Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема генезиса корундсодержащих пород 9
Глава 2. Краткий обзор геологического строения района 12
Глава 3. Петрографическое описание корундсодержащих пород 20
3.1. Хитоостров 20
3.2. Дядина гора 36
3.3. Варацкое 53
3.3.1. Корундсодержащие породы в кианит-гранат-биотитовых плагиогнейсах 55
3.3.2. Корундсодержащие породы в метабазитах 59
3.4. Кулежма 64
3.5. Высота 128 69
3.5.1. Корундсодержащие породы в кианит-гранат-биотитовых плагиогнейсах 70
3.5.2. Корундсодержащие породы в метабазитах 72
3.6. Плотина 76
3.7. Лягкомина 77
3.8. Общие закономерности строения и размещения корундсодержащих пород ... 78
3.8.1. Типизация корундсодержащих пород 78
3.8.1.1. Корундсодержащие породы в кианит-гранат-биотитовых плагиогнейсах (тип 1) 79
3.8.1.2. Корундсодержащие породы в метабазитах (тип 2) 83
3.8.2. Структурная позиция и относительный возраст 87
3.9. Основные выводы 88
Глава 4. Вариации химического состава пород и минералов 89
4.1. Корундсодержащие породы в гнейсах 89
4.1.1. Гранат 94
4.1.2. Плагиоклаз 96
4.1.3. Биотит 98
4.1.4. Кальциевые амфиболы 99
4.1.5. Натриевый малокремниевый жедрит 99
4.1.6. Ставролит 103
4.1.7. Корунд 105
4.1.8. Апатит 105
4.2. Корундсо держащие породы в метабазитах 105
4.2.1. Кальциевые амфиболы 108
4.2.2. Mg-Fe-амфиболы 112
4.2.3. Гранат 117
4.2.4. Биотит 119
4.2.5. Хлорит 120
4.2.6. Ставролит 120
4.2.7. Плагиоклаз 121
4.2.8. Шпинель и хёгбомит 121
4.2.9. Сапфирин 123
4.2.10. Кордиерит 123
4.2.11. Карбонаты 124
4.2.12. Апатит 124
4.3. Основные выводы... 124
Глава 5. Анализ парагенезисов и физико-химические условия образования 127
5.1. Корундсодержащие породы в гнейсах 127
5.2. Корундсодержащие породы в метабазитах 130
5.3. РТ-параметры 133
5.4. Основные выводы 136
Глава 6. Генезис корундсодержащих пород чупинской толщи 138
Заключение 145
Литература 149
Приложение 162
- Дядина гора
- Общие закономерности строения и размещения корундсодержащих пород
- Корундсо держащие породы в метабазитах
- Корундсодержащие породы в метабазитах
Введение к работе
Актуальность исследования
Генезис корундсодержащих пород в метаморфических комплексах недостаточно изучен. Исследование парагенезисов этих пород в чупинской толще Беломорского подвижного пояса, состава их минералов, физико-химических условий их образования и разработка модели их генезиса, а также установление их геологической (структурной и возрастной) позиции в районе представляется весьма актуальным. В них также обнаружены шпинель, сапфирин, кордиерит и другие минералы, парагенезисы с которыми являются индикаторными при реконструкции физико-химических условий петрогенезиса метаморфических комплексов.
Цели и задачи исследования
Целью данной работы являлось выяснение основных закономерностей формирования корундсодержащих пород чупинской толщи Беломорского подвижного пояса (на примере Чупинского сегмента). Для этого решались следующие задачи:
Установление геологического положения этих пород, включая выяснение их возрастной позиции в истории развития Беломорского пояса.
Систематическое изучение их минеральных парагенезисов, последовательности их образования и химического состава слагающих их минералов.
Определение РТ-параметров и разработка петрогенетической модели их формирования.
