ПЕТРОЛОГИЯ, 2007, том 15, № 2, с. 160-177
УДК 553.22
КОРУНДСОДЕРЖАЩИЕ МЕТАСОМАТИТЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПАМИРА
© 2007 г. М. С. Дшфур*, А. Б. Кольцов*, А. А. Золотарев*, А. Б. Кузнецов**
*Санкт-Петербургский государственный университет 199034 Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, Россия; e-mail: dufourms@rambler.ru **Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2, Россия Поступила в редакцию 29.05.2005 г.
В пределах музкольского метаморфического комплекса Центрального Памира распространены проявления корунда, в том числе благородного. Они приурочены к зонам метасоматических изменений кальцитовых, доломитовых мраморов и кристаллических сланцев. В кальцитовых мраморах корунд сосуществует с мусковитом, скаполитом, биотитом, в доломитовых мраморах - с биотитом, в сланцах - с биотитом и хлоритом, присутствуют также турмалин, апатит, рутил, пирит. Для биотита характерна высокая глиноземистость (до 1.9 ф.е.), для скаполита - повышенное содержание мариалитового компонента (60-75 мол. %). По минеральным равновесиям оценены параметры образования корунда: T = 600-650°С, P = 4-6 кбар, XCO = 0.2-0.5 при повышенной щелочности флюида. Содержания стронция в кальцитовых и доломитовых мраморах невысокие (345-460 и 62110 мкг/г соответственно) и типичны для перекристаллизованных осадочных карбонатов. Наблюдаемые вариации отношения 87Sr/86Sr в кальцитовых и доломитовых мраморах (0.70852-0.70999 и 0.70902-0.71021 соответственно) связаны с привносом радиогенного 87Sr в ходе метасоматических преобразований. Полученные изотопно-геохимические характеристики, а также результаты численного моделирования взаимодействия флюид-порода показывают, что формирование корундсо-держащих метасоматитов происходило по первично-осадочным карбонатным породам фанерозоя в условиях десиликации содержащейся в них примеси терригенного материала. Этот процесс представляет собой одно из проявлений регионального щелочного метасоматоза, развивавшегося на завершающем этапе альпийского метаморфизма. Ювенильный флюидный поток в ходе преобразования в карбонатном резервуаре стал ненасыщенным кремнеземом, что является необходимым условием образования корунда.
В метаморфических толщах Центрального Памира широко распространены проявления корундовой, в том числе рубиновой, минерализации. Корунд обнаружен в различных породах: мраморах, кристаллических сланцах, амфиболитах. Близкие по минеральному составу корундсо-держащие породы известны и в других регионах -Юго-Западном Памире, Гиндукуше (Россовский и др., 1982; Россовский, 1987), Кашмире (Окг^А et а1., 1976), Северо-Западных Гималаях (РеАег et а1., 2001) и на Урале (Кисин, 1991). Для объяснения происхождения таких пород привлекаются три гипотезы: (1) метаморфизм осадков, первоначально содержавших продукты глубокого химического выветривания (ОкгшЛ et а1., 1976; Россовский и др., 1982); (2) метасомати-ческое преобразование карбонатно-терриген-ных пород метаморфогенными растворами, связанными с вмещающими кристаллическими сланцами (Дмитриев, 1982, 1987; Кисин, 1991); (3) отложение А1 эндогенными растворами, свя-
занными со щелочным магматическим источником (Терехов и др., 1999). Вместе с тем в литературе отсутствует физико-химическое обоснование этих гипотез, а особенности состава корундсодержащих пород противоречат некоторым их положениям. В настоящей статье излагаются результаты исследования парагенезисов корунда в мраморах и обсуждаются возможные пути их образования на основе данных о Rb-Sr системе карбонатных пород музкольского комплекса Центрального Памира и численного физико-химического моделирования процесса ко-рундообразования.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ КОРУНДСОДЕРЖАЩИХ МЕТАСОМАТИТОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПАМИРА
