УДК 552:550.4
HT/LP МЕТАМОРФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ
ВОРОНЕЖСКОГО КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАССИВА: ВОЗРАСТ, УСЛОВИЯ И ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА ФОРМИРОВАНИЯ
© 2015 г. К. А. Савко*, А. В. Самсонов**, Е. Б. Сальникова***, А. Б. Котов***, Н. С. Базиков*
*Воронежский государственный университет Университетская пл., 1, Воронеж, 394006, Россия; e-mail: ksavko@geol.vsu.ru **Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН Старомонетный пер., 35, Москва, 109017, Россия; e-mail: samsonov@igem.ru ***Институт геологии и геохронологии докембрия РАН наб. Макарова, 2, Санкт-Петербург, 199034, Россия; e-mail: katesalnikova@yandex.ru
Поступила в редакцию 24.11.2014 г.
Получена после доработки 30.01.2015 г.
Воронцовский террейн Восточно-Сарматского орогена характеризуется HT/LP зональным метаморфизмом в интервале температур 430—750°С и давлений 3—5 кбар. Его возраст, определенный классическим методом TIMS по монациту, составляет 2067 ± 9 млн лет и соответствует наиболее вероятному интервалу (2050—2080 млн лет) внедрения большого объема базитовых и гранитоидных интрузий. Периоды магматической активности и метаморфизма сближены во времени, что предполагает, казалось бы, очевидный вывод о магматическом источнике тепла для метаморфизма. Однако геологические данные о конфигурации метаморфических зон (самые крупные базитовые, диоритовые и гранитоидные интрузии находятся в зонах низкотемпературного метаморфизма), реликты метаморфических минеральных ассоциаций и кристаллизационной сланцеватости в ксенолитах метапелитов в интрузиях свидетельствуют об их постметаморфическом внедрении. Скорее всего, причиной HT/LP метаморфизма послужило увеличение теплового потока при вязких деформациях и складчатости в теплой литосфере молодого палеопротерозойского Воронцовского террейна в ходе колизионных процессов.
DOI: 10.7868/S0869590315050040
ВВЕДЕНИЕ
Метаморфизм высоких температур и умеренных давлений (HT/LP) характерен для многих складчатых поясов от архейского до кайнозойского возраста и обычно связан с растяжением коры увеличенной мощности, образовавшейся в результате предшествующей коллизии (Lux et al., 1986; Henk et al., 1997; Millonig et al., 2010 и многие другие), или анорогенного магматизма (Gibson, Stevens, 1998). Для проявления HT/LP метаморфизма необходимо резкое увеличение термального градиента в средней и верхней коре (обычно >30°С/км). В большинстве случаев метаморфизм HT/LP типа сопровождается коровым анатексисом и выплавлением значительных объемов гранитоидных магм, тогда как производные мантийных расплавов далеко не всегда широко распространены в областях метаморфизма этого типа (например, Gerdes et al., 2000; Catalan et al., 2014; Morrissey et al., 2014). Обычно о тепловом источнике метаморфизма в HT/LP метаморфических поясах судят по наличию или отсутствию в их пределах значительных объемов пород основного состава. Присутствие большого объема ба-
зитов является признаком внедрения крупных порций мантийных магм в нижнюю и среднюю кору, которое приводит к широкомасштабному плавлению на средних и верхних уровнях коры (Lux et al., 1986; Henk et al., 1997; Millonig et al., 2010). В областях HT/LP метаморфизма, где широко развиты гранитоиды, а основные породы встречаются редко, в качестве его теплового источника рассматривается радиоактивный распад в основании мощной коры, сформировавшейся в результате континентальной коллизии (Ruppel, Hodges, 1994). Косвенным признаком реализации того или иного механизма проявления HT/LP метаморфизма является его продолжительность. Кратковременное повышение теплового потока (первые млн лет до 10 млн лет) обычно связывают с магматическим андерплейтингом (Sandiford, Powell, 1986; Lux et al., 1986), в то время как продолжительный по времени HT/LP метаморфизм рассматривается как следствие радиоактивного распада на нижних уровнях континентальной коры (Sandiford, Hand, 1998; Morrissey et al., 2014). Однако несколько последовательных мощных
САВКО и др. 45°
50° в.д.
50° с.ш.
Ш 3
4
5
6
i7
8
■9
Рис. 1. Схематическая геологическая карта зоны сочленения Сарматии и Волго-Уралии (по Бибиковой и др., 2009, с изменениями).
1 — архейская кора; 2—6 — палеопротерозойские структурно-вещественные комплексы: 2 — южноволжский комплекс глиноземистых гнейсов, включая рахмановский комплекс анатектических гранитов, 3 — терсинский комплекс, 4 — Воронежский блок, 5 — Лосевская шовная зона, 6 — воронцовская серия; 7 — предполагаемая сутура (?) Сарматии и Волго-Уралии; 8 — главные зоны разломов; 9 — границы структурно-вещественных комплексов.
магматических импульсов внедрения мантийных пород могут исказить эту закономерность.
