Опыт петрохимической реконструкции первичной природы метаморфических пород на примере образований станового комплекса

ОПЫТ ПЕТРОХИМИЧЕСКОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ ПЕРВИЧНОЙ ПРИРОДЫ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОД НА ПРИМЕРЕ ОБРАЗОВАНИЙ СТАНОВОГО КОМПЛЕКСА

В статье рассмотрены особенности петрохимической реконструкции первичной природы глубокометаморфизованных пород на примере метаморфических образований станового комплекса. Установлено, что эти породы первично представляли собой вулканиты базальтового, андезитового и дацитового составов.

Становой метаморфический комплекс объединяет супракрустальные толщи разного состава, а также сопровождающие их интрузивные и ультраметаморфические образования и входит в состав Станового мегаблока, который ограничивает с юга Алданский щит и протягивается в субширотном направлении от бассейна р.Витима на западе до Охотского моря на востоке [1]. Предыдущими исследователями [1, 2] был установлен полифациальный характер метаморфизма станового комплекса и его блоковое строение. Проблема определения возраста метаморфизма станового комплекса до сих пор не решена. Большинство авторов считают метаморфизм станового комплекса ранне-позднеархейским (3150-3350 млн лет [1]). Однако Нутман [5] обнаружил в породах комплекса две группы цирконов, одна из которых имеет возраст 2750 млн лет, а другая 1916-1962 млн лет.

Становой метаморфический комплекс представлен купринской, иликансой и усть-гилюйской сериями [1]. Некоторые исследователи также относят к становому комплексу удско-майскую серию [2]. Автором исследованы лишь образцы пород иликанской серии, которые были отобраны в верховье реки Гилюй. Изученные образцы представлены амфиболитами (в том числе гранатовыми), биотит-амфиболовыми, амфиболовыми, редко амфибол-калиевошпатовыми гнейсами. Более всего распространены биотит-амфиболовые гнейсы. Породы равномерно и прогрессивно метаморфизованы в условиях амфиболитовой фации. Термобарометрическая оценка амфиболсодержащих равновесий позволила определить следующие термодинамические параметры метаморфизма: температура 600 500C и давление 6 0.5 кбар.

Главными минералами изученных пород являются кальциевый амфибол, плагиоклаз, кварц, биотит, гранат и калиевый полевой шпат, из которых первые три встречаются во всех породах. Из акцессорных минералов распространены сфен и апатит. По концентрациям основных петрогенных элементов метаморфические породы изученного разреза станового комплекса отвечают базальтам, андезибазальтам, трахибазальтам, андезитам, трахиандезитам, дацитам и соответствующим интрузивным аналогам (табл. 1). Их также можно сопоставить с граувакками и алевролитами. Содержание SiO2 в них колеблется между 46.22 и 67.65 мас. %, содержание К2O + Na2O между 2.33 и 6.80 мас. %. Реликтовые минералы, а также первичные структуры и текстуры исходных образований в метаморфических породах не сохранились, поэтому в качестве основного метода реконструкции первичной природы изучаемых пород был избран метод реконструкционных петрохимических диаграмм [3, 4, 6].

Однако, необходимо подчеркнуть, что существующие реконструкционные диаграммы имеют большие поля неопределенности. Кроме этого, часть химических компонентов в процессе метаморфизма могла быть подвижной. Х.Р. Роллинсон [7] при исследовании сходных метаморфических пород зеленокаменных поясов Сьерра-Леоне, сравнивая поведение петрогенных элементов с Ti, выяснил, что наиболее инертным при амфиболитовой фации метаморфизма основных пород пояса Нимини кроме Ti являлся Fe и в меньшей степени Al, Mg и P. Предварительная оценка подвижности главных петрогенных компонентов с использованием методики Х.Р. Роллинсона [7] показала, что для пород станового комплекса на диаграмме “оксиды петрогенных элементов - TiO2” хорошо различимые тренды имеют Fe2O3, SiO2 и MgO. Остальные элементы могли быть достаточно подвижны и следовательно менее информативны. Таким образом, ограниченный набор используемых для реконструкции химических элементов и наличие полей неопределенности на реконструкционных диаграммах существенно осложняет получение достоверных результатов.

