей образуют сравнительно узкие (до 1 км, редко шире), субмеридионально вытянутые, иногда прерывистые и изогнутые в северо-восточном или юго-западном направлениях, круто падающие зоны, длина которых достигает 8 км (рис. 1).
По данным С.Г. Самыгина с соавторами (Са-мыгин и др., 2005) внутреннее строение таких зон автономно по отношению к окружающим толщам и отличается исключительно сильной дисло-цированностью, дисгармонией и интенсивным развитием глаукофановых сланцев. Типичны небольшие, разно ориентированные, тесно сжатые складки с круто погружающимися, часто с субвертикальными шарнирами и такими же осевыми плоскостями.
МИНЕРАЛОГО-ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОРОД
Эклогиты представляют собой наиболее глубоко метаморфизованные разности ортопород максютовского комплекса с типоморфной минеральной ассоциацией: гранат пиральспитового ряда, пироксен (омфацит), рутил. Неизмененные породы отличаются простым и постоянным минеральным составом, среди которых выделяются различные разновидности. На сегодняшний день известны классификации Б.В. Чеснокова (Чесно-ков и Попов, 1965), А.А. Алексеева (Алексеев и др., 2006) и В.И. Ленных (Ленных, 1968), в которых авторы объединяют эклогиты в группы, опираясь на особенности минералого-петрографиче-ского состава.
В данной работе эклогиты максютовского комплекса подразделены на низкотитанистые
(ТЮ2 — до 2%), среднетитанистые (1Ю2 — 2.1—3%) и высокотитанистые разновидности с содержанием ТЮ2 свыше 3.1%. Кроме того, в качестве самостоятельных петротипов пород, выделяются практически неизученные графитовые эклогиты и эклогиты расслоенного тела.
Низко-, средне- и высокотитанистые эклоги-
ты, как правило, характеризуются гранонемато-порфиробластовой, порфиронематобластовой с элементами гипидиоморфнозернистой структурой. Текстура пород изменяется от массивной до сланцеватой и очково-сланцеватой. Минеральный состав включает (в об. %): гранат (15—30), омфацит (25—40), амфибол (5—15), рутил (2—6), сфен (1—3), мусковит (от 2—3 до 5—10%); эпидот (2—5), апатит (5), хлорит (1—2), кварц (1—5).
Слабо-розоватый либо бесцветный гранат представлен кристаллами с различной степенью идиоморфизма и размерами до 3—4 мм (рис. 2а, б). Он часто имеет ситовидный облик и содержит многочисленные включения рутила, сфена, эпи-дота, кварца и хлорита. Его модельный состав соответствует гроссуляр-альмандину с переменными количествами пиропового и андрадитового миналов. Во всех разновидностях эклогитов наблюдается зональность граната обусловленная изменениями содержаний оксидов (рис. 3) от ядра к краевой зоне, соответствующая прогрессивному типу. С проградным этапом согласуется и минеральная зональность титансодержащих минералов-включений в гранате, заключающаяся в наличие рутила в краевых зонах и сфена — во внутренних частях кристаллов.
Основная масса эклогитов сложена немато-бластовым агрегатом моноклинного пироксена и мон
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.