Петрология плиоценовых гранитоидов коллизионного типа Большого Кавказа Богина, Мария Михайловна

Введение к работе

Актуальность исследований. Расшифровка тектонических и петрогенетических процессов разных гсодинамических обстановок является ключевой проблемой при понимании условий формирования современной континентальной коры Земли. Одним из важных путей разработки этой проблемы служит реконструкция петрологических характеристик магматических пород, которые, наряду с геофизическими данными, несут информацию об особенностях строения и состава глубинных частей земной коры. Однако этот, несомненно перспективный, путь исследований осложняется многообразием петрогенетических факторов магмообразования. Наиболее четко это проявлено в коллизионных структурах, развитие которых включает столкновение плит, поддвнгание одной плиты под другую, а также последующее горообразование и утолщение континентальной коры. Это определяет разнообразие механизмов, источников и условий генерации магм и частичное перекрытие петрогеохпмических параметров пород, сформированных в условиях коллизионных и других геодинамн-ческих обстановок (островных дуг, активных континентальных окраин). Настоящая работа посвящена выявлению характерных петрологических особенностей магматических пород коллизионной обстановки Большого Кавказа.

Обьекты исследований. Диссертация основана на материалах по изучению гранитондов Эльджурз инского, Сангутндонского и Теплинского массивов Большого Кавказа, выбор которых в качестве объекта исследований обусловлен тем, что имеются надежные данные о их пространственной и временной взаимосвязи с коллизионной обстановкой. Все три массива располагаются в осевой зоне Транскавказского поперечного поднятия, формирование которого началось в позднем миоцене при закрытии Тетиса и столкновении Аравийской и Евразиатской континентальных плит, сближающихся и до настоящего времени. Временная взаимосвязь процессов формирования зоны коллизии и становления этих граннтоидных массивов подтверждается ралиолошческими датировками последних. Все три массива доступны для де -' тильного геологического исследования и опробования вследствие их хорошей обнаженности и, и дополнение для Эльлжуртинского массива, детальной раэбуренности скважинами. Массивы изучались в различных аспектах, однако работы по комплексному геолого-ііеірографическому, минералогическому, пеірогеохимическому и изотопному изучению нами были выполнены впервые.

11едь.іі;іада<шлі<.сае;.Е'>в.ацціі. Цель исследований - установление условий формирования плиоценовых коллизионных гранитондов Большою Кавказа. Для эюго решались следующие задачи:

- на основании геолого-петрографических, петрогеохимических и изотопных иссле
довании выявление источников и условий образования исходных для граннтоидов
расплавов;

-детальные геологическое и петрографо-минералогическое исследования для реконструкции условий становления гранитоидных массивов;

сравнение вещественных и петрогенетических характеристик коллизионных граннтоидов Большого Кавказа и других регионов, выявление черт сходства, различий и тектоническая интерпретация полученных данных;

установление характера рудной специализации изученных граннтоидов;

Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации положены матергільї. собранные диссертантом за полевые сезоны 1990 и 1991 гг на Большом Кавказе, а также коллекция каменного материала, отобранная из керна глубокой четырехкилометровой скважины СГ-1 и скважин 1500, 1501 , пройденных через Эльджуртинский массив ниже уровня р.Баксан. Керн был предоставлен ПІПП "Недра", ПГО "Севкавгеология".

Лабораторные исследования включали: 1)микроскопическое изучение шлифов (около 500 шт.); 2) определение содержаний петрогснных и малых элементов в ПО образцах весовым и рентгеиофлюоресцеитным методами (ИГЕМ РАН, Бронницкая геолого-геолимичесхая экспедиция ИМГРЭ, Институт геохимии и литосферы Университета г.Гизен, Германия); 3) определение содержания редкоземельных элементов (РЗЭ) с 41) образцах инструментальным нейгронно-актнваииомным методом в ИГЕМ РАН ; 4) исследование состава породообразующих и акцессорных минералов (150 анализов) на микрозонде "Cameca" SX-50 (Тинцветмст"); 5) определение изотопного состава кислорода б'^О по валовым пробам и моиоминеральным фракциям (25 анализов) (Калифорнийский технологический институт); 6) определение ^'Sr/Sr в породе (2 анализа) (ИМГРЭ); 7) минералогический анализ 10 проб (ИЛС РАН); 9) обработка полученных данных на ЭВМ с помощью различных петрологических программ;

Научная новизна. В результате проведенных исследований:

впервые доказана принадлежность изученных массивов к двум разным комплексам, имевшим различную историю формирования и становления;

реконструированы источники и условия генерации исходных расплавов для изученных граннтоидов.

