ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2012, № 2, с. 156-179
УДК 550.4:550.42:552.52
ГЕОХИМИЯ ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКИХ МЕТАТЕРРИГЕННЫХ ПОРОД БИРЮСИНСКОГО БЛОКА ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ СИБИРСКОГО КРАТОНА
© 2012 г. Н. В. Дмитриева, А. Д. Ножкин
Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН 630090 Новосибирск, проспект Академика Коптюга, 3;
E-mail: dmnv@igm.nsc.ru Поступила в редакцию 20.01.2010 г.
В работе представлены данные по содержанию петрогенных и редких элементов в палеопротеро-зойских метатерригенных породах (неройская серия) крупного седиментационного бассейна на юго-западе Сибирского кратона (Бирюсинский блок) и результаты реконструкции протолитов ме-таосадков, степени их рециклирования и зрелости пород источника сноса. Исходные отложения нижней части разреза (алхадырская свита) представлены как петрогенными ("first cycle"), так и ре-циклированными осадками ряда от граувакков до алевролитов и глиноземистых пелитов. Протоли-ты слюдяных и углеродистых сланцев верхней части разреза (туманшетская свита) соответствуют алевропелитам и пелитам. Для них, так же как и для слюдяных сланцев алхадырской свиты, характерны значения K2O/Al2O3 < 0.3 и повышенные концентрации Th, что указывает на участие процессов рециклинга в формировании тонкозернистых пород. Распределение редких и редкоземельных элементов (РЗЭ) в метатерригенных породах неройской серии свидетельствует о преобладании в области сноса кислых пород, а отчетливый европиевый минимум в спектрах РЗЭ изученных метао-садков о наличии в области эрозии гранитоидов — продуктов внутрикорового плавления. Для пород алхадырской свиты установлены также повышенные содержания Cr, Co, Ni, Sc, Fe, свидетельствующие о развитии в питающей провинции базитов. Сопоставление содержаний ряда редких элементов и их отношений в породах неройской серии со значениями этих же параметров в архейской (3.5—2.5 млрд лет) и палеопротерозойской (2.5—1.6 млрд лет) континентальной верхней коре позволило установить, что метаосадочные породы неройской серии образовались за счет размыва достаточно зрелых (геохимически дифференцированных) субстратов, аналогичных коре палеопротеро-зоя. Судя по Sm-Nd изотопным данным, одним из компонентов питающей провинции для терри-генных осадков неройской серии служили архейские породы, аналогичные породам фундамента Бирюсинского блока с Nd модельными возрастами в интервале 2.8—2.6 млрд лет. Вторым компонентом в составе питающей провинции могла быть ювенильная палеопротерозойская кора с модельным Nd возрастом ~1.9 млрд лет, представленная, вероятно, метавулканическими ассоциациями грабенов, обрамляюших Бирюсинский блок. Минимальные величины Nd модельного возраста для метатерригенных пород неройской серии определяют нижнюю границу осадконакопления не древнее 1.9 млрд лет.
Высокометаморфизованные преимущественно метатерригенные породы широко распространены в составе гранулито-гнейсовых комплексов в пределах выступов фундамента Сибирского кратона (Алданский и Анабарский щиты, Шары-жалгайский выступ). Анализ информации по 8ш-Мё изотопному составу показал, что формирование их протолитов связано с палеопротерозой-ским этапом седиментации (<2.2—2.3 млрд лет) и предшествовало коллизионному метаморфизму на рубеже 2.0—1.85 млрд лет [Ковач и др., 1999; Розен и др., 2000; Туркина и др., 2010а]. Следовательно, эти высокометаморфизованные осадочные комплексы относятся к структурам фундамента Сибирского кратона. Относительно слабо метаморфизованные терригенные отложения, которые на большинстве раннедокембрийских
кратонов формировались в крупных седимента-ционных бассейнах и по существу являются образованиями древнего платформенного чехла, известны на юго-востоке Сибирского кратона, где они выполняют Кодаро-Удоканский прогиб и ряд грабен-синклиналей (Нижнеханинская, Олдонг-синская, Угуйская) в Западно-Алданском (Чаро-Олекминском) блоке Алданского щита [Тектоника ..., 2001]. Другой крупный седиментационный бассейн выделяется на юго-западной окраине Сибирского кратона, где существенно метатерри-генные отложения (неройская серия) мощностью до 7—8.5 км слагают Туманшетский прогиб [Гали-мова, Бормоткина, 1983; Сезько, 1988; Геря и др., 1997] и несогласно перекрывают с юго-востока раннедокембрийские метаморфические и магматические образования Бирюсинского блока. Ис-
следование этих отложений интересно в двух аспектах. Во-первых, оно позволяет выявить особенности позднепалеопротерозойской седиментации, состав источников терригенного материала, роль не только раннедокембрийских комплексов фундамента, но и ювенильной коры в осадконакоп-лении. Во-вторых, оценка времени седиментации позволяет установить время завершения коллизионных процессов и стабилизации континентальной коры Сибирского кратона.
