Содержание к диссертации
Введение
1. Геологическое строение района тикшеозерского зеленокаменного пояса 8
1.1. Основные черты строения Карельской ГЗО и Беломорского МП 8
1.2. Геологическое строение района Тикшеозерского зеленокаменного пояса 13
1.3. Метаморфизм и метасоматоз в восточной части Балтийского щита. 29
1.3.1. Метаморфизм 29
1.3.2. Метасоматоз 33
2. Районы детальных исследований 39
2.1. Район г. Хизовара 39
2.1.1. Геологическое строение участка «Малый карьер» 42
2.1.2. Геологическое строение участка «Большой карьер» 46
2.1.3. Геологическое строение участка «Фукситовый» 50
2.1.4. Тела метасоматитов вне детальных участков 52
2.1.5. Петрографическое описание пород тикшеозерской серии 53
2.1.6. Петрографическое описание метасоматических пород 57
2.1.7. Последовательность образования метасоматитов района г. Хизовара 70
2.2. Район г. Шаривара 77
2.2.1. Геологическое строение и метасоматическая зональность 78
2.2.2. Петрографическое описание метаморфических пород 80
2.2.3. Петрографическое описание метасоматитов 82
2.2.4. Последовательность образования метасоматитов района г. Шаривара 88
2.3. Район г. Винчаи оз. Степанова 92
2.3.1. Геологическое строение Южно-винченского участка 94
2.3.2. Прочие тела метасоматитов Винченской структуры 97
2.3.3. Петрографическое описание пород субстрата 101
2.3.4. Петрографическое описание метасоматических пород 105
2.3.5. Последовательность образования метасоматитов на Южно-Винчанском участке 121
2.3.6. Петрохимическая характеристика развития метасоматитов на Южно-Винчанском участке 129
2.3.7. Особенности образования метасоматитов Винченской структуры 135
3. Особенности структурного положения метасоматитов 140
3.1. Структурные элементы в метасоматитах 141
4. Геохимическая специализация метасоматитов тикшеозерского зкп 155
4.1. Зоны сульфидизации в метасоматитах 155
4.2. Геохимическая специализация метасоматитов 160
5. Корреляция метасоматитов тикшеозерского ЗКП ... 176
5.1. Определение возраста метасоматитов 176
5.2. Корреляция метасоматитов 202
Заключение 210
Список литературы 213
- Геологическое строение района Тикшеозерского зеленокаменного пояса
- Петрографическое описание пород тикшеозерской серии
- Петрографическое описание метасоматических пород
- Геохимическая специализация метасоматитов
Введение к работе
Данная работа посвящена изучению метаморфических и метасоматических пород в Тикшеозерском зеленокаменном поясе (Северная Карелия, Балтийский щит). В этом районе широко развиты среднетемпературные метаморфические и метасоматические образования, исследование которых позволяет определить общую последовательность эндогенных процессов данного региона.
Актуальность темы. Тикшеозерский зеленокаменный пояс (ЗКП) имеет сложное строение, обусловленное длительной историей развития и неоднократно проявленным региональным метаморфизмом. Метаморфизм сопровождают метасоматические образования, которые распространены на значительной площади региона. В последнее время проблема изучения метасоматитов в этом регионе стала особо актуальной в связи с определением особенностей геологического развития данного региона, а также присутствием в метасоматитах разнообразных полезных ископаемых, в том числе благороднометальной минерализации и неметаллических полезных ископаемых (кианит, гранат). Для изучения были выбраны Хизоварская и Винченская структуры, в пределах которых установлены многочисленные проявления метасоматических пород.
Изучению этих структур и метасоматоза в Тикшеозерском ЗКП посвящены работы П. Я. Азимова, Б. Ю. Астафьева, А. М. Ахмедова, С. А. Бушмина, А. С. Воинова, О. А. Воиновой, О. И. Володичева, В. А. Глебовицкого, Л. В. Кулешевич, Н. И. Московченко, С. И. Турченко, В. Н. Кожевникова, М. А. Корсаковой, Б. В. Петрова, Н. А. Румянцевой и многих других исследователей.
Цель работы: Изучение состава и условий образования, а также региональная корреляция метасоматитов, выделяющихся в районах исследования в пределах Тикшеозерского зеленокаменного пояса и определение их геохимической специализации.
