ГЕОТЕКТОНИКА, 2008, № 6, с. 3-24
УДК 551.24.05:551.721.732(99-11)
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ И ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ ВОСТОЧНОЙ АНТАРКТИДЫ В ПРОТЕРОЗОЕ - РАННЕМ ПАЛЕОЗОЕ
© 2008 г. Е. В. Михальский
Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана (ВНИИОкеангеология), 190121, Санкт-Петербург, Английский пр., д. 1 Поступила в редакцию 18.06.2007 г.
В статье обобщены геологические, геохимические и изотопные данные (U-Pb по циркону и Sm-Nd по валовым составам пород) для протерозойских и раннепалеозойских геологических комплексов, развитых в различных регионах Восточной Антарктиды. Намечены главные рубежи тектонотер-мальной и магматической деятельности и составлена пространственно-временная схема корреляции этих событий между различными регионами. Палеопротерозой характеризуется как период рифтогенеза в пределах блоков архейского заложения, их частичной мобилизации и мощного формирования нового вещества земной коры на обширном пространстве, занимаемом современной Восточной Антарктидой. В большинстве районов это вещество было неоднократно переработано на последующих этапах развития (1800-1700, 1100-1000, 550-500 млн. лет). На некоторых участках выявлены комплексы мезопротерозойских ювенильных пород (1500, 1400-1200, 1150-1100 млн. лет), возникших в конвергентных надсубдукционных геодинамических условиях. Об этом свидетельствует развитие базальт-андезитовых или тоналит-гранодиоритовых ассоциаций с характерными геохимическими особенностями пород. Эволюцию протерозойских областей Восточной Антарктиды можно интерпретировать как цикл Вильсона с деструкцией архейского мегаконтинента на рубеже 2250 млн. лет назад и окончательным закрытием вторичных океанических бассейнов к рубежу 1000 млн. лет назад. Мезопротерозойские области образуют краевой вулкано-плутониче-ский пояс, в составе которого выделяются три разновозрастные провинции, отражающие последовательную аккрецию террейнов, развивавшихся на интервалах 1500-1150, 1400-950 и 11501050 млн. лет. Неопротерозойско-раннепалеозойская тектономагматическая деятельность проявлена неравномерно. В некоторых регионах материка она выражена пластическими деформациями, метаморфизмом гранулитовой фации и постколлизионным магматизмом, в других регионах она проявлена слабым термальным воздействием и анорогенным магматизмом. Эндогенная эволюция метаморфических комплексов, протекавшая по модели изотермической декомпрессии, и "внутрип-литный" характер гранитоидов свидетельствуют о коллизионной природе раннепалеозойской тектономагматической деятельности.
ВВЕДЕНИЕ
Восточная Антарктида традиционно выделялась как древняя платформа, сложенная преимущественно архейскими метаморфическими комплексами, испытавшими рекуррентную тектономагма-тическую активизацию на протерозойских этапах развития [1]. В коренных выходах вскрыты почти исключительно структурно-вещественные комплексы нижнего структурного яруса фундамента, а комплексы верхнего структурного яруса (троговые образования мезо- или неопротерозойского возраста) обнаружены лишь на отдельных участках [2, 20]. Это позволяет рассматривать экспонированную часть Восточной Антарктиды как кристаллический щит. Предполагается, что чехольные образования рифейского, дорифейского или фанерозой-ского возраста развиты на некоторых подледных пространствах [2], поэтому использование ниже термина "Антарктический щит", имея в виду, преж-
де всего, прибрежные экспонированные районы, является в значительной степени условным.
ИЬ-8г и и-РЬ исследованиями установлено, что Антарктический щит состоит из сравнительно некрупных ядер архейской стабилизации (кратоны) и обширной области протерозойского тектогенеза, испытавшей метаморфизм преимущественно гранулитовой фации, анатексис и мощные пластические деформации на "гренвильском" рубеже (~1000 млн. лет назад) ([3] и ссылки в этой работе). Некоторыми авторами эта область рассматривается как единый подвижный пояс полициклического развития [1]. При этом вещество подвижного пояса понималось как глубоко и неоднократно переработанная земная кора архейского возраста. В течение 1990-х годов были выполнены структурно-геологические и многочисленные И-РЬ изотопно-геохронологические исследования, указывающие на метаморфизм гранулитовой фации, мощные пластические деформации и внедрение разнообразных
гранитоидов в венде-кембрии (570-500 млн. лет назад) [53, 73]. Одновременно с развитием представлений о формировании суперконтинентов докембрия стала преобладать концепция "орогенической" (аккреционно-коллизионной) природы как позднеме-зопротерозойских "гренвильских" ([32] и др.), так и неопротерозойско-раннепалеозойских "панафриканских" ([73] и др.) тектонических процессов в Антарктиде. Некоторыми авторами предполагается окончательное формирование Восточной Антарктиды только на рубеже протерозоя и палеозоя в результате коллизии нескольких литосферных блоков [27, 38]. Однако, большинством исследователей геологические тела и породные ассоциации рассматривались как метаморфические комплексы [19], а их первичный вещественный состав специально не изучался, и геодинамический анализ не выполнялся. При этом наибольшее внимание уделялось архейским образованиям, среди которых наиболее исследованным оказался так называемый нейпирский высокотемпературный комплекс Земли Эндерби [5, 19], а изучение протерозойских пород и процессов имело подчиненное значение.
