ПЕТРОЛОГИЯ, 2004, том 12, № 1, с. 68-83
УДК 550.40;552.3(571.5)
ГЕОХИМИЯ ТОНАЛИТОВОГО ГРАНИТООБРАЗОВАНИЯ (СУМСУНУРСКИЙ БАТОЛИТ, ВОСТОЧНЫЙ САЯН)
© 2004 г. В. И. Гребенщикова, П. В. Коваль
Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН 664033 Иркутск, ул. Фаворского, 1а, Россия; e-mail: vgreb@igc.irk.ru, koval@igc.irk.ru
Поступила в редакцию 09.02.2003 г.
Сумсунурский гранитоидный батолит (R3-PZ1) Восточного Саяна находится в зоне сочленения Гар-ганской архейской глыбы и Главного Саянского разлома. Существенно тоналитовая гранитоидная ассоциация главной фазы батолита по геологическим характеристикам и особенностям главного геохимического тренда имеет большое сходство с широко распространенными батолитами геохимических типов палингенных гранитоидов нормального и субщелочного рядов. Подобно типичным палингенным батолитам, главная фаза Сумсунурского плутона сложена полным рядом гранитоид-ных пород от кварцевого диорита до лейкогранита. Породам батолита присуще, с одной стороны, геохимическое сродство с вмещающими породами амфиболитовой коры Гарганской глыбы, с другой - накопление по отношению к ней несовместимых элементов мантии (K, Rb, Pb), включая те, которые совместимы с континентальной и базальтовой корой: Sr, B, редкие акцессорные (Nb, Ta, Zr, Hf) и, в меньшей степени, РЗЭ. Принципиальными отличиями гранитоидов являются пониженная петрохимическая щелочность, высокое Na/K отношение (1.5-2), низкое относительно гранито-идных батолитов нормальной щелочности содержание ряда типичных гранитофильных элементов (K, Li, Rb, Cs, Sn, W, Mo, Be, Ta, Nb), высокое K/Rb отношение (340-500), возрастающее в более кислых фациях и низкое Cr/V отношение (~0.4). На этом основании гранитоидная ассоциация Сумсунурского батолита отнесена к самостоятельному геохимическому типу палингенных гранитоидов пониженной щелочности (тоналитовому), который по своему химическому составу близок к "континентальным" тоналитам-трондьемитам. Генезис и геохимическая специфика Сумсунурского батолита непротиворечиво объясняются в рамках модели магматического замещения регрессивного характера в области температур, значительно превышающих температуру гранитной эвтектики (Ш20-700°С), при давлении менее 8 кбар и содержании воды в расплаве 6.7-1.8 мас. %. Процесс массового плавления опережал метасоматическую проработку протолита глубинными флюидами. Основной процесс магмогенерации начинался с парциального плавления и протекал в области надэв-тектических (гранодиорит-тоналитовых) составов. Соответствующим протолитом могли быть архейские амфиболиты Гарганской глыбы, имеющие близкий к нижнекоровому химический состав. Последующая дебазификация кварц-диоритовой высокотемпературной магмы приводила к возникновению не только тоналитов, но и более кислых фаций - трондьемитов и гранитов.
К гранитоидным батолитам, в современном понимании, относятся крупные плутоны с площадью горизонтального сечения свыше 300 км2 и мощностью порядка 5 и более км (Гребенщикова и др., 1999а). На их долю приходится основной объем магматического материала в ареалах гра-нитоидного магматизма (Коваль, 1998). Продолжительность формирования батолитов может достигать десятков миллионов лет (Добрецов, Попов, 1974; Pitcher, 1978; Ярмолюк и др., 1997 и др.). Состав батолитовых ассоциаций достаточно разнообразен: от собственно гранитоидного до контрастного состава, включающего габброиды ранних фаз внедрения и весь набор пород гранитоид-ной группы. Различным геодинамическим обстановкам присущи батолитовые ассоциации различных геохимических типов, причем достаточно очевидно проявлена связь между геохимическим типом гранитоидов и типом (или "зрелос-
тью", по Ф.А. Летникову и К.Г. Леви (1985)) вмещающих блоков земной коры (Коваль и др., 1999). Соответственно геохимическому типу изменяется и потенциальная рудоносность гранито-идных батолитов (Таусон, 1977; Коваль, 1998).
Очевидно, что проблема батолитообразова-ния является ключевой для понимания происхождения наиболее распространенных гранитоидных пород и сопутствующего оруденения. Одним из перспективных подходов к ее решению стало выявление геохимического разнообразия батолитовых ассоциаций, формирующихся в различной тектонической обстановке, и сравнительный их анализ. Это позволяет обосновать эмпирические граничные условия для оценки условий зарождения гранитоидного расплава, состава протолита, из которого выплавлялась гранитоидная магма, физико-химических параметров кристаллизации различных фаз и фаций, механизмов дифферен-
циации, связей оруденения с батолитами и выбора петрогенетической модели формирования в целом.