Фактический материал и методы исследования
Работа выполнена на основе материала полевых исследований автора в 1997-2003 годах в Северо-Западном Беломорье. Детально изучены четыре известных проявления корундсодержащих пород: Хитоостров, Дядина гора, Варацкое, Высота 128, а также три проявления, впервые найденные при участии автора: Кулежма, Плотина и Лягкомина. Составлены детальные геологические карты первых пяти проявлений в масштабе 1:500. Собрана и изучена коллекция из 400 образцов и 300 прозрачных шлифов. Обработано около 1000 микрозондовых анализов минералов, около 100 химических силикатных анализов пород (методы мокрой химии и рентгено-флуоресцентный) и около 30 количественных спектральных анализов редких и редкоземельных элементов (атомно-эмиссионный метод). Основой изучения минеральных ассоциаций корундсодержащих пород являлся парагенетической анализ минералов. РТ-параметры определялись методами геотермобарометрии (при помощи различных специализированных компьютерных программ).
Научная новизна работы
Впервые систематически охарактеризованы минеральные парагенезисы корундсодержащих пород чупинской толщи, составы слагающих их минералов и их геологическая позиция.
Впервые проведена типизация этих пород и выделены два основных их типа, приуроченных к разным вмещающим породам и резко отличающихся химическим и минеральным составами, составом минералов и текстурно-структурными особенностями: корундсодержащие породы в кианит-гранат-биотитовых плагиогнейсах и корундсодержащие породы в метабазитах. Установлено, что указанные типы генетически взаимосвязаны между собой;
По геологическим данным обоснован их позднесвекофеннский возраст;
Выявлена четкая зональность в корундсодержащих породах обоих типов;
Предложены конкретные минеральные реакции, в результате которых образовался корунд в каждом типе корундсодержащих пород чупинской толщи, причем реакция замещения кианита является основной для обоих типов;
Показан отчетливо неизохимический характер образования корундсодержащих пород (десиликация для обоих типов, определяющая роль Na и Са при образовании корундсодержащих пород в гнейсах и К и Mg - при образовании корундсодержащих пород в метабазитах);
Впервые описаны минералы, которые не были известны в районе исследования: натриевый малокремниевый жедрит в обоих типах (также первая находка в России) и кордиерит (в редком парагенезисе с доломитом) во втором типе. Установлено, что для корундсодержащих пород в метабазитах типоморфным минералом является хёгбомит;
Защищаемые положения
Исследованные корундсодержащие породы разделены на два типа, в зависимости от их приуроченности к породам разного литологического состава: корундсодержащие породы в кианит-гранат-биотитовых плагиогнейсах (1 тип) и корундсодержащие породы в метабазитах (2 тип).
Корунд в породах 1 типа образовался в результате замещения крупных кристаллов кианита при закономерной смене парагенезисов от вмещающих гнейсов к корундсодержащим породам.
Корунд в породах 2 типа образовался в результате разновременных реакций замещения кианита, сапфирина, шпинели и хёгбомита, причем замещение кианита происходит при закономерной смене парагенезисов от вмещающих метабазитов к корундсодержащим породам.
Образование корундсодержащих пород выделенных типов обусловлено десиликацией кианитовых плагиогнейсов и метабазитов, что связано со слабо щелочным метасоматизмом в условиях повышенных температур и давлений (600-700° С и 7-8 кбар). Породы 1 типа формировались при повышенной активности Na и Са, а породы 2 типа - при повышенной активности К и Mg.
Практическое значение
Результаты исследований могут быть использованы при выявлении метасоматических образований среди метаморфических пород, при реконструкции физико-химических условий петрогенезиса последних, а также при прогнозе и поиске драгоценных и коллекционных разновидностей корунда в метаморфических комплексах.
Публикации и апробация работы.