Данная работа призвана, в некоторой мере, заполнить этот пробел и, на базе анализа и обобщения геологических, геохронологических и геохимических данных, выполнить реконструкцию условий становления магматогенных структурно-вещественных комплексов, определить рубежи тектономагматической деятельности и предложить новую модель формирования и эволюции земной коры Восточной Антарктиды в протерозое и раннем палеозое. Архейские комплексы требуют отдельного специального рассмотрения, что не входит в задачу данного исследования. Кроме того, за рамками остаются неопротеро-зойско-раннепалеозойские геологические комплексы Трансантарктических гор, которые географически находятся на территории Восточной Антарктиды, но в тектоническом плане относятся к самостоятельной росской складчатой системе, обрамляющей Антарктический щит со стороны Тихого океана [1, 2].
В работе использована обширная аналитическая база, включающая свыше 250 датировок горных пород и-РЬ методами по циркону, более 500 8ш-№ анализов, более 2000 силикатных химических анализов и около 1000 анализов на микроэлементы. Большая часть материалов имеет литературное происхождение или получена в порядке обмена научной информацией с зарубежными специалистами.
ГЛАВНЫЕ ЧЕРТЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ И ЭТАПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ
Накопленные к настоящему времени изотопно-геохронологические данные, подробный обзор ко-
торых представлен в работе [12], позволяют существенно уточнить временные рамки главных тек-тономагматических процессов, проявленных в различных регионах материка, и составить схему размещения разновозрастных тектонических провинций (рис. 1). Возраст этих процессов установлен по данным многочисленных U-Pb анализов циркона из плутонических или метаморфизован-ных магматических пород (преимущественно методом SIMS SHRIMP), выполненных в различных зарубежных и отечественных лабораториях. В последние годы зарубежными исследователями проводятся специальные U-Pb исследования обломочного циркона в метаморфических толщах. Однако этих данных пока не достаточно для уверенного выделения разновозрастных осадочных формаций и изучения особенностей их состава. На рис. 2 представлена гистограмма распределения опубликованных датировок внедрения вулканитов, габ-броидов, до- и синкинематических гранитоидов, а также метаморфизма, как правило, сопровождающего внедрение гранитоидов и мощные пластические деформации. На гистограмме не учтены датировки посттектонических гранитоидов и дайковых комплексов основного состава. Поскольку различные регионы Восточной Антарктиды геохроноло-гически изучены крайне неравномерно, эта гистограмма не может отражать реальных масштабов проявления геологических событий того или иного возраста, но позволяет установить рубежи тектономагматической деятельности. В большинстве случаев датированные породы и процессы относятся к завершающим, структурообразующим фазам тектогенеза, так как наиболее ранние фазы далеко не всегда проявляются U-Pb систематиками. Для оценки максимального возраста тектономагматической активности и ранних процессов генерации вещества земной коры используется модельный Sm-Nd возраст (TDM), устанавливающий время отделения первичного вещества земной коры от деплетированной мантии [35]. Имеющиеся для горных пород Восточной Антарктиды данные обобщены в [16]. В этой работе показано, что модельные возрасты TDM, как правило, намного превышают возраст магматической деятельности, зафиксированной U-Pb методом по акцессорным минералам. Преимущественное несовпадение Sm-Nd модельных и U-Pb возрастов по циркону указывает на относительную редкость ювенильных структурно-вещественных комплексов в составе кристаллического щита Восточной Антарктиды или на возникновение их протолитов из мантийных или нижнекоровых субстратов, в некоторой степени обогащенных литофильными элементами (в том числе легкими редкоземельными, ЛРЗЭ) в результате предшествующей эволюции. Гистограмма распределения значений модельного возраста представлена на рис. 3. При построении этой гистограммы учтено только 5-10 образцов из каждо-
Рис. 1. Схема тектонического строения Восточной Антарктиды
1-8 - нижний структурный этаж: 1 - область архейской стабилизации (кратоны); 2 - область палеопротерозойской стабилизации: а - около 2100, б - 1700-1800 млн. лет назад; 3 - области мезопротерозойского развития: а - 15001150 млн. лет; б - 1400-950 млн. лет; в - 1150-1050 млн. лет; 4-6 - области тектономагматической переработки: 4 -мезопротерозойская переработка палеопротерозойских пород; 5 - неопротерозойская переработка мезопротерозой-ских пород; 6 - раннепалеозойская переработка мезопротерозойских пород: а
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.