Основные задачи исследования: 1) описание и выделение петрографических разновидностей метасоматитов и пород субстрата; 2) выделение фаций метасоматитов и этапов их формирования; 3) определение структурного положения метасоматитов; 4) определение возраста метасоматитов и их региональная корреляция; 5) определение геохимической специализации метасоматических фаций.
Фактический материал и методы исследования. В основу диссертационной работы положен материал, полученный автором в составе экспедиций ВСЕГЕИ в 2007-2008 гг. под руководством О. А. Воиновой, Б. Ю. Астафьева и в составе экспедиции ИГГД РАН в 2009 г. под руководством П. Я. Азимова. В ходе них были изучены тела метасоматитов на детальных участках в районе г. Винча, оз. Степанова, г. Хизовара, г. Шаривара. Фактическим материалом для работы послужило: более 300 прозрачных и прозрачно-полированных шлифов, 100 геохимических и 4
геохронологические пробы. Пробы анализировались в ЦЛ ФГУП «ВСЕГЕИ» атомно-абсорбционным, атомно-эмиссионным с индуктивно-связанной плазмой (ICP AES), рентгено-спектральным флуоресцентным (силикатным), приближённо-количественным спектральным методами, с определением содержаний золота, серебра и платиноидов. Геохронологическое датирование осуществлялось U-Pb методом по цирконам (SHRIMP-II). Научная новизна.
-
В Тикшеозерском ЗКП уточнен возраст процессов метасоматоза и на основании петрографических исследований и локального U-Pb датирования по цирконам они объединены в единый хизоварский комплекс регионально проявленных метасоматитов.
-
Уточнен минеральный состав метасоматитов, выделены их фации, определены особенности их геологического положения.
3. Определена геохимическая специализация метасоматитов.
Установлена благороднометальная специализация зон сульфидизации в
составе метасоматического комплекса.
Защищаемые положения:
1. В составе хизоварского метасоматического комплекса
преобладают среднетемпературные метасоматиты, относящиеся к ранним
кислотным (гранат-роговообманково-кварцевые, гранат-ставролит-
кварцевые, кианит-кварцевые), основным (гранат-роговообманковые,
роговообманково-антофиллитовые, кварц-биотит-гранатовые) и поздним
кислотным (слюдисто-кварцевые) фациям.
-
В Тикшеозерском ЗКП зоны распространения метасоматитов хизоварского метасоматического комплекса локализованы преимущественно в участках наиболее сложного и разнообразного по составу разреза пород субстрата, в местах резкого изменения ориентировки складчатых структур, флексурных изгибах, в узлах пересечения разнонаправленных дизъюнктивов субмеридиональных и субширотных направлений.
-
Метасоматиты имеют более поздний (свекофенский) возраст образования относительно средне- и позднелопийских пород субстрата. Для ранних кислотных фаций 1876±21 млн. лет, для поздних кислотных фаций 1867±13 млн. лет, для основных фаций 1769±23 млн. лет.
-
Благороднометалльная минерализация приурочена к зонам сульфидизации, локализованным в кислотных и основных фациях метасоматитов.
Практическая значимость работы. Установленые основные закономерности образования метасоматитов Тикшеозерского ЗКП могут быть использованы при металлогенических и геодинамических исследованиях, а также при картировании различного масштаба. Установлены закономерности геохимической специализации различных фаций метасоматитов. Это позволяет оценить прогнозные ресурсы благороднометальной минерализации категории Рз данного региона.
Достоверность результатов исследования определяется
использованием аналитических данных, полученных по сертифицированным
методикам в аккредитованных Центральной лаборатории и Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ.
Публикации и апробация работы.
По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе две статьи в журнале, входящем в перечень ВАК. Основные положения работы и результаты исследований докладывались на конференциях в России и за рубежом: XIX и XXI всероссийская конференция молодых ученых памяти чл.-корр. АН СССР проф. К.О. Краща (2008, 2010), I международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов посвященных памяти академика А. П. Карпинского (2009), Международной конфенернции, повященной памяти В. Е. Хаина (2011), The 4-th international scientific conference of young scientists and students “Earth sciences new approaches and achievements” (Baku, 2011), Современные проблемы магматизма и метаморфизма (СПбГУ, 2012).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Содержит 110 страниц текста, 110 рисунков, 22 таблицы и 1 таблицу в приложении. В списке литературы 81 наименование.