выявлены условия кристаллизации граннтоидов Эльджуртинского и Сангутидонс-кого комплексов.

выявлен характер металлогенической специализации и оценена рудная перспективность плиоценовых коллизионных граннтоидов Большого Кавказа;

Практическая значимость. Результати рабсты могут бить использованы щш изучении вертикальной неоднородности в гранитоидных массива»., а также при оценке потенциальной рудоносностн аналогичных объектов и при проектировании поисковых работ на Си, W, Мо.

Основные защищаемые положения.

1. Показано принципиальное петрогеохимическое и изотопное различие двух плиоценовых гранитоидных комплексов коллизионного типа Большого Кавказа: Эльджуртинского и Сангутидоиского. Они характеризуются различными уровнями содержания Nb, Та, Rb, Sr, разными спектрами РЗЭ и разными значениями " 'Sr/⁸^Sr, что, очевидно, связано с различным петрогенезисом исходных расплавов и разным флюидным режимом при их становлении. Эльджуртинский комплекс представлен гранитами, образовавшимися при кристаллизационной дифференциации трахнанде-знбазальтового расплава с удалением амфибол-плагноклаз-ортопироксенового куму-лата, что соответствует глубинам около |бкм. Сангутндонскпи комплекс, представлен преимущественно гранодноритамн и трондьемитами, исходные расплавы которых генерировались при частичном плавлении базальтового субстрата в равновесии с гранат-амфнбол-плагноклазовим рестнтом, что соответствует глубине формирования около 40км. Выявленные различия между комплексами этих граннтоидов, возможно, связаны сих расположением в разных блоках коллизионной структуры.

2. На основании детального петрографического и петрогеохнмнческого исследования керна эльджуртинского фанита в пределах его I фазы (на глубине от 300 до 3835м ниже уровня р.Саксам) выделено 3 петротипа, имеющие индивидуальные петрографические и геохимические особенности, что может бьпь связано с дискретным поступлением отдельных порций расплава в интрузивную камеру.

3. Установлено, что изученные плиоценовые гранигоиды Большого Кавказа по своим петрогеохимическнм характеристикам ближе всего к типичным коллизионным граннтондам альпийского типа, что соответствует современным тектоническим построениям для данного региона. В целом для граннтоидов альпийского тш'щ характерны следующие особенности: отсутствие мусковита и високої лнноземисшх минералов, высокие значения содержании Zr, Sr, ИГ, Y и ТІї/ІІ, K/Kb оіношений, а также пониженные значения содержания Та и отношений Ta/Nb, Rb/Zi и ^Si/^fySr.

4. Показано, что граннтоиды Сангутидоиского комплекса явчяюкя поіенцн олыю рудоносными на Cu-норфировый тип оруденення.

Па основании новых данных (іеохіїмнческое изучение пород и минер;,пои, количественный анализ акцессорных минералов но чешрехкшюмеїроиому разрезу) подтверждено, что граннтоиды Эльджурник-кою комшіекпі не янііяїннт, рулоіеи

рирующей системой для промышленного W-Mo оруденения Тырныаузского месторождения.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзной конференции "Геохимия магматических пород" (ГЕОХИ, 1991 и 1993гг.), совещании по локальным методам исследований (Суздаль, 1993 г.), заседании лаборатории и ученого совета ИП'М РАН.

Публикации. Содержание диссертации изложено в 5 печатных работах и I. институтском отчете.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения общим объемом 238 страниц. Включая 32 таблицы и 43 рисунка. Синеок литературы включает 132 наименования.

Работа выполнена в И ГЕМ РАН в соответствии с планом ПИР по проекту "Магмат.ізм в формировании земной коры" под руководством академика РАН О.А.Богатнкова и к.г-'^ и. А.Г.Гурбанова. Полевые исследования проводились на Эльлжуртинском, Сангутидоиском и Теплннском массивах (Северный Кавказ) совместно с А.Г.Гурбановым. При обсуждении результатов исследовании с И.С.Кра-сивской, Е.В.Негрей, А.В.Самсоновым, А.АЛІосовоїі, А.Я.Дохучзевым и С.Н.Буб-новым автор получил ряд ценных советов и конструктивных замечаний. Большой обьем аналитических исследований пород выполнен С.А.Горбачевой, И.Б.Никитиной, А.Л.Керзнным, Г.Е.Каленчук, А.М.Цешшым, А.Г.Гурбановым, А.З.Журавлевым, Т.Амсонстом, Ю.Хессом.

Автор выражает всем им глубокую и искреннюю благодарность.