По результатам исследований по теме диссертации опубликовано 14 печатных работ. Сделаны доклады на IX научных чтениях памяти проф. И.Ф. Трусовой "Проблемы магматической и метаморфической петрологии" (Москва, МГГА, 1999), на Международном Симпозиуме, посвященном 100-летию академика Д.С. Коржинского (Москва, 1999), на II Всероссийском Петрографическом Совещании (Сыктывкар, 2000), на XI-XV Молодежных конференциях памяти К.О. Кратца (Петрозаводск, 2000, Санкт-Петербург, 2001, Апатиты, 2002, Петрозаводск, 2003, Санкт-Петербург, 2004), на 32-м Международном Геологическом Конгрессе (Флоренция, 2004), а также на семинарах лаборатории физико-химического анализа эндогенных процессов ИГЕМ РАН (Москва) и лаборатории петрологии ИГГД РАН (Санкт-Петербург).
Благодарности
Работа по теме диссертации осуществлялась в лаборатории физико-химического анализа эндогенных процессов, им. акад. Д.С. Коржинского, ИГЕМ РАН под руководством д.г.-м.н. В.Л. Русинова, при конструктивной критике со стороны чл.-кор. СП. Кориковского, которым автор приносит свою самую искреннюю благодарность.
Собранные автором материалы многократно обсуждались с Н.Н. Перцевым, И.Т. Расе, С.С. Абрамовым, В.Ю. Герасимовым, Е.Б. Курдюковым, И.А. Зотовым, М.В. Середкиным, Т.Л. Лариковой и другими сотрудниками указанной лаборатории, а также с Е.Н. Граменицким (МГУ), В.А. Утенковым, П.А. Игнатовым (МГРРУ), О.С. Сибелевым (ИГ КарНЦ РАН, Петрозаводск) и П.Я. Азимовым (ИГГД РАН, Санкт-Петербург). Полевые исследования были бы невозможны без помощи сотрудников и студентов МГГРУ (г. Москва): Вс.В. Аристова, А.П. Гладышевой, Е.В. Волковой, А.В. Хмарской, А.А. Георгиевского, А.А. Булатовой и аспиранта ИГЕМ Д.И. Корпечкова, который, кроме того, предоставил автору дополнительный каменный материал. Аналитические работы проводились в ИГЕМе аналитиками О.Г. Унановой (силикатный анализ пород) и И.П. Лапутиной, СЕ. Борисовским, Н.В. Трубкиным и А.И. Цепиным (рентгеноспектральный микроанализ), а также на кафедре петрологии МГУ аналитиками Е.В. Гусевой и Н.Н. Каратаевой (на электронном микроскопе с микрозондовой приставкой). Некоторые образцы проанализированы П.Ю. Плечовым (кафедра петрологии МГУ). Большой объем аналитических материалов был любезно предоставлен автору Е.Н. Тереховым (ИЛ РАН) и В.И. Левицким (Ин-т геохимии СО РАН). В оформлении работы большую помощь оказали A.M. и В.М. Козловские (ИГЕМ). Всем перечисленным коллегам автор чрезвычайно признателен.
Объем и структура работы
Диссертация объемом 170 страниц состоит из введения, 6 глав и заключения, содержит 90 иллюстраций, объединенных в 40 рисунков, 20 таблиц, и список литературы из 154 наименований. Глава 1 посвящена проблеме генезиса корундсодержащих пород; в главе 2 делается краткий обзор геологического строения района исследований по литературным данным; в главе 3 приводится петрографическое описание изученных пород; в главе 4 рассматриваются вариации состава пород и минералов; в главе 5 проводится анализ парагенезисов и определяются РТ-параметры петрогенеза; в главе 6 обсуждаются возможные генетические модели.
Условные обозначения
Сокращенные названия минералов приводятся согласно (Kretz, 1983) с некоторыми добавлениями (выделены ):
Дядина гора
Проявление расположено к юго-западу от поселка Тэдино ( б км), к югу от Дядиного озера, на юго-западном склоне Дядиной горы. В 70-80 годах здесь проводились разведочные работы на корунд и гранат, и поэтому проявление хорошовскрыто разведочными канавами. Впервые в опубликованной литературе проявление весьма схематично было описано Тереховым и Левицким (1991), позднее описание приводилось в работах автора (Серебряков и др., 2002, 2003, 2004; Серебряков, 2002, 2004).
