Введение к работе
Актуальность исследований. История формирование офиолитовых комплексов как отражение сложнейших процессов магматизма, метаморфизма и теїстоники, происходящих в мантии и в земной коре является одной из фундаментальных проблем геологин. Крупнейшие офиолитовые комплексы Полярного и Южного Урала, приуроченные к зоне Главного уральского глубинного разлома (ГУГР), позволяют расшифровать эту историю, от момента разрыва континентальных плит и зарождения палеоокеанического бассейна, до закрытия океана и надвигания мафит-ультрамафитовых масс на островодужные и платформенные ассоциации. Несмотря на интенсивное изучение офиолитов в складчатых поясах и в современных океанах до сих пор наименее понятной остается заключительная стадия их выведения в структуры земной коры. Поэтому, изучение метаморфических пород в экзоконтактовом ореоле восточно-хабарнинского мафит-ультрамзфитового комплекса, входящего в структуру Хабарнинского офиолитового аллохтона на Южном Урале может дать дополнительную информацию для понимания истории формирования офиолитов, быть полезным для целей геологического картирования и поисков полезных ископаемых.
Объектом исследования послужили метаморфические породы, залегающие в экзоконтактовом ореоле в осточно-хабар айнского мафит-ультрамафитового комплекса (ВХК). Выбор этого объекта связан с двумя главными причинами: 1) эти метаморфические породы, до сих пор оставались практически не изученными, 2) они залегают в контакте с мафит-ультрамафитовым комплексом, который по особенностям состава резко отличается от расслоенных серий офиолитов и приближается к дунит-клинопироксенит-габбровым ассоциациям Урало-Аляскинского типа и появление его в структуре офиолитового аллохтона является интересной геологической проблемой.
Цели и задачи исследования. Целью исследования является создание петрологической и геодинамической модели формирования метаморфических пород в экзоконтактовом ореоле восточно-хабарнинского мафит-ультрамафитового комплекса, которая должна отражать соотношение эндогенных процессов, сопровождающих заключительные стадии развития палеоокеаиических структур и формирование офиолитовых надвигов. В ходе проведения исследования решались следующие задачи:
-
Изучение геологического строения комплекса метаморфических пород в экзоконтактовом ореоле ВХК. Определение геологических взаимоотношений метаморфических пород и пород ВХК. Установление характера и интенсивности деформаций горных пород.
-
Определение минерального и химического состава метаморфических пород и их геохимических особенностей. Изучение геохимии стабильных изотопов (О, Н, С) в породах и минералах. Реконструкция составов исходных субстратов и Р-Т параметров метаморфических преобразований.
-
Проведение радиоизотопного датирования метаморфических пород Sm-Nd методом для определения возраста метаморфизма.
Фактический материал и методы исследований. В основу работы положены материалы полевых исследований на Хабарнинском массиве, полученные автором в период студенческих практик в составе экспедиционных отрядов лаборатории петрологии магматических формаций ИГГ УрО РАН в 1999-2001, а также во время обучения в аспирантуре в 2003-2005 годах. За это время была собрана коллекция, включающая 460 проб и образцов горных пород. Изучено более 500 петрографических и около 40 прозрачно-полированных шлифов. В распоряжении автора имеется 150 силикатных анализов горных пород, дополненных определениями концентраций Rb и Sr, выполненных рентген-флюоресцентным методом на СРМ^18 и VRA-30 (ИГГ УрО РАН). Для геохимической характеристики пород использованы 30 анализов, выполненных методом кондуктивно-связанной плазмы (ICP-MS - ELEMENT-2, ELAN-9000) в аналитических лабораториях ИМГРЭ (Москва, под руководством ВЛ.Богатова) и ИГГ УрО РАН (Екатеринбург, под руководством Ю.Л.Ронкина и СЛ.Вотякова). Минеральный состав пород был охарактеризован с использованием более 150 микрозондовых анализов минералов, выполненных на JXA-5 (ИГГ УрО РАН, аналитик В.Г.Гмыра), Cameca-SXIOO (ГЕОХИ РАН, Москва, аналитик Н.Н.Кононкова). Определение изотопного возраста амфиболитов Sm-Nd методом было проведено в лаборатории института КНЦ РАН (г. Апатиты) па семиканапьном термоионизационном масс-спектрометре Fimiigan МАТ-262 (RPQ) под руководством Т.Б.Баяновой. Кроме этого, для определения минералов и характеристики фазового состава пород были использованы методы дифференциального термического анализа, рентгенофазового анализа, рамановской спектроскопии и другие методы, упоминание о которых приводится в соответствующих разделах диссертации.