Метакарбонатно-терригенные отложения Би-рюсинского блока, объединяемые в неройскую серию палеопротерозоя [Галимова, Бормоткина, 1983; Сезько, 1988; Легенда ..., 1998], весьма слабо изучены как в литологическом, так и литогеохи-мическом отношении. Отсутствует петрохимиче-ская, изотопно-геохимическая характеристика и надежная изотопно-геохронологическая информация по возрасту и временным интервалам седиментации этих отложений. Кроме сугубо научного интереса, результаты исследования геохимических особенностей метаосадочных пород имеют и важное прикладное значение, поскольку они являются неотъемлемой составной частью металлогенического анализа. С процессами седиментации и метаморфизма палеопротерозойских толщ в Присаянье связаны месторождения железистых кварцитов, марганцевистых гематит-маг-нетитовых кварцитов, баритовых, полиметаллических руд и глиноземистого сырья (дистен) [Ножкин, 1999; Перфильев, 1999]. Процессами метаморфизма глиноземистых пород неройской серии обусловлено формирование довольно крупного Гутаро-Бирюсинского пояса мусковитовых пегматитов, жильные месторождения которого до недавнего времени интенсивно разрабатывались [Макрыгина и др., 1990].
В данной работе представлены первые результаты изучения химического и изотопного состава метатерригенных пород неройской серии Бирюсинского блока. Реконструкция протолитов метаосадков, анализ петрохимического, редкоэле-ментного и изотопного состава метатерригенных отложений направлены на выявление особенностей седиментации, состава пород питающей провинции и оценку времени осадконакопления.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ И ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЕТАОСАДОЧНЫХ ПОРОД НЕРОЙСКОЙ СЕРИИ
Бирюсинский блок располагается в центральной части Восточного Саяна, протягиваясь в северо-западном направлении от р. Большой Белой до бассейна р. Агул на расстояние около 450 км (рис. 1). На северо-востоке он примыкает к При-саянскому прогибу и Урикско-Ийскому грабену, с юго-запада ограничен Главным разломом Во-
сточного Саяна [Берзин, 1967]. На северо-западе породы Бирюсинского блока перекрываются отложениями Рыбинской впадины. Ранее все стратифицированные метаморфические породы Би-рюсинского блока относились к единой бирю-синской серии раннего докембрия [Дибров, 1964; Хильтова, Крылов, 1964; Парфенов, 1967]. Позднее, в 70-80-е годы прошлого столетия, при проведении крупномасштабных геолого-съемочных работ геологами Иркутского ПГО они были подразделены на два разновозрастных комплекса: архейский — мигматит-гнейсовый (хайламинский) и палеопротерозойский — кварцит-сланцево-гнейсовый с горизонтами мраморов (неройская серия) [Галимова, Бормоткина, 1983; Сезько, 1988; Брынцев, 1994]. В принятой легенде Восточно-Саянской серии листов [Легенда ., 1998; Обновленные ..., 2007] неройская серия подразделяется на алхадырскую и туманшетскую свиты.
Структура Бирюсинского блока определяется сочетанием линейно-вытянутых поднятий и прогибов, нередко ограниченных разломами северозападного простирания [Сезько, 1988; Брынцев, 1994]. Поднятия сложены преимущественно гнейсами и гранулитами хайламинского комплекса и гранитогнейсами, мигматитами и чарно-китами, условно объединяемыми в хадаминский комплекс позднего архея [Легенда ., 1998; Государственная ..., 2000]. К поднятиям архейского мигматит-гнейсового фундамента приурочены палеопротерозойские (1.87—1.75 млрд лет) коллизионные и внутриплитные гранитоиды [Левицкий и др., 2002; Туркина и др., 2006; Ножкин и др., 2009б]. Протяженный (~350 км) пояс таких гра-нитоидов вытянут вдоль Бирюсинского разлома и на значительной площади перекрыт неопротерозойскими отложениями карагасской и оселочной серий Присаянского прогиба (см. рис. 1). Па-леопротерозойские метаосадочные породы не-ройской серии распространены к юго-западу от Бирюсинского разлома (междуречье Туманшет-Ия), где слагают довольно крупный Туманшет-ский прогиб и ряд более мелких структур, нередко носящих черты грабенов, среди архейского мигматит-гнейсового кристаллического основания [Сезько, 1990; Брынцев, 1994; Геря и др., 1997]. Общая площадь распространения этих структур около 5000—5500 км2.
Хайламинский комплекс представлен преимущественно биотитовыми, гранат-биотитовыми гнейсами, реже встречаются биотитовые и амфи-бол-биотитовые ортогнейсы и подчиненные им амфиболиты (метабазиты); его мощность более 4000 м [Галимова, Бормоткина, 1983]. Вся толща мигматизирована и характеризуется развитием минеральных ассоциаций преимущественно ам-фиболитовой фации; локально, особенно в юго-восточной части блока, породы содержат реликтовые гранулитовые минеральные парагенезисы
Рис. 1. Схема расположения палеопротерозойских метаосадочных отложений на юго-западной окраине Сибирского кратона.
1 — фанерозойские отложения Центрально-Азиатского складчатого пояса и чехла Сибирского кратона; 2 — неопротерозойские осадочные отложения; 3 — комплексы неопротерозойского аккреционного пояса; 4—6 — палеопротерозой-ские образования: 4, 5 —метаосадочные неройской (4) и енисейской (5) серий, 6 — метавулканогенно-осадочные; 7, 8 — архейские гранулитогнейсовые (7), гранит-зеленокаменные (8) комплексы; 9, 10 — гранитоидные комплексы: 9 — ран-непалеозойские, 10 — палеопротерозойские; 11 — зоны разломов (а), прочие геологические границы (б). Тектонические структуры (цифры в кружках). 1—4 — блоки: 1 — Ангаро-К
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.