Корундсодержащие и ассоциирующие с ними породы прослеживаются на протяжении 450 м при видимой мощности до 20 м и приурочены к субмеридиональному сдвигу, в котором тела, сложенные породами осевой зоны (см. ниже), на проявлении образуют кулисообразную структуру (рис. 7). Породы приурочены к амфиболизированным габброноритам в краевой части массива, относящегося к лерцолит-габброноритовому комплексу (по классификации B.C. Степанова, 1981). Своим составом и зональностью породы проявления сильно отличаются от описанных выше корундсодержащих пород Хитоострова.
В центральной части массива габбронориты слабо метаморфизованы. Они представляют собой светло-зеленую массивную среднезернистую породу, состоящую из пироксенов, моноклинного и ромбического (около 40 %), и плагиоклаза. Структура породы габброофитовая. Метаморфические изменения габброноритов проявлены в образовании мелких зерен кальциевого амфибола и чешуек биотита (замещающих по краям зерна пироксенов), а также амебовидных пойкилитовых зерен граната, содержащих большое количество включений биотита и плагиоклаза. В местах развития в породе биотита изредка наблюдаются кварц-плагиоклазовые гранофировые срастания, находящиеся в краях контактирующих с биотитом лейст плагиоклаза или в интерстициях между лейстами. Также встречены друзитовые текстуры, которые характеризуются наличием кайм граната вокруг пироксенов на их контакте с плагиоклазом.
В краю массива и вдоль зон трещиноватости габбронориты преобразованы процессами метаморфизма в обычные среднемелкозернистые гранатовые амфиболиты (Cam+Pl+Bt±Grt+Qtz). Гранат (он образует зерна размером до 1 см) распределен в амфиболитах не всегда равномерно: участками его содержание в породе резко уменьшается. В среднем, его содержание до 15 %. Содержание амфибола 45 %, плагиоклаза 25 %, биотита до 10 %, кварца до 5%. Порода разсланцована. Амфиболиты секутся кварцевыми и кварц-плагиоклазовыми прожилками мощностью до 3 см. По приближению к корундсодержащим породам амфиболиты становятся более крупнозернистыми и более меланократовыми (уменьшается количество плагиоклаза), зерна граната в них достигают размера до 2 см.
Сами корундсодержащие и ассоциирующие с ними породы имеют ярко выраженное зональное строение, заключающееся в наличии ряда пород, в определенном порядке сменяющих друг друга на всем проявлении (рис. 7). Среди них четко выделяется осевая зона, в стороны от которой симметрично расположены остальные зоны (табл. 3). Имеются основная зональность, прослеживающаяся на всем проявлении, и еще ряд дополнительных зон, образующихся лишь в некоторых его участках. Нумерация зон ведется по направлению к осевой зоне. Т.к. во всех породах основной зональности (кроме самой внешней зоны 1) присутствует ортоамфибол, то эта зональность названа "зональностью с Оат". В дополнительных же зонах ортоамфибол отсутствует, поэтому они названы "зональностью без Оат".Основная зональность (с Оат)
Зона 1, сменяющая амфиболиты, и предваряющая остальные зоны как основной, так и дополнительной зональностей, представлена крупнозернистыми порфиробластовыми гранат-роговообманковыми сланцами (Hbl+Grt±Pl+Qtz). Гранат (до 10 % в породе) образует как единичные кристаллы, так и скопления зерен, размером до 2-3 см. В некоторых местах вокруг крупных зерен граната или среди скоплений его мелких зерен встречается кварц (размер зерен кварца до 6-7 мм). Иногда внутри граната наблюдаются включения плагиоклаза. Мощность зоны 1-4 м.