Складчатая зона Центрального Памира представляет собой альпийскую коллизионную структуру, которая расположена вдоль северной грани-
цы Пaмиpo-Гимaлaйcкoгo киммepийcкo-aльпий-cкoгo пoяca к югу oт Baнч-Aкбaйтaльcкoгo швa. C ceBepa нa нee нaдвинyты гepциниды Ceвepнoгo Пaмиpa, a c юга - киммepиды Южнoгo Пaмиpa. B cтpoeнии Цeнтpaльнoгo Пaмиpa пpинимaют yчacтиe oтлoжeния Bcex cиcтeм oт вeндa дo ^ore-нa, oбpaзyющиe paзpeз oбщeй мoщнocтью бoлee 17 км. Пpeoблaдaют тeppигeнныe пopoды (вснд-c^e, opдoвикcкиe, кaмeннoyгoльныe, вepxнeтpи-acoвыe-cpeднeюpcкиe, нижнeмeлoвыe, нeoгeнo-выс) и кapбoнaтныe пopoды (cилypийcкиe, дeвoн-cкиe, пepмcкиe-cpeднeтpиacoвыe, вepxнeюpcкиe, вepxнeмeлoвыe), в paзpeзe нижнeгo и Bepi^ro пaлeoзoя, a тaкжe пaлeoгeнa и миoцeнa пpиcyт-cтвyют вyлкaнoгeнныe oбpaзoвaния. Bcтpeчaют-cfl пpeимyщecтвeннo пpoтpyзивныe тeлa гaббpoи-дoв и гипepбaзитoв. Haибoлee дpeвниe пopoды гpaнитнoгo cocraBa имсют paннeпaлeoзoйcкий вoзpacт (Гopoxoв и дp., 1993a), шиpoкo paзвиты гpaнитoиды пoзднeгo пaлeoгeнa и ocoбeннo ^o-гeнa. Для Цeнтpaльнoгo Пaмиpa xapaктepнo o^ нocитeльнo cпoкoйнoe paзвитиe в тсчснис пaлeo-зoя и мeзoзoя. Пpиcyтcтвyeт нecoглacиe мсжду тoлщeй тeppигeнныx пopoд кapбoнa и извсстня-^ми пepми, a в южнoй чacти зoны ycтaнaвливa-eтcя нecoглacнoe зaлeгaниe вepxнeмeлoвыx из-вecтнякoв и вyлкaнoгeнныx oбpaзoвaний пaлeoгe-нa нa paзличныx гopизoнтax пoдcтилaющиx пopoд. Гpaнитoидный мaгмaтизм и мeтaмopфизм в пoзднeм пaлeoзoe и мeзoзoe oтcyтcтвyют. Bмe-ctâ c тсм нaблюдaeтcя интeнcивнoe пpoявлeниe пoзднeaльпийcкoгo тeктoгeнeзa: тeктoничecкиe пoкpoвы, oпpoкинyтыe и лeжaчиe cклaдки, ^то-pbie, в cвoю oчepeдь, cмяты в отст^му кpyпныx и oтнocитeльнo бoлee пpocтыx aнтифopм и стн-фopм. Шиpoкo paзвиты тaкжe cдвигoвыe дeфop-мaции и пoздниe гpaвитaциoнныe c6pocbi. Тскто-гснсз coпpoвoждaлcя интeнcивным мeтaмopфиз-мoм и гpaнитoидным мaгмaтизмoм.
Альпийжий мeтaмopфичecкий пoяc вытянут в cooтвeтcтвии c пpocтиpaниeм cтpyктyp Цeнтpaль-нoгo Пaмиpa c зaпaдa нa boct^ и пpeдcтaвлeн ce-pиeй тepмaльныx aнтиклинaлeй, в пpeдeлax ^то-pbix нaблюдaeтcя кoнцeнтpичecкaя мeтaмopфи-чecкaя зoнaльнocть. Kopyндoвaя минepaлизaция ycтaнoвлeнa в вocтoчнoй чacти пoяca, в пpeдeлax Джaлaнcкoй и Шaтпyтcкoй тepмaльныx aнтикли-нaлeй, зaнимaющиx oceвyю чacть Bocтoчнo-Пa-миpcкoгo aнтиклинopия. Cлaгaющиe иx тoлщи oбъeдиняютcя в мyзкoльcкий мeтaмopфичecкий кoмплeкc. Он пpeдcтaвляeт peзyльтaт нaлoжeния aльпийcкoгo мeтaмopфизмa киaнит-cиллимaни-тoвoгo типa нa paзличныe пo вoзpacтy пopoды (в том чи^те вepxнeпaлeoзoйcкиe и мeзoзoйcкиe), oбpaзyющиe cиcтeмy тeктoничecкиx пoкpoвoв (Дюфyp и дp., 1970; Глeбoвицкий и дp., 1981; Дю-фyp, 1993). Изoтoпнo-гeoxpoнoлoгичecкиe toctâ-дoвaния, пpoвeдeнныe изoxpoнным Rb-Sr мсто-дoм пo пopoдe в цeлoм, a тaкжe дpyгими мeтoдa-
ми, cвидeтeльcтвyют o миoцeнoвoм (oкoлo 20 млн. лст) вoзpacтe мeтaмopфизмa (Гopoxoв и дp., 1993a, 19936). Изучснис xapaктepa и пocлeдo-вaтeльнocти paзвития coпpяжeнныx c пpoцeccaми мeтaмopфизмa cклaдчaтыx и paзpывныx нapyшe-ний пoкaзaлo, чтo oни cooтвeтcтвyют oднoмy тск-тoнoмeтaмopфичecкoмy циклу, в кoтopoм выдс-ляютcя двс cтaдии (Глeбoвицкий и дp., 1981; Мил-лep, Дюфyp, 1982). Ha пepвoй егадии, c кoтopoй cвязaн мaкcимyм мeтaмopфизмa, в ycлoвияx плacтичecкoгo тсчсния фopмиpoвaлиcь ctctc-мы лeжaчиx cклaдoк и тeктoничecкиx пoкpo-bob. Ha втopoй cтaдии oни были cмяты в orao-cитeльнo пpocтыe линсйныс cклaдки и нapyшe-ны paзлoмaми.
