Содержание к диссертации
Введение 4
Фактический материал и методы исследования 7
Глава 1. Геологическая характеристика района исследования 10
Краткий геологический очерк 10
История геологического развития региона 12
Геология центральной части Агинско-Борщевочной структурно-формационной зоны 18
Глава 2. Петрографическая характеристика пород дайкового комплекса
Хангилайского рудного узла 25
Керсантиты 25
Спессартиты 30
Диабазы 34
Долериты 38
Трахидациты и трахириолиты 43
Глава 3. Химический состав породообразующих минералов 54
Слюды 54
Амфиболы 62
Пироксены 68
Полевые шпаты 71
Оценка Р-Т параметров кристаллизации пород дайкового комплекса 77
Керсантиты 78
Долериты 81
Спессартиты и диабазы 83
Трахидациты и трахириолиты 85
Глава 4. Петрохимические особенности пород дайкового комплекса и
плутонических образований Хангилайского рудного узла 88
Глава 5. Геохимия пород дайкового комплекса и плутонических образований
Хангилайского рудного узла 100
Совместимые элементы 100
Несовместимые элементы 105
Спайдерграммы 107
Редкоземельные элементы 112
Глава 6. Изотопио-геохимическая модель формирования редкометапьных гранитов
Хангилайского рудного узла 122
6 Л. Изотопная геохронология 122
Трахириолиты 122
Граниты Хангилайского интрузива 127
Долериты 133
Керсантиты и спессартиты 135
6.2. Реконструкция геодинамических режимов формирования пород
дайкового комплекса и плутонических образований 137
Базальтоиды 137
Лейкократовые породы 146
6.3. Условия формирования редкометальиых гранитов на основе изучения Kb-
Sr, Sm-Nd и U-Pb изотопных систем магматитов Хангилайского рудного
узла 155
Заключение 164
Список использованной литературы 166
Введение к работе
Актуальность исследования. Проблема происхождения рудогенерирующей магмы относится к числу актуальных фундаментальных проблем геологической науки. Для решения этой проблемы исключительно благоприятный материал представляют редкометальные граниты, массивы которых характеризуются дифференцированным строением и промышленной концентрацией редких металлов. В настоящее время магматический генезис редкометальных гранитов не вызывает сомнения. Общепризнано также представление о том, что образование редкометальных гранитов связано с наиболее поздними дифференциатами граиитоидной магмы. Проблему представляет источник магмагенерации, реконструкция условий и механизмов формирования столь специфических по составу магм. Изучение ассоциативных связей редкометальных гранитов с сопряженными интрузивными образованиями и, прежде всего, с дайковым комплексом, наиболее полно отражающим эволюцию расплава, представляет собой важное направление исследований в решении проблемы петрогенезиса редкометальных гранитоидных систем. Природа редкометальных Li-F гранитов по-прежнему остается дискуссионной, несмотря на многочисленные работы по их изучению, в том числе, с привлечением изотопно-геохимического подхода. В настоящее время общепризнан факт присутствия мантийной компоненты в Rb-Sr и Sra-Nd изотопных системах редкометальных гранитов [Пушкарев и др., 1996; Пушкарев и др., 1997; Коваленко и др., 1999; Сырицо, 2002; Костицын и др., 2004]. Это присутствие выражается в относительно низких величинах первичного отношения стронция и, напротив, повышенных, близких к нулевым и даже слабо положительных значениях sNd(T), что не согласуется с общепризнанной их коровой природой. Проблему представляет, каким образом ювеиильный компонент попадает в расплав редкометальных гранитов, какую роль при формировании этих пород играет взаимодействие мантийного и корового вещества и как это взаимодействие происходит: при наследовании субстрата и/или при последующем нарушении изотопных систем в процессе воздействия глубинного энергетического источника, ювенильного вещества. Попытка решить эти проблемы предпринята нами на примере изучения магматизма классического Хангилайского редкометального рудного узла в Восточном Забайкалье, в котором особое внимание уделяется породам дайкового комплекса. В силу условий кристаллизации дайки лучшим образом отражают исходный состав расплава, для них характерна дискретность проявления, отражающая этапность развития магматизма и широкие вариации составов.
Основные цели и задачи исследования. Целью настоящего исследования является построение изотопно-геохимической модели формирования редкометальных
гранитов на основе изучения всей совокупности интрузивных и субэффузивных образований в пределах Хангилайского редкометального рудного узла и, прежде всего, пород дайкового комплекса, уникального по разнообразию пород и длительности формирования.
Для этого были поставлены следующие задачи:
изучение петрографии, минералогии и геохимии пород дайкового комплекса и плутонических образований Хангилайского рудного узла;
оценка условий кристаллизации пород на основе анализа состава породообразующих и акцессорных минералов;
определение их возраста на основе изучения Rb-Sr изотопной ситемы в породообразующих минералах и U-Pb изотопной системы в цирконах;
оценка характера ассоциативных связей редкометальных гранитов с породами всей совокупности интрузивных образований модельного рудного узла;
построение изотопно-геохимической модели происхождения редкометальных магм на основе изучения закономерностей распределения широкого круга индикаторных петрогенньгх, редких и рассеянных элементов и особенностей первичного изотопного состава Sr и Nd.