Эти сланцы по резкому контакту сменяются кианит-двуамфиболовыми сланцами (Oam+Cam±Ky; зона 2). Контакт фиксируется, в первую очередь, по появлению светло-коричневого ортоамфибола, хорошо выделяющегося на фоне темно-зеленого кальциевого амфибола, а также по исчезновению граната и появлению кианита. Однако кианит изредка может появляться внутри зерен граната еще в гранат-амфиболовых сланцах возле контакта с кианит-двуамфиболовыми породами. Поведение граната еще более разнообразно: с одной стороны, еще до появления кианита и ортоамфибола в гранат-амфиболовых сланцах может образоваться зона без граната, но, с другой стороны, гранат иногда может оставаться даже в породе с кианитом и ортоамфиболом. Если в гранат-амфиболовом сланце зоны 1 в большом количестве встречается кварц, то он может сохраниться и в следующей зоне, однако его содержание в породе очень непостоянно.
Сами кианит-двуамфиболовые сланцы являются крупносреднезернистой породой со сланцеватой текстурой. Оба амфибола образуют удлиненно-призматические кристаллы размером до 10 мм. Кианит образует уплощенные кристаллы (размером до 5-7 мм) голубого цвета. В них часто находятся множество включений амфиболов (и кварца, если он имеется в породе). Изредка с кианитом встречается и ставролит.
Общие закономерности строения и размещения корундсодержащих пород
Приведенный выше фактический материал показывает, что все корундсодержащие породы чупинской толщи строго приурочены к двум определенным литологическим типам пород толщи (табл. 2,3):1) к крупно- и среднезернистым линзовидно-полосчатым кианит-гранат-биотитовым плагиогнейсам с крупными кристаллами кианита (проявления Хитоостров, Варацкое, Высота 128, Плотина и Лягкомина), и2) к амфиболитам и амфиболовым сланцам (проявления Дядина гора, Кулежма, Варацкое и Высота 128).
При этом хорошо видно, что корундсодержащие породы, находящиеся среди гнейсов, сильно отличаются от корундсодержащих пород, находящихся среди метабазитов (что особенно четко выражено на примере проявлений Варацкое и Высота 128, где рядом обнажаются как те, так и другие корундсодержащие породы). Эти отличия наблюдаются в их текстурно-структурных особенностях, в минеральном составе (ниже будет показано, что состав пород и минералов в двух типах также различен), в характере самой корундовой минерализации, и, наконец, в наборе ассоциирующих с корундсодержащими пород и их расположении в пространстве относительно друг друга (зональности; табл. 2,3). В то же время корундсодержащие породы, находящиеся на разных проявлениях, но внутри одних и тех же пород чупинской толщи, весьма сходны друг с другом по всем указанным параметрам на всем протяжении этой толщи.
На основании этого корундсодержащие породы чупинской толщи разделены на два типа (как это сделано при описании проявлений Варацкое и Высота 128), которые обозначены как: 1) корундсодержащие породы в кианит-грапат-биотитовых плагиогнейсах (далее для краткости - корундсодержащие породы в гнейсах); 2) корундсодержащие породы в метабазитах. Ниже приводится их обобщенная характеристика. Породы этого типа крупно- и среднезернистые гнейсоподобные, часто полосчатые, в которых одним из главных породообразующих минералов является кислый или средний плагиоклаз (обычно его содержание 40%, в лейкократовых линзах и прослоях до 100%). В целом, по внешнему виду они очень похожи на вмещающие их кианит-гранат-биотитовые плагиогнейсы. Однако, в отличие от последних, корундсодержащие породы данного типа практически всегда содержат кальциевый амфибол (паргасит); на Хитоострове добавляется еще и натриевый малокремниевый жедрит. Правда, на том же Хитоостровском проявлении встречены безамфиболовые породы и породы только с жедритом, но они имеют малое распространение, и больше нигде таких пород не обнаружено1. Наиболее же заметным отличительным свойством корундсодержащих пород (на проявлениях Хитоостров и
Далее рассматриваются только корундовые породы, содержащие кальциевый амфибол.Варацкое) является наличие крупных (от 0.5 до 7 см) идиоморфных кристаллов розового корунда. Но чаще в породах корунд встречается в виде мелкозернистых масс, представляющих собой его тонкие срастания с плагиоклазом (на большинстве проявлений). Вместе с корундом в породах всегда встречается ставролит. Таким образом, состав корундсодержащих пород данного типа Pl+Cam+Grt+Bt+St+Crn±Na-Ged (лишь на проявлении Варацкое в этих породах еще отсутствует гранат).
