ПЕТРОЛОГИЯ, 2011, том 19, № 6, с. 649-672
УДК 549.383:552.11(470.5)
МАНТИЙНЫЕ УЛЬТРАБАЗИТЫ ОФИОЛИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ПОЛЯРНОГО УРАЛА: ПЕТРОГЕНЕЗИС И ОБСТАНОВКА
ФОРМИРОВАНИЯ
© 2011 г. В. Р. Шмелев
Институт геологии и геохимии УрО РАН Почтовый пер., 7, Екатеринбург, 620075, Россия; e-mail: shmelev@igg.uran.ru Поступила в редакцию 29.07.2010 г.
Получена после доработки 15.04.2011 г.
В работе представлены результаты геологического и минералого-геохимического изучения ультра-базитов Полярноуральского пояса офиолитов зоны Главного Уральского разлома. Согласно полученным данным, становление ультрабазитов определялось процессами деплетирования в ходе частичного плавления мантийного вещества, флюидно-магматического преобразования и последующего метаморфизма в различных геодинамических обстановках. В обстановке спрединга над зоной субдукции при частичном (10—25%) плавлении мантийного субстрата были сформированы лерцо-литы и гарцбургиты раннего комплекса. Флюидно-магматическое преобразование сопровождалось массовой рефертилизацией с обогащением пород легкими и средними РЗЭ, а также несовместимыми редкими элементами. Наряду с этим ультрабазиты испытали депироксенизацию (дунитизацию) с образованием дунит-гарцбургитового комплекса в участках и зонах хрупкопластичных деформаций — сначала в спрединговой, а затем и в островодужной обстановке. При последующем перемещении на коровый уровень ультрабазиты претерпели метаморфизм без существенного изменения их геохимической специфики.
ВВЕДЕНИЕ
Ультрабазиты офиолитовых комплексов шовных зон (Урал, Альпы и др.) подобно своим аналогам в структурах океанического дна и ксенолитам в базальтах служат ключом к пониманию природы глубинных тектономагматических процессов, происходящих в мантии на границах литосферных плит (Колман, 1979 и др.). Особую актуальность в настоящее время приобретает комплексное изучение мантийных ультрабазитов с целью реконструкции петрогенезиса и условий (обстановок) их формирования. Активно ведущиеся в последние 10—15 лет работы в этом направлении свидетельствуют о том, что многие ультрабазиты, обычно рассматриваемые в качестве тугоплавкого остатка при плавлении вещества мантии, в действительности могут являться более сложными полигенными образованиями (Parkinson, Pearce, 1998; Godard et al., 2000; Melcher et al., 2002; Niu, 2004 и др.).
Ультрабазитам Уральского складчатого пояса посвящено большое количество публикаций, базирующихся на обширном фактическом материале (Савельева, 1987; Строение..., 1990; Шмелев, 1990, 1991; Савельева, Перцев, 1995; Чащухин и др., 2007 и др.), однако на сегодняшний день единой точки зрения об их формировании не существует. Представляется очевидным, что для изменения сложившейся ситуации необходимы дополнительные исследования, например, подобные ранее проведен-
ным для улырабазитовых массивов Южного Урала ^ауеИеуа й а1., 2002; Spadea й а1., 2003).
В настоящей работе, являющейся по сути продолжением более ранних исследований автора (Шмелев, 1990, 1991), предпринята попытка рассмотреть петрогенетический и геодинамический аспекты формирования ультрабазитов Полярно-уральского офиолитового пояса на основе уточненных геолого-структурных, минералогических и впервые полученных представительных геохимических (ICP-MS) данных.
ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ УЛЬТРАБАЗИТОВЫХ МАССИВОВ
Полярноуральский пояс офиолитов, представленный тремя крупными массивами ультрабазитов и ассоциирующих с ними габбро (массивы Сыум-Кеу, Рай-Из и Войкарский), гранитоидов и вулканитов, контролируется трансрегиональной тектонической структурой, известной как зона Главного Уральского разлома (рис. 1). Массивы ультрабазитов отделяются друг от друга метаморфизованными палеозойскими вулканогенно-осадочными толщами (сланцы, амфиболиты), среди которых присутствуют блоки кристаллического докембрийского (марункеуский и харбейский) фундамента (Петрология..., 1977). О некогда существовавшем структурном единстве ультрабазитов пояса свидетель-
Рис. 1. Тектоническая позиция ультрабазитовых массивов Полярного Урала.
1 — нижнее-среднепалеозойские рифтогенно-бати-альные комплексы (палеоконтинентальный сектор);
2 — метаморфизованные осадочно-вулканогенные палеозойские образования с блоками докембрийско-го фундамента (I — Марункеусский, II — Харбейский, III — Хараматолоусский фрагменты); 3 — палеозойские островодужные вулканогенно-осадочные комплексы Войкаро-Щучьинской мегазоны; 4 — массивы мантийных ультрабазитов (1 — Сыум-Кеу, 2 — Рай-Из, 3 — Войкарский); 5 — габброидный и дунит-клинопироксенитовый комплексы; 6 — гранитоиды; 7 — главные надвиги.
На врезке показано положение Полярноуральского офиолитового пояса (залитый контур).
ствуют цепочки многочисленных тел серпентинитов и габброидов во вмещающих породах.