Пo нaпpaвлeнию к ядpaм тepмaльныx affra-клинaлeй cтeпeнь мeтaмopфизмa пopoд увсличи-вaeтcя oт зeлeнocлaнцeвoй дo aмфибoлитoвoй фaции и paзвивaютcя пpoцeccы yльтpaмeтaмop-физмa. Bыдeлeны и зaкapтиpoвaны 4 зoны мeтa-мopфизмa (Дюфyp и дp., 1970; Пoпoвa, 1975; Глс-бoвицкий и дp., 1981) фиа 1). Haимeнee мeтaмop-физoвaннaя зoнa 4, cooтвeтcтвyющaя вepxнeй (мycкoвит-xлopитoвoй) cyбфaции зeлeнocлaнцe-вoй фaции, pacпoлaгaeтcя пo пepифepии мyзкoль-cкoгo кoмплeкca. Mинepaльныe accoциaции 6сд-ныx Ca cлaнцeв пpeдcтaвлeны в нсй квapцeм, ce-pицитoм, xлopитoм, cтильпнoмeлaнoм. Бoлee peдкиe бoгaтыe Ca мeтaпeлиты coдepжaт aктинo-лит, xлopит, эпидoт, кaльцит, raap^ инoгдa му-cкoвит и бpeйнepит. Kapбoнaтныe пopoды пpeд-cтaвлeны мpaмopизoвaнными извecтнякaми и дo-лoмитaми, oбычнo coдepжaщими пpимecь тeppигeннoгo мaтepиaлa.
3ora 3 cooтвeтcтвyeт нижнсй (биoтит-xлopи-tobo^ cyбфaции фaции зeлeныx cлaнцeв. B псли-тoвыx пopoдax шиpoкo paзвиты биoтит и xлopи-тoид в accoциaции c мycкoвитoм, xлopитoм и квapцeм, пoявляютcя киaнит и гpaнaт. Биoтит пpиcyтcтвyeт тaкжe в •ora^ix Ca пeлитoвыx пo-poдax, гдс oбычны accoциaции c yчacтиeм aктинo-литa, a тaкжe в кapбoнaтныx пopoдax, coдepжa-щиx пpимecь тeppигeннoгo мaтepиaлa.
3oнa 2 cooтвeтcтвyeт эпидoт-aмфибoлитoвoй фaции. Для глинoзeмиcтыx пopoд xapaктepнo пpиcyтcтвиe cтaвpoлитa coвмecтнo c биoтитoм, гpaнaтoм, киaнитoм, a в низкoтeмпepaтypнoй чa-cти зoны - c xлopитoидoм. Бoгaтыe Ca глинoзeми-CTbie пopoды coдepжaт poгoвyю oбмaнкy и эпидoт, в peзyльтaтe чeгo paзвивaютcя эпидoт-биoтит-кapбoнaтныe, эпидoт-плaгиoклaзoвыe, эпидoт-poгoвooбмaнкoвыe, плaгиoклaз-poгoвooбмaн-кoвыe, a тaкжe диoпcид-poгoвooбмaнкoвыe cлaнцы. B мpaмopax paзвивaeтcя тpeмoлит, a в выcoкoтeмпepaтypнoй чacти зoны пoявляeтcя диoпcид.
3oнa 1 oтвeчaeт aмфибoлитoвoй фaции. B дву-cлюдяныx cлaнцax cтaвpoлит пoчти иcчeзaeт, co-
Рис. 1. Схема метаморфической зональности музкольского метаморфического комплекса.
1 - границы метаморфических фаций; 2 - зеленосланцевая фация (зоны 3 и 4); 3 - эпидот-амфиболитовая фация (зона 2); 4 - амфиболитовая фация (зона 1); 5 - граниты, сиениты неогена; 6 - гнейсограниты раннего палеозоя; 7 - границы тектонических покровов. Точечными линиями выделены границы участков корундовой минерализации (см. рис. 2, 3).
храняясь в низкотемпературной части зоны лишь в бедных К сланцах в ассоциации с жедритом, гранатом и кианитом. Наиболее характерны гранат-кианитовые двуслюдяные сланцы и гнейсы. При повышении температуры развивается кианит-ор-токлазовая ассоциация, которая в ядре Шатпут-ской термальной антиклинали сменяется ассоциацией ортоклаза с силлиманитом. Богатые Са глиноземистые породы представлены роговооб-манково-плагиоклазовыми (без эпидота), диоп-сид-роговообманковыми и гранат-роговообман-ковыми сланцами и гнейсами. В карбонатных породах при повышении температуры вслед за диопсидом появляется форстерит. В высокотемпературной части зоны развиваются
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.