Важной особенностью корундсодержащих пород данного типа на всех проявлениях, где они встречаются (Хитоостров, Варацкое, Высота 128, Плотина; проявление Лягкомина здесь не рассматривается из-за ограниченности материала), является обязательное наличие между ними и вмещающими кианитовыми гнейсами ряда промежуточных пород, сменяющих друг друга в определенном порядке, что в
Корундсо держащие породы в метабазитах
Однако в краях псевдоморфозы, на контакте с плагиоклазовой каймой, отделяющей симплектиты от граната (см. рис. 4д, 5а), железистость ставролита уменьшается (f 0,65), а железистость граната в краях его зерен на контакте с плагиоклазовой каймой, наоборот, увеличивается (f 0,69), превышая железистость ставролита (рис. 266). Такая же картина наблюдается и в зоне Зв с идиоморфными кристаллами ставролита (хотя состав минерала здесь меняется менее заметно), где нет реакционных взаимоотношений между ставролитом и гранатом. Центральные части зерен ставролита более железистые (f 0,65-0,66), чем центральные части зерен граната (f 0,61-0,64), составы же этих минералов в контакте друг с другом имеют обратные соотношения (соответственно, f 0,64-0,65 и 0,69; рис. 26в). И таким образом, в непосредственном контакте этих минералов ставролит всегда более магнезиален, чем гранат.
Обратное отношение железистости для центральных частей зерен ставролита и граната в данном случае, видимо, указывает лишь на то, что составы минералов являются неравновесными, т.к. ставролит, как показано выше, образуется при замещении граната. Интересно, что эта неравновесность составов сохраняется даже в зоне Зв, где порода, казалось бы, полностью перекристаллизована, и в ней нет реакционных взаимоотношений между минералами. Лишь краевые части зерен ставролита и граната здесь пришли в равновесие в процессе перекристаллизации.
Корунд содержит 0,07-0,20 % Сг203 (Громов, 1993).Апатит, найденный в олигоклазитах, находящихся внутри корундсодержащих мезократовых пород с амфиболом Хитоострова, является фторапатитом.
Корундсодержавдие породы в метабазитах.На проявлении Дядина гора вмещающие габбронориты и развитые по ним амфиболиты и породы зоны 1 (Cam+Grt±Qtz,Pl) имеют практически одинаковый состав (табл. VIII). Породы зоны 1 (где почти полностью исчез плагиоклаз) отличаются от обычных апогаббровых амфиболитов лишь ничтожным содержанием натрия. Все этипороды по петрохимическим параметрам (особенно по повышенному содержаниюи хрома в сравнение с габброидами других комплексов) относятся к комплексу лерцолит габброноритов (по классификации B.C. Степанова, 1981). Внутри зональности с Оат(рис. 27) от этих пород через зоны 2-3 (кианит- и корунд-ставролит-двуамфиболовые породы) в сторону осевой зоны 4-5 (гранатовые жедрититы и хлорититы) в породах уменьшается содержание S1O2 (от 52 до 27 мае. %) и СаО (от 8 до менее 1 мае. %) при возрастании АЬ03 (от 12 до 22 мае. %), MgO+Fe006m (от 22 до 34 мае. %) и общей магнезиальности, но при сохранении примерно того же отношения Al2O3/(MgO+FeO06m)- Также уменьшается и Na O (начиная уже с зоны 1). На Варацком в породах аналогичной зональности (начиная с мономинеральных роговообманковых пород, являющихся петрохимическим аналогом оливиновых габброноритов комплекса лерцолит-габброноритов) также уменьшается SiCb и СаО и возрастают АЬОз и MgO+Fe006ui- Однако общая магнезиальность пород остается постоянной, зато отношение Al203/(MgO+Fe006m) немного увеличивается (рис. 27), а также незначительно возрастает количество №гО.
