Введение к работе
Актуальность темы. Крупнейший на Урале Верхисетский гранитоиднын массив является классическим примером тоналпт-гранодиоритовых формаций окраинно-континенталъных областей. Хорошая изученность массива дает возможность более детально рассмотреть вопросы, касающиеся источника, условий и механизма образований таких гранитоидов. Тема является актуальной в свете происхождения тоналит-гранодиоритовых формаций окраинно-континентальных областей.
. Целью и задачами работы было определить последовательность формирования массива, дать петролого-геохимическую характеристику возрастного ряда пород; определить абсолютный возраст каждой из выделенных серий; реставрировать основные условия петрогенезиса гранитоидов Верхисстского батолита.
Научная новизна. В истории формирования Верхисетского батолита выделено два крупных этапа. На протяжении первого (D3-C1) произошло формирование трех существенно гранодиоритовых серий, петролого-геохимические особешгости которых позволяют связывать их с процессами субдукции. Второй этап, в течение которого произошло образование гранитов аягской серии, относится к ранней перми, когда Урал уже вступил в стадию континентальной коллизии. Разрыв во времени формирования гранодиоритовых серий и гранитов составляет не менее 40 млн. лет.
Показано, что граниты аятской серии отличаются по геохимическим и минералогическим характеристикам от гранитов палеоконтинентальных зон (Мурзинского, Джабыкского и других массивов) и сформировались на ином субстрате, чем последние.
Доказана магматическая природа эпидота в гранитоидах, что является важным доказательством их кристаллизации из богатых водой магм.
Установлена латеральная геохимическая зональность в пределах Верхисетского массива, выраженная в том, что с запада на восток в породах главной интрузивной фазы каждой серии (Si02=62,5-67,5 вес. %) возрастают содержания таких редких элементов (РЭ), как Sc, Та, РЗЭ, U, Rb, Th, La, Be, Cr, Nb, Co, Yb, Eu, Ba, уменьшаются величины K/Rb, Nb/Ta, Ba/La отношений, увеличивается La/Yb отношение.
Установлен ряд некогерентности для накапливающихся редких элементов в гранитоидах Верхисетского массива, который имеет следующий вид: Sc, Та, Pb, U, Rb, Th, La,. Be, Cr, Nb, Co, Yb, Eu, Ba. Элементы расположены по мере убывания степени некогерентности.
Рассмотренная геохимическая зональность Верхисетского батолита является частью общей зональности гранитоидов окраинно-континенталыюй зоны и,
следовательно, можно говорить об единой зональности на всех уровнях: в рамках одной серии, массива и зоны в целом.
Практическое значение. Установленные геохимические и минералогические характеристики гранитоидов Верхисегского массива могут быть использованы для распознавания геодинамических условий формирования гранитоидов окраинно-кошинентального типа в более сложных и неясных геотектонических обстановках. Магматический эпидот, присутствующий во всех разновидностях пород Верхисстского массива, может быть индикатором Р-Т условий образования пород - в интервале давлений 4-8 кбар, при температуре 600-800С и содержании воды в расплаве более 4%. Эти данные могут быть использованы при геологическом картировании масштабов 1: 200 000, 1: 50 000 для типизации, фациалыюго и формационного анализа гранитоидов, а также для определения геодинамического режима их формирования.
Основные защищаемые положения.
1. Верхисетский гранитоидный батолит состоит из 4 последовательно
внедряющихся серий: тоналит-трондьемитовой таватуйской, низкокалиевой тоналит-
гранодиоритовой северской, калий-натриезой тоналит-гранодиоритовой исетской и
адамеллит-грапитной аятской, каждая из которых имеет присущие ей петро- и
геохимические характеристики, которые сходны с параметрами пород современных и
мезозойских активных континентальных окраин.
По результатам изотопного датирования (Rb-Sr и К-Аг- методы) возраст пород трех ранних гранодиоритовых серий не моложе 320 млн. лет. Нижний рубеж времени их формирования определяется тем, что гранодиориты прорывают вулканогенные толщи позднеэйфельского возраста. Эти данные позволяют заключить, что формирование гранодиоритовых серий укладывается во временные рамки поздний девон - ранний карбон. Граниты аятской серии имеют возраст: 287 млн лет - порфировидная разновидность и 275-276 млн лет - мелкозернистая, что отвечает первой половине пермского периода.
-
Формирование гранитоидов происходило при общем и водном давлении 4-6 кбар и температуре более 700, т. с. в условиях мезо- и абиссальной фаций глубинности.
-
В гранодиоритовых сериях (таватуйской, северской, исетской) Верхисетского массива выявлена четкая геохимическая зональность, выраженная в том, что в породах главной интрузивной фазы каждой серии (Si02=62,5-67,5 вес. %) с запада на восток возрастает содержание таких редких элементов (РЭ), как Sc, Та, РЗЭ, U, Rb, Th, La, Be, Nb, Yb, Eu, Ba, уменьшаются величины K/Rb, Nb/Ta, Ba/La отношений, увеличивается La/Yb отношение.
Эти закономерности проявлены как в рамках отдельной серии, так и по батолиту в целом.
Выявленная латеральная геохимическая зональность гранитоидов Верхисетского батолита, сходная с таковой в современных островных дугах и в мезозойских окрашшо-континентальных образованиях, - свидетельство образования гранитоидов Верхисетского массива в надсубдукциоиных условиях.
Фактический материал, положенный в основу работы, был собран в течение полевых сезонов 1989-1994 г.г. В процессе работ было отобрано более 500 проб, изучено такое же количество шлифов, обработано около 300 химических анализов пород и около 70 - минералов. Спектральные химические анализы пород были сделаны в лаборатории ИГГ УрО РАН рентгенофлюоресцснтным методом на СРМ-18 (аналитик В. И. Власоз), анализы Na20, FeO, п.п.п. были сделаны с использованием стандартных методик (аналитики Г. М. Ятлук, И. И. Неустроева и др.). Микрозондовые определения химического состава около 40 темноцветных минералов были выполнены на приборе JXA-S (операторы В. Г. Гмыра и Л. К. Воронина).
Более 100 анализов пород и 30 - минералов на 40 редких элементов (в т. ч. Rb и Sr) были сделаны методом плазменной спектрометрии (ICP-MS) в Университете Гранада, Испания под руководством профессора Ф. Беа и П. Монтеро.
Апробация работы. Материалы, связанные с темой диссертации, докладывались на заседании Минералогического общества при Горном Свердловском институте, 1993 г., на симпозиумах по международному проекту "Европроба" (1994-1996 г.), геохимических семинарах лаборатории петрологии магматических формаций, на VI Уральском петрографическом совещании.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 7 работ в местной печати, 2 статьи в центральной печати и 2 - в международных журналах; 2 работы находятся в печати.
Объем и структура работы. Текст диссертации состоит из введения, 6 глав, заключения и списка цитируемой литературы (107 названий), включает 71 рисунок, 17 таблиц аналитических данных.