Введение к работе
Актуальность исследований. Геохимические различия магматитов, локализованных в пределах разных геодинамических обстановок, широко описаны в литературе. Для Урала еще в 70-е годы Д.С.Штейнбергом было отмечено увеличение в гранитах содержаний КзО в направлении с запада на восток с максимумом в породах Восточно-Уральского поднятия. Дальнейшими исследованиями были выявлены основные закономерности латеральных рядов эффузивных и интрузивных пород в разных структурно-формационных зонах Урала (Коротеев, Дианова, Кабанова, 1979, Фролова, Бурикова, 1977, Бушляков, Холоднов, 1983, Ферштатер, Бородина, 1987, Язева, Пучтсов, Бочкарев, 1989 и др.). В частности, геохимическая зональность в пределах тоналит-гранодиоритовых серий, помимо роста содержаний калия, выражается в росте концентраций ряда редких элементов (Rb, Cs, Ва, Nb, Hf, U, Th, легких РЗЭ) по мере удаления массивов от шовной зоны Уральского подвижного пояса. Чтобы выяснить границы распространения массивов, входящих в систему латеральной зональности и установить более тонкие геохимические различия на уровне механизма фракционирования, предпринята попытка сравнить петрографические особенности, химический состав и геохимические параметры тоналит-гранодиоритовых серий из массивов, локализованных в разных геотектонических зонах Урала.
В работе рассмотрены типичные массивы, расположенные в
пределах наиболее крупных поясов развития тоналит-
гранодноритового магматизма: Верхотурско-Верхисетского и
Челябинско-Кочкарского, характеризующие основные
петрологические и геохимические особенности этих поясов.
Согласно схеме современного тектоно-магматического
районирования Урала, разработанной Г.Б. Ферштатером и приведенной на рис. 1, изучаемые массивы Верхотурско-Верхисетского пояса: Чусовскои и Шабровский - приурочены к окраинно-континентальной зоне С-3 мегаблока, Смолинский (юго-восточная часть Челябинского массива) - к континентальной зоне Ю-В мегаблока; в работе описан также Каменский массив, расположенный в пределах Мурзинско-Адуйского сиалического блока и являющийся представителем континентальной зоны С-3 мегаблока. Таким образом, изученные массивы локализованы в пределах структур с разной геологической историей и являют
6CP 62
Н.Тагил
Екате
3*3 Н-а
]н-ь
Н-с
iLiyiH-a
I |III-b
Рис. 1. Схема тектоно-магмати-ческого районирования Среднего и Южного Урала (по Г.Б. Ферштатеру, 1994) и размещение тоналит-грано-диоритовых массивов.
60 кіц
І-ІІІ - мегаблоки: I - общеуральский шовный с фрагментами океанической коры; II и III - Северо-Западный (II) и Юго-Восточный (III) островодужно-континентальные: состоят из трех однотипных зон: а - островодужной, b - окраинно-континентальной, с - континентальной; IV - пассивная окраина, палеоконтинентальный сектор; V - Зауралье, зона перехода к казахстанидам. Жирные штриховые линии - тектонические зоны, разделяющие крупные структуры Урала: А - Главный Уральский глубинный разлом; В - Серовско-Маукская; С - Алапаевская; D - Челябинская зоны разломов. Массивы: 1 - Чу-совской, 2 - Краснопольский, 3 - Осиновский, 4 - Шабровский, 5 -Верхисетский, 6 - Каменский, 7 - Смолинский.
собой хороший материал для сравнения химического состава и геохимических параметров тоналит-гранодиоритовых серий, представляющих разные геологические ситуации.
Цель и задачи работы. Целью работы явилось сравнительное
изучение близких по возрасту массивов тоналит-гранодиоритового
формационного типа, расположенных в разных структурных
зонах на различном расстоянии от палеосубдукционной зоны,
контролировавшей раннекаменноугольный магматизм и
представленной сейчас Главным Уральским глубинным разломом и сопряженной с ним Серовско-Маукской сутурой. Планировалось изучить информативные геохимические особенности пород и минералов, установить границы распространения латеральной зональности на восток, выполнить геохимическое моделирование петрогенетических процессов.
Научная новизна. 1) Впервые на современном аналитическом уровне получены данные о концентрациях редких элементов в породообразующих и акцессорных минералах гранодиоритов и на этой основе рассчитаны модели кристаллизации, частичного плавления и балансы редких элементов.