Воронцовский террейн, расположенный в восточной части Воронежского кристаллического массива, является типичным примером областей проявления ИТ/ЬР метаморфизма. Этот террейн, сложенный палеопротерозойскими метатерри-генными породами воронцовской серии и разнообразными интрузиями основного, среднего и кислого состава, занимает огромную площадь между двумя раннедокембрийскими коровыми сегментами Восточно-Европейской платформы — Сарматией и Волго-Уралией (рис. 1, 2). Метаоса-дочные породы воронцовской серии представляют собой мощную флишоидную толщу, претерпевшую зональный ИТ/ЬР метаморфизм с пиковыми параметрами 750°С и 4—5 кбар. Причины, вызвавшие аномально высокий тепловой поток, до сих пор остаются дискуссионными. Недавние
исследования (Савко и др., 2014) позволяют предполагать, что HT/LP метаморфизм связан с постколлизионным магматизмом, когда в сравнительно узком интервале с 2050 до 2070 млн лет произошло формирование гранитов A- и S-типа. Гранитоидный магматизм, возможно, был вызван плавлением нижней коры при внедрении крупных объемов мафитовой магмы в обстановке постколлизионного коллапса и деламинации литосферы (Савко и др., 2014). По аналогии с хорошо изученными регионами, такими как, например, Итальянские Альпы (Henk et al., 1997 и др.), кратон Слэйв (Davis et al., 2003), метаморфические пояса Хидака в Японии (Kemp et al., 2007), Лимпопо в ЮАР (Millonig et al., 2010), Анаполис-Итаку в Центральной Бразилии (Giustina et al., 2011) и рядом других, можно предположить, что именно с постколлизионным растяжением литосферы и плавлением в нижней коре был связан ме-
Рис. 2. Схематическая геологическая карта востока ВКМ.
1 — метаосадочные породы воронцовской серии; 2 — вулканиты лосевской серии; 3 — вулканомиктовые песчаники воронежской свиты; 4 — серые гнейсы (ТТО) Россошанского блока и Варваринского выступа; 5 — гранитоиды усманско-го комплекса; 6 — граниты-мигматиты павловского комплекса; 7 — (а) гранитоиды 8-типа, (б) гранитоиды А-типа бобровского комплекса; 8 — (а) нориты, (б) диориты еланского комплекса; 9 — основные и ультраосновные интрузии ма-монского комплекса; 10 — габбро-долериты новогольского комплекса; 11 — геологические границы; 12 — индекс воронцовской серии.
1 V V 2 - 3 / / 4 + + 5 X X 6
7 8 Г 9 10 11 PRlvc 12
& £
таморфизм высоких температур и низких давлений осадочных пород воронцовской серии. Такое предположение, однако, сложно согласовать с имеющимися данными о возрасте метаморфизма.
Ранее полученная при U-Pb датировании цирконов из мусковит-биотитовых гнейсов ворон-цовской серии оценка возраста метаморфизма в 2104 ± 4 млн лет (TIMS, дискордия, по трем навескам циркона) (Бибикова и др., 2009) оказалась существенно древнее возраста постколлизионного магматизма 2050—2080 млн лет (табл. 1), что, по-видимому, связано с присутствием в гнейсах не только метаморфических, но и детритовых цирконов. В результате химического датирования (CHIME) монацитов (Савко и др., 2012) были получены существенно более молодые по сравнению с гранитами оценки возраста метаморфизма воронцовской серии (2004 ± 19 млн лет). Для того чтобы разрешить это противоречие были выполнены термобарометрические и U-Pb геохронологические исследования наиболее высокотемпературных метапелитов воронцовской серии и на этой основе разработана геодинамическая модель формирования HT/LP метаморфической зональности Воронцовского террейна.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ И МЕТАМОРФИЗМ ВОРОНЦОВСКОГО ТЕРРЕЙНА
Воронцовский террейн является частью па-леопротерозойского Волго-Донского складчатого пояса, который разделяет архейские ядра Сарматского и Волго-Уральского сегментов Восточно-Европейского кратона (Bogdanova et al., 2012). Его площадь составляет более 100000 км2 при ширине 100—300 км и длине более 600 км (рис. 1). С запада он ограничен Лосевско-Мамонским глубинным разломом, отделяющим его от Лосевского вулканогенного пояса и Донского террейна, а с юга — Варваринским выступом архейского фундамента (рис. 2). На востоке Балашовский блок Воронцовского террейна, сложенный породами воронцовской серии, граничит с палеопротеро-зойскими структурами Волгоуралии — Терсин-ским поясом метаморфизованных вулканитов и южноволжским супракрустальным комплексом (Бибикова и др., 2009).
Метаморфические породы воронцовской серии повсеместно перекрыты фанерозойским осадочным чехлом мощностью от 80 до первых тысяч метров. Их протолитами послужили породы мощной флишоидной толщи, накопление которой происходило в активной тектонической обстановке со слабо проявленным химическим выветриванием пород разнообразного состава — от кислых до основных (Савко и др., 2011). Ворон-цовская серия прорвана многочисленными интрузиями разнообразных по составу магматиче-
ских пород палеопротерозойского возраста (2.05—2.1 млрд лет). Более поздний платформенный магматизм представлен габбро-долеритами трапповой формации новогольского комплекса (Савко, Бочаров, 1988) с возрастом 1805 ± 14 млн лет (Чернышов и др., 2001) и кембрийскими дайками сиенитов артюшкинского комплекса (Скрябин и др., 2015).
Палеопротерозойские возрасты детритовых цирконов из метатерригенных пород воронцовской серии (табл. 1) и полученные для них оценки Nd-модельного возраста (ТШ^М) = 2.1—2.4 млрд лет, еш(Т) = +1.7...+5.2) свидетельствуют о том, что их образование протекало за счет разрушения пород палеопротерозойской юв
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.