Интересно, что в кианит-двуамфиболовых породах зоны 2 Дядиной горы содержание СГ2О5 (2500-3000 ррт) превышает значения для вмещающих габброноритов и образованных по ним амфиболитов (780-1520 ррт). Но в гранатовых жедрититах и хлорититах (зоны 4-5) количество СГ2О5 вновь снижается до уровня габброноритов. Похожая картина наблюдается и на Варацком, но там вариации по СГ2О5 значительно меньше: во вмещающих мономинеральных роговообманковых породах - 1220, в двуамфиболовых породах — 1600 и в гранатовых хлорититах - 1400 ррт.
В породах зональности без Оат на Дядиной горе и Варацком (рис. 27) от габброноритов и амфиболитов к породам зоны 1а (состава Cam+Grt+Ky), и далее к породам зоны 1в (Cam+Grt+Crn) сильно уменьшается SI02 (от 52 до 34-45 мае. %). Содержание АЬОз возрастает (от 11-13 до 18-34 мае. %), но наиболее глиноземистые составы встречаются не среди корундовых (18-25 мае. %), а среди кианитовых пород (20-34 мае. %).
Содержание MgO+FeOo6m в породах с кианитом и корундом на проявлении Дядина гора такое же, как и во вмещающих габброноритах (в среднем, 22 мае. %). Лишь в наиболее глиноземистых породах с кианитом сумма магния и железа уменьшается (до 14 мае. %). На Варацком же MgO+FeO06m в корундовых породах меньше, чем во вмещающих мономинеральньгх роговообманковых породах. Магнезиальность пород из этой зональности с Дядиной горы лишь незначительно повышается, по сравнению с
Корундсодержащие породы в метабазитах
Во вмещающих кианитовых гнейсах на их контакте с зоной 1 не были встречены реакционные взаимоотношения кварца и кианита, отвечающие реакции (1). Но, возможно, что переход от вмещающих кианитовых гнейсов к бескварцевым породам зоны 1 также связан с этой реакций. Данная реакция, как и все остальные (2-6), является неизохимической и идет вправо при увеличении активности натрия, а также и кальция (как в большинстве реакций). Это согласуется с тем, что от кианитовых гнейсов к корундсодержащим породам (и на Варацком, и на Хитоострове) возрастает содержание этих компонентов, а также уменьшается содержание SiC 2 (см. рис. 19в). С этим же возрастанием Na и Са, видимо, связано и появление в породах амфибола вместо биотита (хотя непосредственного замещения биотита амфиболом не наблюдается), тем более, что общая железистость амфибола близка к общей железистости биотита вмещающих гнейсов.
Вариации составов минералов указывают на то, что роль Na и Са в процессе образования пород 1 типа меняется при переходе от зон 2 (и 1В) к породам зоны Зв: происходит возрастание ащао и отношения яыагс/ясао и снижение асао- Так, на Хитоострове увеличивается натриевость кальциевых амфиболов (см. рис. 246), снижается кальциевость плагиоклаза и граната (рис. 21а, 22а). Более того, именно в породах зон За-Зв появляется жедрит (неустойчивый при повышенной дсао), с весьма высоким содержанием натрия (до 0,9 ф.е.). Породы Варацкого формировались при большей дсао: жедрит отсутствует, гранат (только в зоне 2), плагиоклаз и кальциевый амфибол характеризуются более высокой кальциевостью, но и здесь от зоны 2 к зоне За-в натриевость последнего отчетливо повышается (рис. 246).
В зональности с Оат смена парагенезисов хорошо соответствует изменению составов пород от вмещающих метабазитов к телам гранатовых жедрититов или хлорититов (рис. 33а). Уменьшение Si и Са при сохранении практически постоянного отношения Al/(Mg+Fe06uO в породах привело к замещению парагенезиса Hbl+Grt(±Pl,Qtz) парагенезисами с Оат, которые по мере приближения к жедрититам сменялись в порядке: Оат+Ку — Oam+St —» Оат+Сгп — Oam+Grt —+ Оат (хотя кальциевый амфибол в малых количествах всегда остается в породе).