2) Установлено, что массивы окраинно-континентальной
зоны С-3 мегаблока образуют единый ряд латеральной
зональности, который ограничен этой зоной и не прослеживается
в палеоконтинентальном секторе.
3) Латеральная геохимическая зональность в гранодиори-
тах выявлена на уровне минералов; она выражается в понижении
(по мере удаления массива от Серовско-Маукской сутуры на вос
ток) в одноименных породообразующих минералах содержаний
РЗЭ; для акцессориев характерна обратная тенденция. Расчеты
баланса редких элементов в породах близкой основности из четы
рех тоналит-гранодиоритовых масивов -Чусовского, Шабровского,
Верхисетского, Смолинского показали, что в восточном направле
нии в балансе редких элементов гранодиоритов доля акцессорных
минералов возрастает, а породообразующих - понижается.
4) Установлены черты сходства и различия тоналит-
гранодиоритовых серий в каждой из рассматриваемых зон,
отражающие особенности их тектонической позиции и условий
образования.
Практическое значение. состоит в том, что минералогические и геохимические параметры тоналит-гранодиоритовых массивов из разных структурных зон Урала могут быть использованы при геологическом картировании
разного масштаба для типизации гранитоидов, фациального, формационного и геодинамического анализа. Основные защищаемые положения.
1. Тоналит-гранодиоритовые серии, локализованные в пределах окраинно-континентальной и палеоконтинентальной зон Урала, наряду с общими признаками, отражающими принадлежность к единой ассоциации, имеют явные различия минерального и химического состава, в зависимости от тектонической позиции, состава субстрата и условий формирования.
2. Гранодиориты палеоконтинентальной зоны С-3 и Ю-В
мегаблоков резко отличаются друг от друга по химическому
составу и геохимическим характеристикам: первые по
концентрациям калия и большинства редких элементов близки к тоналит-гранодиоритовым сериям окраинно-континентальной зоны С-3 мегаблока, вторые характеризуются значительно более высокими концентрациями этих элементов, а также наличием отрицательной аномалии Ей, не свойственной гранодиоритам С-3 мегаблока. Эти различия обусловлены, по-видимому, составом субстрата и уровнем эрозионного среза.
3. В пределах окраинно-континентальной зоны С-3
мегаблока имеет место латеральная геохимическая зональность
гранодиоритового магматизма, сходная с зональностью
надсубдукционных магматитов современных островных дуг. Она заключается в том, что в восточном направлении в гранодиоритах главной фазы Чусовского, Краснопольского, Шабровского, Верхисетского и других массивов возрастают содержания калия " и большинства редких элементов. Зональность в восточном направлении прослеживается и на минеральном уровне: в одноименных породообразующих минералах концентрации редких элементов падают, а в акцессорных - возрастают. Соответственно повышается роль акцессорных минералов в балансе РЗЭ гранодиоритов.
Фактический материал, положенный в основу работы, был собран в течение полевых сезонов 1988-1995 г.г. Отобрано около 300 проб, изучено более 250 шлифов, обработано около 150 химических анализов пород и 25 - породообразующих минералов. Спектральные химические анализы пород и минералов были сделаны в лаборатории ИГГ УрО РАН рентгенфлюоресцентным методом на СРМ-18, анализы на ИагО, FeO, П.П.П. - методом "мокрой" химии. Микрозондовые определения химического состава около 50 темноцветных минералов и анализы апатитов-
"узников" на фтор и хлор были выполнены на приборе JXA-5 (аналитики В.Г.Гмыра, В.Л.Вилисов). Более 30 анализов пород и 30 - минералов на 40 редких элементов были сделаны методом плазменной спектрометрии в Университете Гранада, Испания, под рук.проф.Ф.Беа. и П. Монтеро.
Апробация работы. Материалы, связанные с темой диссертации, докладывались на Конференции студентов и преподавателей горного института (1988 г.), IV Конференции молодых геологов и геофизиков (Свердловск, 1991), на сипмозиумах по международному проекту "Европроба" (1994-96 г.г.), симпозиуме "Эволюция минерального мира" (Сыктывкар, 1997), геохимических семинарах лаборатории петрологии.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, 4 находятся в печати.
Объем и структура работы. Текст диссертации состоит из введения, 7 глав и списка цитируемой литературы (103 названия), включает 55 рисунков и 55 таблиц аналитических данных.