Рис. 1. Диаграммы для разделения пара- и ортогнейсов по данным: а) Шоу [8], б) Деннена и Мура [4]. Значения DF, Si', SiO2 и Al/Fe смотрите в таблице 1

Однако для средних и кислых пород сначала Денненом и Муром [4], а затем Шоу [8] были разработаны диаграммы, позволяющие исключить области неопределенности. Результаты нанесения на эти диаграммы изученных пород андезитового и дацитового состава (рис. 1) позволяют отнести эти породы к ортогнейсам. Геолого-структурные особенности толщ иликанской серии станового метаморфического комплекса (согласное залегание пород различного состава, наличие слоистости), а также классические представления о природе и строении зеленокаменных поясов говорят в пользу эффузивной первичной природы этих ортогнейсов. Закономерно, следовательно, предположить вулканическое происхождение и основных пород иликанской серии, магматическая природа которых хорошо подтверждается на диаграммах М.А. Мишкина [3]. На диаграмме Дженсена (рис. 2) исследованные породы попадают в поля коматиит-толеитовой (17 образцов) и известково-щелочной (9 образцов) серий вулканических пород.

Дополнительным доказательством вулканической природы исследуемых метаморфических пород является кучное расположение точек в поле известково-щелочных базальтов и толеитов островных дуг на диаграмме Пирса (рис. 3). Лишь точки двух образцов (ОГ-15-1 и ОГ-17) попадают в поле внутриплитных базальтов.

Вторая диаграмма Пирса, позволяющая разделять толеиты островных дуг и известково-щелочные базальты, к сожалению не дает удовлетворительной дискриминации и подтверждает низкую информативность калия для реконструкционных построений, как весьма подвижного компонента. Нельзя исключить и такого предположения, что часть исследуемых образцов имела туфовую природу, а туфы, как известно, сравнительно легко подвергаются низкотемпературным метасоматическим изменениям, вызывающим перераспределение в них щелочей. Во-вторых, возможно первичные вулканиты станового комплекса имеют существенную разницу в возрасте (образования, но не метаморфизма), несмотря на их пространственно близкое положение в разрезе метаморфического комплекса и формировались на различных этапах магматической деятельности. Вторая причина кажется более вероятной в связи с тем, что два образца (ОГ-15-1 и ОГ-17) имеют сходные с внутриплитными базальтами содержания инертных Fe2O3 (общ) и TiO2 и их закономерно считать более поздними, излившимися на более развитой коре. Высококалиевый и высокотитанистый образец ОГ-10-1, который не нашел себе места на диаграммах, мог быть дайковым образованием или первично являлся сильно дифференцированным базальтом.

Таким образом, метаморфические породы станового комплекса, вероятно, первично представляли собой вулканические породы (туфы, лавы, дайки) составов базальт-андезит-дацит, изливавшиеся на различных стадиях магматической деятельности и не являющиеся продуктами единой петрохимической серии пород.

Литература

Dennen W.H., Moore B.R. Chemical definition of mature detrial sedimentary rocks // Nat. Phys. Sci. 1971. V. 234. P. 127-128.

Nutman A.P., Chernyshev I.V., Baadsgaard H., Smelov A.P. The Aldan Shield of Siberia, USSR: the age of its Archaen components and evidence for widespread reworking in the mid-Proterozoic // Precambrian Research, V. 54, 1992, P. 195-210.

Pearce J.A. Statistical analysis of major element patterns in basalts // J. Petrol. 1976. V. 11. Part 1. P. 15-43.

Rollinson H.R. The geochemistry of mafic and ultramafic rocks from Archaean greenstone belts of Sierra Leone // Mineral. Mag. 1983. V. 47. P. 15-43.

Shaw D.M. The origin of the Apsley gneiss, Ontario // Can. J. Sci. 1972. V. 9. P. 18-35.

Карсаков Л.П. Раннедокембрийские комплексы в структуре Восточной Азии // Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора геол.-мин. наук. Хабаровск, 1995. 88 с.

Козырева И.В., Авченко О.В., Мишкин М.А. Глубинный метаморфизм позднеархейских вулканогенных поясов. М.: Наука, 1985. 165 с.

Мишкин М.А. Метаморфизм в зоне перехода от Азиатского континента к Тихому океану. М.: Наука, 1981. 196 с.