Магнезиальность Оат и Cam к осевой зоне увеличивается (здесь так же образуется высокомагнезиальный гранат), что говорит о повышении активности магния в процессе преобразования пород.
Интересно, что на Варацком проявлении замещение граната внутри жедрититов преимущественно связано с повышением активности Na:Это можно объяснить их взаимодействием с находящимися рядом породами 1 типа, как это прослеживалось и по вариациям состава пород и минералов (см. главу 4).
В породах зональности без Оат. также в соответствии с изменением состава пород по мере приближения к зоне жедрититов (снижение содержания кремния и возрастание сначала алюминия, а потом и Mg+Fe06mb парагенезис Hbl+Grt(±Pl,Qtz) сменяется парагенезисами Cam с высокоглиноземистыми минералами в порядке: возрастает, что указывает на рост активности магния.
Обычно переход от парагенезиса с Кук парагенезису с St и с Сгп происходит через образование St-Pl-псевдоморфоз по Ку, часто с Crn-Pl-симплектитами внутри:
Концентрация Са внутри этой зональности не уменьшается, и может даже увеличиваться, как видно из реакций (8-9). Однако на контакте с зоной жедрититов она резко падает. Поэтому здесь парагенезис Cam+Spl+Hgb замещается Oam+Spr с выносом кальция, но с привносом магния:Здесь же образуются гигантские кристаллы граната, включающие в себя реликты Cam+Spl+Hgb±Crn.
Более поздняя биотитизация пород осевой зоны, проходящая с явным привносом калия, и приводящая к замещению жедрита биотитом, местами сопровождается увеличением активности СОг, что вызьшает замещение Oam+Spr парагенезисом Bt+Mgn, при этом один Spr может замещаться Bt+Crn±Mgn:
Внутри же футляров граната реликты Cam+Spl+Hgb±Spr замещаются парагенезисом Bt+Crn(±Rt) (с выносом СаО):что корунд образуется внутри обоих типов выявленной зональности по мере приближения к центральной зоне жедрититов при смене парагенезисов с кианитом (часто путем непосредственного замещения кианита), а также при дальнейшем преобразовании (биотитизация и карбонатизация) зоны жедрититов и заключенных в них футляров граната с реликтами пород предыдущих зон путем замещения, согласно реакциям (13-16), шпинели, хёгбомита и сапфирина.
С помощью Grt-НЫ, Grt-St, Grt-Bt и (Зг/-С7г/-геотермометров (программа GeoPath 1.2, Gerya, Perchuk, 1992) была оценена температура образования корундсодержащих пород обоих типов. В 1 типе (рис. 34а) для составов центральных частей зерен граната и амфибола (в зонах 2-Зв Хитоострова и в зоне 2 Варацкого) получены температуры 680-730 С. Центры граната и ставролита в зоне Зв дают нереально высокие температуры ( 800). Это говорит о том, что здесь состав ставролита (незначительно меняющийся от центра к краю зерен) не находится в равновесии с составами центральных частей зерен Mg-Fe-минералов окружающей породы. Для краев зерен значения температуры: 640-680 С для пар Grt-Hbl и -600-660 С для пар Grt-St (только в зоне Зв). Относительная близость температур показывает, что ставролит в самом контакте с другими Mg-Fe-минералами более или менее пришел с ними в равновесие. Значения температур по Grf-ifr-термометру: -600-630 С для центров зерен и 600 С для их краев. Однако биотит практически всегда хлоритизирован, поэтому минимальные значения температур, видимо, связаны с хлоритизацией. Определение температур непосредственно по Grt-Chl-паргім дают к этому близкие значения 560-610 С и ниже.
Температура образования олигоклазитов Хитоострова определялась по Grt-Bt-термометру, 630-650 С. Полученные значения температуры близки к тем, которые