Геологическое строение района Тикшеозерского зеленокаменного пояса
Карельская гранит-зеленокаменная область (Карельская ГЗО) с северо-востока обрамляется Беломорским метаморфическим поясом, с юго-запада - Ладожским поясом (рис. 1). Особенностью развития Карельской ГЗО является сравнительно ранняя тектоническая стабилизация и редуцированное развитие поздних (протерозойских) эндогенных процессов, в связи с чем эта территория рассматривалась как кратон или стабильный массив (Харитонов, 1966), а позднее была определена как Карельская гранит-зеленокаменная область (Горлов, 1975).
На территории Карельской гранит-зеленокаменной области выделяют Парандовско-Тикшеозерский, Гимольско-Костомукшинский, Ведлозерско Сегозерский, Южно-Выгозерский, Сумозерско-Кенозерский и пр. лопийские зеленокаменные пояса (ЗКП) (Ранний докембрий…, 2005), разделенные гнейсо-гранитными ареалами. Зеленокаменные структуры на современном уровне эрозионного среза образуют прерывистые цепочки, маркирующие общее простирание поясов. В метам орфизованных отложениях ЗКП преобладают вулканиты основного-среднего состава и терригенные осадки, в подчиненных количествах присутствуют коматииты, кислые вулканиты и кремнистые осадки. Они прорываются разновозрастными интрузивными комплексами основных пород и гранитоидов (Ранний докембрий…, 2005). Многими исследователями отмечается не менее двух этапов развития ЗКП и, соответственно, два периода структурно-метаморфических преобразований, разделенных формированием конгломератов и внедрением интрузий габбро диоритов (Кожевников, 1992; Кратц, 1978). Они, по-видимому, соответствуют ранне- и позднелопийским этапам, выделенным Ю.В.Миллером (1988), в ходе которых происходило формирование крупных линейных складок, а затем перестройка ЗКП с формированием глыбово купольных структур и зональным метаморфизмом.
Особо следует отметить, что наряду с ЗКП ряд исследователей выделяет сланцевые (или парагнейсовые) пояса, в которых вулканиты практически отсутствуют (Корсакова, 1993). Происхождение этих пород не вполне ясно, поскольку они вряд ли являются возрастными аналогами вулканогенных образований, распространенных в позднем архее, по-видимому, практически на всей территории гранит-зеленокаменной области (Миллер, 1988).
Комплекс основания представлен гнейсо-гранитными ареалами, в состав которых входят различные гранито-гнейсы, плагиограниты и трондъемиты. Огнейсованные гранитоиды этой группы пользуются площадным распространением и слагают большую часть гнейсо-гранитных ареалов фундамента. Они слагают отдельные блоки в пределах Карельской ГЗО (одним из таких блоков является Пяозерский блок в ее северной части). В большинстве случаев они преобразованы наложенными деформациями и метаморфизмом, мигматизированы и прорваны более молодыми тоналитами (с возрастом около 3100 Ма) и основными дайками (3150 Ма) (Лобач-Жученко, 1989). Наиболее древними образованиями на территории Карельской ГЗО являются породы диорит(эндербит)-тоналитового состава водлозерского комплекса, относящиеся к раннему архею (возраст U-Pb методом по циркону около 3540±60 млн. лет; (С. А. Сергеев, 1989)).
На территории Карельской ГЗО распространены более молодые раннепротерозойские прогибы (2.4-1.9 млрд. лет) (Ранний докембрий..., 2005). Они имеют линейно-вытянутую или изометричную форму и расположены по периферии гнейсо-гранитных ареалов и частью накладываются на зеленокаменные пояса. Прогибы сложены нижнепротерозойскими осад очно-вулканогенными породами. В состав разреза входят конгломераты, основные и кислые вулканиты сумийско-сариолийского возраста, кварциты, метабазальты и терригенно-карбонатные осадки ятулия, основные метавулканиты, туфы, слюдистые и углеродистые сланцы людиковия, а также карбонатно-терригенные осадки калевия и вепсия (Геология Карелии, 1987; Докембрийская..., 1988). Они метаморфизованы преимущественно в условиях зеленосланцевой фации.
Супракрустальные породы лопия и гнейсо-граниты фундамента прорываются интрузиями гипербазитов и габброидов, объединяемых в различные интрузивные комплексы.