Научная новизна. Настоящая работа представляет собой первую попытку решения проблемы происхождения редкометальных гранитов на основе изучения изотопно-геохимической системы всей совокупности пород и, в первую очередь, пород дайкового комплекса в пределах классического редкометального рудного узла: 1 -впервые изучен состав пород дайкового комплекса и оценен возраст их формирования на основе изучения Rb-Sr изотопной ситемы в породообразующих минералах и U-Pb изотопной системы в цирконах; 2 - U-Pb датирование по цирконам, впервые выполненное для пород Хангилайского интрузива, окончательно утвердило возраст и синхронность формирования Хангилайского и Орловского массивов - 139,9±1,7млн.лет; 3 - оценены составы субстрата, соответствующие различным геодинамическим режимам формирования и Р-Т условия кристаллизации как плутонических, так и пород дайкового комплекса в пределах модельного редкометального рудного узла; 4 - на основе совокупности полученных данных (петро-геохимические особенности пород, результаты датирования на основе Rb-Sr и U-Pb изотопных систем, а также исследований Rb-Sr и Sm-Nd изотопных систем) впервые обоснована изотопно-геохимическая модель формирования конкретной интрузивной системы, завершающейся образованием редкометальных гранитов.
Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы на этапе проведения поисково-съемочных работ, при разработке и корректировке легенд магматизма. Выявленные мииералого-геохимические особенности состава пород дайкового комплекса, характерные для модельного рудного узла, могут быть использованы при оценке перспективности площадей на редкометальное оруденение, и особенно при поисках невскрытых куполов рудоносных редкометальных гранитов. Результаты исследований используются в курсах лекций по геохимии редких элементов и изотопной геохимии на геологическом факультете СПбГУ.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации представлялись автором на ряде молодежных конференций: памяти К.О. Кратца «Геология и геоэкология Европейской России и сопредельных территорий» (С-Петербург, 2004); XXI Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика», (Иркутск, 2005); «Ломоносов-2005» (Москва, 2005). На Международных конференциях: «Минералогические музеи» (С-Петербург 2002, 2003); "Meiallogeny of the Pacific Northwest: Tectonics, Magmatism and Metallogeny of Active Continental Margin" (Владивосток, 2004); "General Assembly of the European Geosciences Union" (Vienna, 2005); Международном петрографическом совещании «Петрология в XXI веке» (Апатиты, 2005).
По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, включающих статьи и тезисы.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (номера проектов: 03-05-65293, 04-05-79188, 05-05-64878, 05-05-79114), ФЦП «Интеграция» (№ Е0Ш/01; № А-0148, 2002-2007г.г.), а также персональной стипендии Правительства РФ №3645.
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору Людмиле Федоровне Сырицо за помощь, своевременную поддержку и внимание. Неоценимую помощь при выполнении работы оказали д.х.н. Л.К. Левский (ИГГД РАН), д.г-м.н, Л.П. Никитина (ИГГД РАН), К.Г-М.Н. В.М. Саватенков (ИГГД РАН), н.с. Л.В. Абушкевич (ЗабНИИ). Глубокую благодарность автор выражает сотрудникам кафедр: геохимии СПбГУ: к.г-м.н. А.В. Сергееву, к.г-м.н. Г.Н. Гончарову, к.г-м.н. Е.В. Баданиной; общей геологии СПбГУ:
д.г-м.н. Г.С. Бискэ; петрографии СПбГУ: д.г-м.н. [Г.М.Саранчиной], к.г-м.н. В.В. Иваникову; минералогии СПбГУ: к.г-м.н. Ы.И. Пономаревой, а также сотрудникам НИИ Земной Коры СПбГУ: д.х.н. Ю.П. Костикову, к.г-м.н. С.С. Потемину, с.н.с. Е,В. Волковой, с.н.с. В.В. Михайлову, О.С. Павловой за плодотворные беседы и консультации по теме работы, своевременную помощь и поддержку. Особую благодарность автор
выражает декану геологического факультета СПбГУ И.В. Булдакову, а также Л.К. Левскому и В.М. Саватенкову (ИГГД РАН) за неоценимую помощь в создании лаборатории химической пробоподготовки для изотопных исследований. Автор глубоко признателен к.г-м.н. Б.А. Гайворонскому (ЗабНИИ) за предоставленную геологическую документацию по объекту исследования, н.с. С.А. Абушкевичу, к.г-м.н. Ю.Г. Саитову
(ЗабНИИ), В.Ы. Павлыку, С.Ы. Пехтереву, [Л.ПСтарухиной| (ФГГУП «Читагеолсъемка), Б.А. Завьялову, В.Н. Чубакову, В.А. Лаврушину (Орловский ГОК) за помощь в организации и поведении полевых работ 2001, 2002, 2004г.г. Значительное содействие при проведении аналитических исследований оказали к.г-м.н. Е.С. Богомолов (ИГГД РАН), Ю.Л. Крецер (лаборатория микроанализа «КИРСИ» РИАН им. Хлопина), к.г-м.н. СВ. Пресняков (Центр изотопных исследований ВСЕГЕИ), Л.А. Тимохина, И.И. Храмцова (СПбГУ). Автор выражает всем глубокую признательность и благодарность.
