Введение к работе
Актуальность. В фанерозойских орогенических зонах, таких как Западный гнейсовый регион в Норвегии, Западные Альпы, Богемский массив Центральной Европы, террейн Даби-Сулу в Китае, Кокчетавский массив в Казахстане и т д, испытавших коллизионный метаморфизм при высоких и сверхвысоких давлениях (HP/UHP), встречаются тела перидотитов и пироксенитов Эти породы ограниченно развиты на земной поверхности, но представляют один из ключевых петрографических типов коллизионных зон и содержат важную генетическую информацию (Coleman, Wang, 1995) Они рассматриваются как результат корово-мантийного взаимодействия, позволяя получать новые данные о петротектонических процессах (Liou, Carswell, 2000), в том числе об условиях метаморфизма и фациях глубинности в коллизионных зонах высоких-сверхвысоких давлений (Brueckner, Medaris, 2000)
Небольшие тела базит-ультрабазитовых оливин-гранатовых, оливин-шпинелевых и ортопироксеновых пород обнаружены в Кокчетавской коллизионной зоне высоких-сверхвысоких давлений (Ефимов, 1961, Удовкина, 1985, Ревердатто и др , 1993, Zhang et al, 1997, Ashworth et al, 1998, Reverdatto, Lepetyukha, 1999, Muko et al, 2002, Katayama et al, 2003) В данной работе они явились объектом детальных исследований
Цель работы охарактеризовать оливин-гранатовые, оливин-шпинелевые и ортопироксеновые породы Кокчетавского массива, установить их генезис и Р-Т условия образования
Задачи 1) минералого-петрографически описать породы и изучить химический состав слагающих их минералов, 2) оценить Р-Т условия метаморфизма, 3) изучить петрогеохимические особенности и установить природу протолитов этих пород, 4) провести геохимическое сравнение кокчетавских базит-ультрабазитов с мировыми петрографическими аналогами
Фактический материал и методы исследований. В основу работы положен материал, предоставленный научным руководителем и собранный автором самостоятельно в процессе полевых работ и лабораторных исследований за период 2002-2007 г г Большая часть исследований выполнена в ходе обучения автора в аспирантуре 2005-2007 г г Автор также использовал коллекцию пород, любезно предоставленную Д Карсвеллом из Университета Шеффилда (Англия) Изучено 200 пластинок и шлифов, проанализировано 30 образцов горных пород на содержания породообразующих оксидов, получено 27 определений редкоземельных и редких элементов, выполнено около 100 микрозондовых анализов
Содержания породообразующих оксидов и Rb, Sr, Y, Zr, Nb определялись методом РФА Остальные элементы в породах, включая
редкоземельные, определены нейтронно-активационным анализом и ICP-MS. Составы минералов определялись на микрозондах Camebax-Micro и Jeol-JXA в Аналитическом центре ИГМ СО РАН
Научная новизна. Впервые комплексно изучены оливин-гранатовые, оливин-шпинелевые и ортопироксеновые метаморфические породы Кокчетавского массива Установлено их геохимическое подобие между собой, а также - с ультрабазитами комплексов Иксунддал и Ракнестанген в Западном гнейсовом регионе Норвегии; показано, что они могут быть отнесены к коровым базит-ультрабазитовым породам Fe-Ti типа (по Carswell et al, 1983, Brueckner, Medans, 2000) и связаны общностью происхождения с эклогитами и амфиболитами Кокчетавской коллизионной зоны На примере кокчетавских оливин-гранатовых и оливин-шпинелевых пород показано, что ультраосновные породы могут образовываться при метаморфизме хлоритовых предшественников при высоких Р-Т параметрах
Практическая значимость. Предложены геохимические критерии различия мантийных и коровых базит-ультрабазитов в коллизионных зонах высоких-сверхвысоких давлений Эти критерии могут быть полезны при определении состава, природы и эволюции тгоотолитов ультраосновных пород в высокометаморфизованных комплексах
Защищаемые положения:
1 В двух участках Кокчетавского массива (вблизи оз. Кумды-Коль и
д Енбек-Берлык) изучены небольшие тела оливин-гранатовых, оливин-
шпинелевых и ортопироксеновых метаморфических пород, залегающих
совместно с амфиболитами и эклогитами в виде будин и линз среди
метапелитовых сланцев и кварцитов зерендинской серии. Сходство в
форме и условиях залегания свидетельствует о том, что эклогиты,
амфиболиты, оливин-гранатовые, оливин-шпинелевые и
ортопироксеновые породы связаны общностью происхождения и до метаморфизма, по всей вероятности, представляли собой единый ансамбль базитовых силлов и/или даек
-
Судя по данным минералогической термометрии, температура образования оливин-гранатовых пород в западной части массива (участок Кумды-Коль) превышала 1000 С при давлении 40 кбар. Оливин-шпинелевые и ортопироксеновые породы в восточной части (участок Енбек-Берлык) возникли при Р = 14-15 кбар, Т » 800 С Р-Т параметры формирования этих пород при метаморфизме демонстрируют различный уровень глубинности западного и восточного блоков Кокчетавского массива
-
Оливин-гранатовые и оливин-шпинелевые ультрабазиты участков Кумды-Коль и Енбек-Берлык, имеют сходный и необычный
петрохимический состав из-за высокого содержания А1203, FeO, ТЮ2 и низкого содержания S1O2, MgO, Cr и могут быть отнесены к коровым перидотитам Fe-Ti типа Протолитами оливин-гранатовых, оливин-шгшнелевых и ортопироксеновых пород, вероятно, были метасоматически преобразованные в хлоритовые породы базиты, залегавшие в верхней части континентальной коры до субдукции и метаморфизма при высоких-сверхвысоких давлениях Этот вывод сделан на основе сравнения с составами других возможных протолитов
4. Оливин-гранатовые, оливин-шпинелевые и ортопироксеновые породы Кокчетавского массива геохимически подобны коровым перидотитам и пироксенитам Fe-Ti типа из комплексов Иксунддал и Ракнестанген Западного гнейсового региона Норвегии И те, и другие обеднены Сг и Ni, обогащены Zr, Y, Nb, РЗЭ и этим отличаются от типичных мантийных (Mg-Cr типа) петрографических аналогов Выявленные геохимические различия могут быть использованы в качестве критериев при определении природы протолитов базит-ультрабазитовых пород в высокометаморфизованных комплексах
Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 6 статей и тезисы 7 докладов Результаты работы представлялись на Международном симпозиуме, посвященном 70-летию академика НВ Соболева (Новосибирск, 2005), на Федоровской сессии (Санкт-Петербург, 2006), на научных конференциях «Ультрамафит-мафитовые комплексы складчатых областей докембрия» (Улан-Удэ, 2005), «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2005), «Метаморфизм и геодинамика» (Екатеринбург, 2006), «Актуальные проблемы геологии и геофизики» (Ташкент, 2007)
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав и заключения, общим объемом 138 страниц и сопровождается 32 рисунками и 23 таблицами Список использованной литературы составляет 125 наименований