Беломорский метаморфический пояс (МП) (Беломорско-Лапландская коллизионная зона или подвижный пояс), протягивающийся в северозападном направлении вдоль побережья Белого моря, обычно рассматривается как часть наиболее древнего (более 3.1 млрд. лет) саамского комплекса с наложенными преобразованиями лопийского и свекофенского тектоно-метаморфических циклов. Для этого района характерно сложное геологическое строения, обусловленное длительным (более 1 млрд. лет) полициклическим развитием: многократным проявлением деформационных, метаморфических, ультраметаморфических и магматических процессов, протекавших в условиях разных РТ - параметров, отвечающих разным геодинамическим обстановкам (Володичев, 1990; Глебовицкий, 1973; Миллер, 2002). По структурным признакам и особенностям проявления метаморфизма Беломорский МП разделяют на несколько сегментов: Лапландско-Колвицкую зону гранулитов в северной части, Енский сегмент в северо-западной части, Чупинский сегмент в юго-восточной части и Энгозерский сегмент в южной части (Миллер, 2002).
Петрографическое описание пород тикшеозерской серии
Гранат-биотит-амфибол-плагиоклазовые (амфиболсодержащие) гнейсы представляют собой среднезернистые породы светло-серого цвета с отчетливо выраженной гнейсовидностью и порфиробластовой структурой (рис. 12). Гнейсовидность образована мономинеральными полосами амфибола мощностью 3-5 мм и ориентированными чешуйками биотита (реже мусковита). Содержание амфибола, плагиоклаза и биотита варьируется в различных пределах. Амфибол представлен роговой обманкой от темно-зеленого до черного цвета. Плагиоклаз среднего состава (30-45% An) образует изометричные зерна. Кварц представлен мелкими (1 мм) прозрачными зернами, равномерно распределенными в основной ткани породы. Гранат образует крупные бласты розового цвета, практически не содержащие включений, размером до 2 см количеством до 15% от объема породы. Порфиробласты граната, как правило, сопровождаются оторочками мелкого биотита.
В зонах разломов резко усиливается рассланцевание пород, контрастно проявляется полосчатость. Порфиробласты граната резко вытянуты вдоль сланцеватости. Отмечается эпигенетическая хлоритизация по роговой обманке.
В породах отмечены сульфиды, представленные пиритом, пирротином и арсенопиритом. Зерна имеют идиоморфную форму: арсенопирит представлен удлиненными кристаллами, пирит - изометричными кристаллами (рис. 12), для пирротина характерны скопления неправильной формы. В амфибол-плагиоклазовых гнейсах преобладает арсенопирит (до 2%), пирит занимает подчиненное положение (до 1%), иногда наблюдается его скопления вблизи порфиробласт граната. Для зерен всех сульфидов характерен размер не более 0.2 мм. Рис. 11. Амфиболит (А - николи, Б - X николи).
Биотитовые гнейсы и кианитовые гнейсы представляют собой мелкозернистые породы, серого цвета, с лепидо-гранобластовой структурой (рис. 13). Плагиоклаз среднего состава (30-35% An) образует изометричные зерна с участками пойкилитовго строения с включениями зерен кварца. Гранат представлен крупными бластами (до 1.5 см) розового цвета, практически не содержащими включений, количеством 10-15% от объема породы. Кварц представлен мелкими ( 1 мм) прозрачными зернами, равномерно распределенными в основной ткани породы. Биотит образует удлиненные кристаллы, отчетливо ориентированные в породе, зачастую, совместно с кварцем биотит образует оторочки порфиробластов граната. Также в породе наблюдается мусковит.
В породах отмечены сульфиды, представленные пиритом и арсенопиритом. Зерна имеют идиоморфную форму: арсенопирит представлен удлиненными кристаллами, пирит - изометричными кристаллами. Размер зерен не более 0.2 мм общее содержание не более 2%.
Гранат-мусковит-кварцевые сланцы (кварцитовидные сланцы) представляют мелко- среднезернистые породы с лепидо-гранобластовой структурой, светло-серого цвета зачастую с желтоватым оттенком (рис. 14). Встречаются в различной степени рассланцованные разновидности. Минеральный состав породы представлен мусковитом, биотитом, кварцем, гранатом, реже плагиоклазом и кианитом. Мусковит в породе представлен крупными светлыми чешуйками ориентированными в породе, содержание до 50%. Биотит также образует крупные чешуйки темно-коричневого цвета, содержание в породе до 15%. Гранат образует порфиробласты малинового цвета до 1.5 см в диаметре и содержанием от 5% до 20% объема породы. Кианит наблюдается в виде мелко- среднезернистых вытянутых кристаллов (до 1.5 см) темно-серого цвета и количеством до 12%. В породе отмечается редкий плагиоклаз (20-30% An) в виде кристаллов неправильной формы и размером до 1 мм.