Защищаемые положення:
-
Метаморфические породы в экзоконтактовом ореоле восточно-хабарнинского мафит-ультрамафитового комплекса по положению в разрезе и составу могут быть подразделены на две толщи; 1) нижнюю, метавулканогенную и 2) верхнюю, метавулканогенно-метатерригенную. Первые залегают в лежачем боку метаморфического комплекса и представлены амфиболитами. Вторые залегают в висячем боку комплекса и образуют пачку переслаивающихся амфиболитов, кварцито-гнеисов, кварцитов, двупироксеновых кристаллических сланцев. Породы, выделенных толщ испытывают разные по стилю и интенсивности деформации.
-
Породы метавулканогенной толщи метаморфизованы в условиях эпидот-амфиболитовой фации умеренного давления (Т==450-550С, Р=2-4 кбар). Породы метавулканогенно-метатерригенной толщи преобразованы в условиях амфиболитовой и гранулитовой фаций умеренного давления (Т=550-750С, Р=5-6 кбар иТ=750-950"С, Р=5-7 кбар соответственно). Термальная аномалия, вызвавшая повышение уровня метаморфизма пород верхней толщи, связана со становлением восточно-хабарнинского мафит-ультрамафитового комплекса на глубинах, соответствующих по давлению 5-7 кбар.
-
По петрохимическим и геохимическим данным породы метавулканогенно-метатерригенной толщи имеют гетерогенный состав субстрата, в котором в разных пропорциях участвуют океанические и островодужные вулканические породы и продукты их размыва (граувакки), а также осадочные породы, источником которых могли служить породы континентальной коры, что заставляет предполагать аккреционную природу этой толщи.
-
Возраст динамотермального метаморфизма амфиболитовой фации в экзоконтактовом ореоле восточно-хабарнинского мафит-ультрамафитового комплекса по данным К-Ar и Sm-Nd датирования соответствует раннему девону (415 млн. лет) и определяет верхнюю границу формирования Хабарнинского офиолитового аллохтона на Южном Урале.
Научная новизна. Впервые подробно охарактеризовано геологическое строение серии метаморфических пород в экзоконтактовом ореоле ВХК. На основе наблюдаемых различий в литологическом составе пород и положению их в разрезе выделено две толщи: 1) нижняя, метавулканогенная и 2) верхняя, метавулканогенно-метатерригенная. Обосновывается осадочная природа субстрата большинства пород
верхней толщи. Впервые показано, что пиковые параметры метаморфизма в экзоконтактовом ореоле соответствуют гранулитовой фации умеренного давления. Обосновывается, что метаморфические и магматические породы одновременно проходят стадию твердо-пластических деформаций, сопровождающих их совместное выведение в верхние горизонты земной коры. Впервые, Sm-Nd методом получены данные о возрасте метаморфизма амфиболитовой ступени.
Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы для корректировки легенды геологических карт на данную территорию. Высокая интенсивность сдвиговых дислокаций вуглеродистых метаморфических породах амфиболитовой и гранулитовой фаций метаморфизма может быть благоприятна для формирования метаморфогенных алмазов, графита и благороднометального оруденения. Апробация работы н публикации. По теме диссертации опубликовано 19 работ, из которых 7- это статьи в сборниках, а 12 - тезисы и расширенные тезисы совещаний различного уровня. В 2006 году две статьи, представленные академиками Ф.П.Митрофановым и В.В.Ревердатто, приняты в печать в журнал Доклады АН. Результаты исследований были доложены на всероссийских и международных совещаниях: «Геология и металлогения ультрамафит-мафитовых и гранитоидных интрузивных ассоциаций складчатых областей» (Екатеринбург, 2004), «Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту)» (Иркутск, 2004), X Всероссийском (международном) петрографическом совещании «Петрография XXI века» (Апатиты, 2005), «Ультрамафит-мафитовые комплексы складчатых областей докембрия» (Улан Удэ, 2005), «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2005), «Метаморфизм и геодинамика» (Екатеринбург, 2006), «Офиолиты: геология, петрология, металлогения и геодинамика» (Екатеринбург, 2006), «Изотопное датирование процессов рудообразования, магматизма, осадконакопления и метаморфизма» (Москва, 2006) и на других региональных и молодежных конференциях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 9 глав и заключения, изложенных на 242 страницах. Работа содержит 95 рисунков и 23 таблицыСписок цитируемой литературы насчитывает 155 наименований.