На западе массивы пояса совместно с метамор-фитами надвинуты на палеозойские осадочные рифтогенно-батиальные комплексы палеоконти-нентального сектора Урала. В подошве надвига фрагментарно отмечаются зоны глаукофановых сланцев и полимиктового серпентинитового меланжа (Петрология..., 1977; Савельева, 1987; Строение..., 1990 и др.). К востоку от ультрабазитов и габбро распространены палеозойские вулканоген-но-осадочные образования Войкаро-Щучьинской мегазоны (Язева, Бочкарев, 1984) и комагматич-ные им интрузивные комплексы (собский, кон-горский) островодужных плагиогранитоидов (см. рис. 1). Положение пород офиолитовой ассоциации в основании (и западнее) островодужного раз-
реза позволяет соотносить их с преддуговыми (Югеагс) образованиями.
Согласно существующим представлениям (Тектоника., 1977), становление офиолитов было связано с раскрытием уральского палеоокеана в раннем палеозое. Наряду с этим, по изотопным данным, установлено, что породы полярноуральских офио-литов могли формироваться в широком возрастном диапазоне — от протерозоя и кембрия (Гурская, Сме-лова, 2003; Савельева и др., 2006; Вахрушева, 2007) до девона (8Иагта е! а1., 1995) включительно.
ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ МАССИВОВ
Строение массивов Полярного Урала (рис. 1, 2) определяется существованием двух главных комплексов пород: раннего — лерцолит-гарцбургитово-го и позднего — дунит-гарцбургитового (Шмелев, 1990), присутствием хромитовых сегрегаций (в том числе, промышленного масштаба), разномасштабными структурами высокотемпературного пластического течения и метаморфизмом (Петрология., 1977; Макеев и др., 1985; Савельева, 1987; Строение., 1990; Реестр., 2000 и др.). Существующие различия обусловлены, главным образом, количественным соотношением основных типов пород, их структурным положением в массивах, а также характером и масштабом метаморфических преобразований.
Массив Сыум-Кеу
Массив располагается в северной части пояса офиолитов, образуя вытянутое в меридиональном направлении тело протяженностью около 50 км и шириной до 12 км. Южнее находится небольшой массив Харче-Рузь субширотного простирания, отделенный узкой полосой пород дунит-клинопирок-сенит-габбрового комплекса (см. рис. 1, 2а). Габбро-иды также слагают обширную область к востоку от массива и фрагментарно присутствуют в его западном обрамлении. Согласно структурным и геолого-геофизическим данным, ультрабазиты занимают в разрезе верхнее, а габброиды нижнее положение. Подобный "обратный" характер стратификации является в целом нетипичным для разрезов офиолитов со стандартным (ультрабазиты в основании) строением. В массиве Сыум-Кеу выделяются два главных комплекса пород (Шмелев, 1991): ранний — лерцолит-гарцбургитовый и поздний — дунит-гарцбургитовый (рис. 2а).
Ранний комплекс представлен преимущественно гарцбургитами с участками диопсидсодержащих гарцбургитов и лерцолитов, занимающими до 40% его площади. Ультрабазиты характеризуются массивным однородным строением, обнаруживая неповсеместно шлировидность (полосчатость) по ориентировке скоплений пироксенов и шпинели. В породах
Рис. 2. Схемы геологического строения ультрабазитовых массивов Полярного Урала (а — Сыум-Кеу, б — Рай-Из, в — Войкарский, северная часть). Составлено по материалам автора и другим источникам (Савельева, 1987; Строение., 1990; Шмелев, 1991; Реестр., 2000).
1 — лерцолит-гарцбургитовый комплекс, 2 — дунит-гарцбургитовый комплекс, 3 — дуниты, 4 — дунит-клинопироксе-нит-габбровый комплекс нерасчлененный, 5 — метаультрабазиты, 6 — полимиктовый серпентинитовый меланж, 7 — нижне-среднепалеозойские шельфовые и континентально-склоновые осадочные образования, 8 — метаморфизован-ные вулканогенно-осадочные толщи палеозоя (?), 9 — докембрийские образования (амфиболиты, гнейсы и др.), 10 — генерализованная ориентировка плоскостных структур, 11 — границы: а — тектонические, б — между комплексами пород, 12 — положение и номера анализированных образцов.
отмечаются редкие согласные и секущие жилы орто-и клинопироксенитов, вебстеритов, а также дунитов, образующих иногда крупные (до 100 м мощностью)
тела. Поздний комплекс сложен отчетливо полосчатыми (директивными) гарцбургитами с выраженной минеральной уплощенностью. Они содержат в зна-
чительном (до 50%) количестве согласные с полосчатостью и секущие ее (в виде штокверка) дунитовые жилы, а также крупные (до 0.5—1.5 км в поперечнике) линзовидные тела. С породами второго комплекса связаны небольшие по масштабам проявления хромитовых руд (Макеев и др., 1985).
Ультрабазиты массива испытали высокотемпературные пластические деформации с образованием крупномасштабных син-антиформных мегаструктур (рис. 2а) и зональный динамометаморфизм. Пространственная совмещенность сильнодеформиро-ванных (порфирокластических, мозаичных) фаций пород с областью дунит-гарцбургитового комплекса свидетельствует о том, что его формирование было сопряжено с заложением зон пластического (хрупко-пластического) течения (Шмелев, 1991).
Массив Рай-Из
Массив представлен крупным (20 х 30 км) тектоническим блоком серповидной (в плане) формы, надвинутым на палеозойские сланцы по мощной зоне полимиктового серпентинитового меланжа (см. рис. 1, 2б). В его южной части ультрабазиты контактируют с образованиями дунит-клинопироксе-нит-габбрового комплекса. В сравнении
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.