Для кварцитовидных мусковитовых сланцев характерно присутствие арсенопирита в виде небольших ( 0.2 мм) кристаллов удлиненных вдоль сланцеватости, содержанием до 1.5%. Реже отмечается пирит представленный небольшими ( 0.1 мм) зернами неправильной формы. II николи, Б - X николи).
Кварциты представлены массивными мелко- среднезернистыми породами светло-серого цвета с реликтами осадочной (гравелитистой) текстуры. Порода полностью состоит из кварца, также отмечаются редкие чешуйки биотита. В основной кварцевой ткани наблюдаются окатанные песчинки размером 1-2 мм. Порода содержит до 95% серого гранулированного кварца. Отдельно видна перекристаллизация с укрупнением зернистости и появлением кварцевых прожилков
В породе отмечены сульфиды, представленные мелкими (до 0.2 мм) зернами пирита, содержанием до 1%, равномерно распределенными в основной ткани породы.
Петрографическое описание метасоматических пород. Ранние кислотные метасоматиты Гранат-роговобманково-кварцевые метасоматиты представляют собой средне- крупнозернистые породы темно-серого цвета с массивной реже неявнополосчатой текстурой и порфиробластовой структурой (рис. 15). Особенностью данных пород является наличие большого числа различных минералов, из которых наибольшее содержание кварца. Гранат представлен крупными (до 3 см) бластами розового цвета пойкилитового строения, содержание до 30%. Роговая обманка в виде удлиненных кристаллов (1 см) равномерно распределена в породе, содержание до 20%. Кварц молочно белый мелкозернистый является составной частью основной ткани. Его содержание в породе достигает в отдельных образцах 50%.
В данных метасоматитах отмечается еще ряд минералов, который входит в состав их разновидностей. Так отмечается 10% среднего (40-50% An) плагиоклаза в виде мелких зерен ( 1 мм). Ставролит представлен идиоморфными кристаллами размером до 5 мм и количеством до 15%. Отмечаются редкие мелкие (до 2 мм) идиоморфные кристаллы кианита светло-серого цвета. Их содержание не превышает 10%. Также в породе отмечается мелкочешуйчатый биотит количеством до 10%. В породе отмечены сульфиды количеством до 7%. Они представлены мелкими (до 0.2 мм) зернами пирита.
Петрографическое описание метасоматических пород
Южнее в точке наблюдения (тн) 3121-3125 в делювиальных образованиях среди коренных выходов метавулканогенно-осадочных пород тикшеозерской серии прослежены антофиллитсодержащие метасоматиты.
В районе вершины и северного склона г. Винчи. В тн 3256 отмечается развитие метасоматитов по гранатовым амфиболитам, метасоматическая зональность представляет следующий профиль: передовая зона сложена гранат-роговообманково-кварцевой породой со ставролитом, вторая зона представлена гранат-ставролит-кварцевыми породами, в которых прослежены реликты и будины гранатового амфиболита (рис. 46).
Рис. 46. Реликт гранатового амфиболита в Grt-St-Qtz метасоматитах. В точке наблюдения (тн) 3260 отмечается развитие метасоматитов по гранатовым амфиболитам, которые обнаружены примыкающими к зональности в южной части тела в тн 3262. Пересекая метасоматическую зональность с юга на север, можно выделить следующие зоны изменений (рис. 456). Передовая зона представлена гранат-роговообманковыми и роговообманково-гранатовыми породами, которые сменяются гранат-ставролит-кварцевыми породами. В северной части прослежены их плагиоклазсодержащие аналоги. В северной части зональности выделяется мощная зона мусковит-кварцевых метасоматитов, развитие которых накладывается на гранат-ставролит-кварцевые и гранат-плагиоклаз-ставролит-кварцевые метасоматиты. Северный контакт метасоматической зоны задернован, но можно предположить, что здесь формирование метасоматитов шло уже по биотитовым гнейсам, которые прослежены севернее на соседних точках наблюдения (рис. 456).