В статье рассматриваются новые данные по геохимии пород Сумсунурского гранитоидного батолита Восточного Саяна, полученные главным образом при изучении его западного и центрального блоков, и дается их петрогенетическая интерпретация. Интерес исследователей к Сумсу-нурскому батолиту, представляющему "петро-тип" одноименного сумсунурского комплекса, обусловлен прежде всего тем, что с ним пространственно ассоциируют основные месторождения и рудопроявления золота данного района, и в частности крупное Зун-Холбинское месторождение. Дискуссионными остаются возраст этого плутона и генезис золотого оруденения (Авдонцев, 1967; Феофилактов, 1970; Миронов и др., 1995; Конников и др., 1995; Кузьмичев и др., 2000; Кузьмичев, 2000; Рассказов и др., 2001 и др.). Хорошая обнаженность батолита, разнообразие составов гра-нитоидных и вмещающих пород, а также значительный объем полученной в последнее время геохимической информации позволяют использовать Сумсунурский батолит в качестве одного из типовых объектов "тоналитовой" модели гра-нитообразования (Гребенщикова, Коваль, 2002).
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ, ВОЗРАСТ И СОСТАВ ПОРОД
Сумсунурский батолит Восточного Саяна входит в ареал гранитоидных батолитов Центрально-Азиатского складчатого пояса, большая часть которых сформировалась в раннепалеозойский этап окраинно-континентальной орогении и сдвиговой тектоники (Владимиров и др., 1999). Длительная (с рифея до конца фанерозоя) внут-риплитная магматическая активность в этом регионе связывается с влиянием Азиатского супер-плюма (Коваленко и др., 2002). Последние данные (Кузьмичев, 2000) свидетельствуют о двух разновозрастных этапах гранитоидного батоли-тообразования в Восточном Саяне: позднерифей-ском и раннепалеозойском. Согласно этим данным, Сумсунурский батолит относится к поздне-рифейскому этапу (Кузьмичеви др., 2000).
Рассматриваемый батолит расположен в северо-восточной краевой части Гарганской струк-турно-формационной зоны Восточного Саяна, в ядре которой находится архейско-протерозой-ская Гарганская глыба, обрамленная существенно карбонатными толщами чехла и задуговыми, преддуговыми и островодужными комплексами (включая офиолиты) рифейского возраста (рис. 1). Северо-восточный контакт массива проходит по зоне Восточно-Саянского глубинного разлома.
Нижняя возрастная граница батолита определяется его интрузивными соотношениями с архейскими породами Гарганской глыбы, протерозойскими вулканогенно-осадочными толщами и рифейским офиолитовым комплексом пород (рис. 1), которые встречаются в гранитоидах батолита в виде в различной степени измененных небольших ксенолитов.
Имеющиеся данные по абсолютному возрасту гранитоидов сумсунурского комплекса довольно противоречивы. Для гранитоидов эндоконтакто-вой части Сумсунурского батолита были получены определения рубидий-стронциевого возраста, соответствующие 690 млн. лет (Конников и др., 1995). Калий-аргоновые датировки укладываются в интервал 482-457 млн. лет (Авдонцев, 1967). Для постбатолитовых даек холбинского комплекса получены значения 508-450 млн. лет (Рассказов и др., 2001).
Появившиеся в последнее время данные по абсолютному возрасту гранитоидов свидетельствуют о проявлении в Восточном Саяне не только раннепалеозойского (Владимиров и др., 1999), но и предшествующего ему позднерифейского этапа гранитообразования (Кузьмичев и др., 2000; Кузьмичев, 2000), имеющего значительно меньшие масштабы. Позднерифейские и-РЬ и ЯЬ-Бг датировки (790 млн. лет) получены, в частности, для гранитоидов Гарганского массива (Кузьмичев и др., 2000), относящегося, по мнению большинства геологов, как и соседние Урикский и Сумсунурский массивы, к сумсунурскому комплексу (рис. 1). На этом основании сумсунурские грани-тоиды рассматриваются как позднерифейские надсубдукционные продукты магматизма начального этапа субдукции океанической коры под Гарганский раннедокембрийский микроконтинент (Кузьмичев и др., 2000).
Метаморфизованные породы Гарганской глыбы представлены амфиболитами, диоритогнейса-ми и гранитогнейсами. Вулканогенно-осадочная толща (чехол Гарганской глыбы) сложена песчаниками, кварцитами, сланцами различного состава, карбонатными породами и в небольшом объеме основными вулканитами (ильчирская свита). Офиолитовую ассоциацию пород (аллохтон) образуют пироксениты, габбро, базальты и дайки основного состава.
Площадь эродированной части Сумсунурского батолита составляет около 300 км2. Серией разломов батолит рассечен на несколько блоков. Наиболее крупные из них - восточный, центральный и западный - разделяются Ольгинским и Холбинским разломами, в зонах которых обнажаются протерозойские породы чехла Гарганской глыбы (рис. 1). Одни исследователи (Авдонцев, 1967 и др.) считают все три блока частями единого интрузивного тела, которые, благодаря
г г 2 щ
3
9
10 11
Рис. 1. Схема геологического строения западной части Сумсунурского батолита (Восточный Саян) и его окружения (составил А.П. Шмотов с использованием материалов В.Г. Беличенко, П.А. Рощектаева, Н.А. Авдонцева, ПГО Бу-рятгеология).
1 - гранитоиды сумсунурского комплекса (Я-Р71?); 2 - диабазы, диабазовые порфириты, габбро (хойтоокинского комплекса, 6^ ); 3 - базит-гипербазиты офиолитового комплекса (Я-У); 4-5 - доломиты, известняки, кремнистые породы, углисто-кремнистые сланцы, песчаники (РЯз); 6 - эффузивы основного состава, хлоритовые, хлорит-амфи-болитовые сланцы (У-Р7); 7 - гнейсы, амфиболиты, гранитогнейсы, мигматиты (АЯ, Гарганская глыба); 8 - гнейсо-видны
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.