В точке наблюдения (тн) 3263 и 3137 прослежена метасоматическая зональность, представленная следующими зонами: по биотитовым гнейсам в передовой зоне развивались кварц-биотит-ставролит-гранатовые метасоматиты (с содержанием граната более 70%). По гранатовым амфиболитам развивались роговообманково-гранатовые метасоматиты. Среди них в северной части обнажения отмечаются более кислые биотит-гранат-кварцевые метасоматиты, биотит в них имеет наложенный характер и, возможно является результатом более поздних изменений. В тн 3264 наблюдается развитие кианит-биотит-кварцевых пород по гранат-ставролит-кварцевым метасоматитам.
В точке наблюдения (тн) 3291 прослежена метасоматическая зональность, развивающаяся по амфиболитам. Передовая зона сложена кварц-гранатовой породой с содержанием граната более 70%, которая переходит в гранат-ставролит-кварцевую породу. Далее в тн 3292 и 3296 наблюдается развитие мусковита и биотита в данных породах, что может быть следствием более поздних вторичных изменений.
В районе точки наблюдения (тн) 3135 прослежена метасоматическая зональность, развивающаяся по биотитовым гнейсам (рис. 45в). Передовая зона сложена гранат-ставролит-кварцевыми метасоматитами. Центральная зона представлена крупнозернистыми областями и полосами перекристаллизации с крупными бластами граната в кианит-кварцевой оторочке, также кристаллы кианита отмечены внутри таких бласт граната. Разновидностью подобных метасоматитов являются, расположенные здесь же, гранат-полевошпат-кианит-кварцевые породы. Для них характерно нахождение полевого шпата, как и граната, в бластах. Здесь же отмечаются зоны мусковитизации, развивающиеся по кианит-гранат-ставролит-кварцевыми метасоматитам.
Петрографическое описание пород субстрата метасоматитов Породы, входящие в состав вулканогенно-осадочной толщи представлены основными и средними метавулканитами. В разрезе породы чередуются, иногда с постепенными переходами от плагиоамфиболитов к амфибол-плагиоклазовым и биотит-плагиоклазовым гнейсам. Подобное чередование пород связано с изменением состава вулканитов в процессе вулканической деятельности и периодов седиментации.
Гранатовые амфиболиты (рис. 47а), амфиболиты (рис. 476) и плагиоамфиболиты представляют собой мелко- крупнозернистые породы, темно-серого цвета, состоящие из кварца, плагиоклаза и роговой обманки, с порфиробластами граната розового цвета, структура основной ткани гранобластовая. Амфибол представлен роговой обманкой. Роговая обманка средне- крупнозернистая с включениями (до 20%) мелкозернистого плагиоклаза (60-70% An) и кварца. Содержание мелкозернистого кварца до 10%, он слагает включения в роговой обманке и плагиоклазе, а также занимает межзерновое пространство (рис. 47в). В подчиненных количествах встречается мелкозернистый биотит. В крупнозернистом гранатовом амфиболите содержание граната достигает 10-15% (рис. 47а), в остальных -граната первые проценты (рис. 476). Порфиробласты граната розового цвета располагаются равномерно в основной ткани породы, но иногда образуют сростки неправильной формы. Для этих сростков характерно обязательное присутствие кварца, который связывает отдельные порфиробласты граната и продолжается в ткани породы в виде редких неясноориентированных прожилков и просечек. При этом непосредственно в бластах граната наблюдается небольшое количество включений зерен кварца (рис. 47а).
Амфибол-биотитовые, амфибол-плагиоклазовые и гранат-биотит-амфиболовые гнейсы представляют собой породы белого цвета с крупными до 3 см идиоморфными бластами черного цвета роговой обманки и бластами розового граната до 2 см (рис. 48а). Основная ткань породы мелко 101 средиезернистая гранобластовой структуры сложена кварцем (до 10%), плагиоклазом (40-50% An).
В породе отмечается в небольшом количестве (до 10-15%) мелкие чешуйки биотита. Бласты роговой обманки размером до 3 см нередко разориентированы. Иногда они образуют линейные агрегаты вдоль границ между существенно амфиболовыми и существенно плагиоклазовыми разновидностями (рис. 48б).При микроскопическом исследовании было определено, что бласты являются нередко сростками отдельных зерен роговой обманки. Все они имеют гелицитовую структуру, которая образована кварцевыми зернами, слагающими тонкие прослойки (рис. 48в). Подобная же структура наблюдается и в крупных зернах плагиоклаза. Такая структура может указывать ориентировку породы предшествующую метаморфизму. Гранат образует порфиробласты малинового цвета размером до 1.5 см, равномерно распределенных в породе. Бласты граната содержат небольшое количество включений представленных зернами кварца.
Биотит-плагиоклазовые и гранат-биотитовые гнейсы представляют собой мелко-среднезернистые полосчатые породы светло-серого цвета (рис. 49а). Основная ткань породы сложена кварцем, плагиоклазом и кианитом. Плагиоклаз средний (40-50% An) образует мелкие идиоморфные кристаллы (до 50%) ориентированные согласно гнейсовидности. Биотит представлен мелкими чешуйками, ориентированными согласно сланцеватости, его содержание в породе колеблется от 15% до 25% (рис. 496). Кварц представлен мелкими зернами содержанием до 10%. В подчиненных количествах в породе отмечается мусковит. В породе также отмечаются удлиненные бласты кианита, их содержание достигает 20% в кианитовых гнейсах. В породах отмечены порфиробласты граната размером до 1.5 см малинового цвета количеством до 15% в гранат-биотитовых гнейсах. В биотит-плагиоклазовых гнейсах он отмечается в подчиненных количествах. Зачастую гранат приурочен к прожилкам крупнозернистого кварца, отмеченным в породе.
Мусковит-кварцевые сланцы (кварцитовидные сланцы) представляют лепидо-гранобластовые мелко- среднезернистые породы, светло-серого цвета (рис. 50). Основная ткань породы сложена мусковитом, мусковитом и кварцем, плагиоклаз и кианитом находятся в подчиненном количестве. Мусковит в породе представлен крупными светлыми чешуйками, ориентированными в породе согласно сланцеватости, содержание до 50%. Кварц представлен мелкими изометричными зернами, равномерно распределенными в основной ткани породы. Кианит наблюдается в виде мелких вытянутых кристаллов (до 0.5 см) темно-серого цвета и количеством до 12%. В породе отмечается редкий плагиоклаз (20-30% An) в виде кристаллов неправильной формы и размером до 1 мм.
Гранитоиды и биотит-микроклиновые граниты представляют собой мелко-среднезернистые интенсивно огнейсованные породы красного цвета. Основная ткань породы сложена кварцем и полевым шпатом. Полевой шпат представлен микроклином и образует мелкие идиоморфные кристаллы (до 50%) ориентированные согласно гнейсовидности. Кварц представлен мелкими зернами содержанием до 50%, которые образуют струйчатые агрегаты вдоль гнейсовидности. В подчиненных количествах в породе отмечается биотит, который представлен мелкими чешуйками, ориентированными согласно гнейсовидности. Его содержание в породе колеблется от 15% до 25%.
Геохимическая специализация метасоматитов
В ходе маршрутов были выделены следующие закономерности развития метасоматитов характерные для района восточнее оз. Стапаново и северного склона г. Винчи. Субстратом для развития метасоматитов являлись метапелиты и метавулканиты относимые рядом исследователей (Кожевников, 2000; Azimov, 2008; Азимов, 2011; Корсакова, 2000 и др.) к породам тикшеозерской серии. Они хорошо обнажены в Винченской структуре и представлены преимущественно гранатовыми амфиболитами, плагиоамфиболитами, амфиболитами, амфибол-плагиоклазовыми, биотит-плагиоклазовыми и гранат-биотит-плагиоклазовыми гнейсами.
Развивавшиеся на данной территории процессы метасоматоза образовали кислотные, основные и слюдистые метасоматиты. Первый тип метасоматитов представлен ранними кислотными метасоматитами. Зоны распространения метасоматитов имеют субширотное и северо-западное простирание (300-340). Метасоматическая зональность характерная для данных метасоматитов представлена в табл. 7.
Bt-Pl и Grt-Bt-Pl гнейс Qtz-Pl-St-Grt Grt-St-Qtz Grt-Ky-Qtz Ky-Qtz(±Ms) При развитии по амфиболитам и амфиболсодержащим гнейсам (табл. 7) в первой зоне наблюдается появление, граната, ставролита, кварца (реже кианита), содержание роговой обманки уменьшается, состав плагиоклаза становится более основным. Роговая обманка наблюдается либо в виде перекристаллизованных зерен, либо в виде реликтов. Переходные зоны характеризуются уменьшением количества плагиоклаза и полным исчезновением роговой обманки. Гранат в ассоциации со ставролитом и кварцем становится нестабильным и зачастую сильно корродирован. Ставролит в породе сохраняется, но к тыловым зонам интенсивно замещается кианитом. Содержание кианита и кварца растет. Тыловые зоны, как правило, сложены из кианита и кварца в различных соотношениях. Также здесь отмечено появление мусковита в небольшом количестве.
На диаграмме (рис. 72а) точки, отвечающие за состав амфиболитов и амфиболсодержащих гнейсов, лежат ближе к центру графика, а точки отвечающие составам переходных и тыловых зон метасоматической колонки ложатся со смещением к вершине AI2O3+FQ2O3, образуя тренд изменения составов зон. Точки составов переходных зон последовательно сменяются точками состава метасоматитов тыловых зон, которые расположены практически в вершине AI2O3+FQ2O3. Данный тренд отражает дебазификационный характер процессов метасоматоза. При этом СаО выносится из породы раньше остальных оснований, что хорошо видно на диаграмме (рис. 72а) и в образцах по исчезновению в передовых и переходных зонах роговой обманки и плагиоклаза.
При развитии ранних кислотных метасоматитов по биотитовым гнейсам в передовой зоне метасоматической колонки (табл. 7) характерно появление граната, ставролита и резкое уменьшение содержания плагиоклаза. Для переходных зон характерно уже полное исчезновение плагиоклаза, уменьшение содержание граната и ставролита. Тыловые зоны представлены кианит-кварцевой минеральной ассоциацией с различным соотношением ее членов. Здесь же отмечено появление небольшого количества мусковита.
На диаграммах ACF и AKF (рис. 53а, б) точки, отвечающие за состав биотитовых и кианитовых гнейсов, лежат в стороне от точек амфиболсодержащих метавулканитов. Их тренд на диаграмме выражен в потере оснований и накоплении AI2O3 и БегОз. При этом сначала из породы выносится СаО, а затем остальные основания. Общий характер направленности тренда не отличается от тренда метасоматитов, развивавшихся по амфиболсодержащим метавулканитам, На диаграмме AKF видно, что содержание щелочей также падает от передовых к тыловым зонам.
Второй тип представлен основными метасоматитами. Тела метасоматитов имеют северо-западное и субширотное простирание (аз. 300-340). Для метасоматитов характерна массивная структура, радиально-лучистые минеральные агрегаты. Метасоматическая зональность данных метасоматитов представлена в табл. 8.
Среди основных метасоматитов выделяется два типа, представленные антофиллитсо держащими и гранатовыми породами. Развитие антофиллитсодержащих метасоматитов наблюдалось по амфибол-плагиоклазовым гнейсам. Передовые зоны представлены роговообманково-антофиллитовыми породами. Тыловые зоны сложены антофиллитовыми породами. Для данных метасоматитов свойственна Са и Mg специализация что хорошо отражается на диаграмме ACF (рис. 72а).
Развитие гранатовых метасоматитов было прослежено по кислотным гранат-ставролит-кварцевым метасоматитам. Для них характерна железистая специализация. Данные метасоматиты образуют колонку, в которой 138 ставролит-гранатовые породы сменяются практически мономинеральными гранатовыми породами (табл. 8).
Третий тип - это поздние кислотные метасоматиты, представленные слюдистыми метасоматитами, которые накладываются на кислотные метасоматиты в зонах интенсивного рассланцевания и тектонических дислокаций. Для них характерно повышенное содержание биотита, мусковита и фенгита. Как правило, данные метасоматиты образуют мусковит-кварцевые породы со значительным содержанием сульфидов. Исходя из их геологического положения и минерального состава, можно говорить, что метасоматический процесс имел кислотный характер и дебазификационную направленность. На диаграмме AKF (рис. 726) точки, отвечающие слюдистым метасоматитам, образуют тренд увеличения значения КгО+МагО в тыловых зонах. По характеру они соответствуют метасоматитам IV этапа детального участка «Южно-винченский».
Таким образом, в районе г. Винчи и оз. Степанова, а так же на Южно-Винчанском детальном участке проявлены ранние кислотные, основные и поздние кислотные метасоматиты
