Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Геолого-тектоническая позиция ультрама-фитовых массивов в структурах кузнецкого алатау 11
1.1. Общая характеристика геологического строения Кузнецкого Алатау 11
1.2. Закономерности локализации ультрамафитовых массивов в структурах северной части Кузнецкого Алатау 25
Глава 2. Особенности внутреннего строения ультра мафитовых тел гор бархатной и северной-зеленой 37
2.1. Внутренняя деформационная структура Бархатного массива 38
2.2. Внутренняя деформационная структура массива гор Северной-Зеленой 51
2.3. Реконструкция условий формирования деформационной структуры ультрамафитовых массивов 63
Глава 3. Петрография и петроструктурныи анализ 72
3.1. Петрографическая характеристика пород массивов 72
3.2. Микроструктурные особенности пород массивов и их типизация 81
3.3. Петроструктурный анализ ультрамафитов 95
Глава 4. Петро-геохимические и минералогические особенности пород офиолитовой ассоциации 119
4.1. Петрохимическая аттестация главных типов горных пород офиолитового парагенеза 119
4.2. Геохимические особенности пород массивов гор Бархатной и Северной-Зеленой 136
4.3. Особенности состава главных породообразующих минералов 151
4.4. Состав сосуществующих минералов и оценка температур их равновесия 170
Глава 5. Перспективы золото-платиноносности офиолитов кузнецкого алатау 178
5.1. Структурно-тектонические предпосылки рудоносности . 179
5.2. Геодинамические предпосылки рудоносности 187
5.3. Минералогические и геохимические предпосылки рудоносности хромититов 195
Заключение 206
Литература 211
Приложение
- Закономерности локализации ультрамафитовых массивов в структурах северной части Кузнецкого Алатау
- Реконструкция условий формирования деформационной структуры ультрамафитовых массивов
- Микроструктурные особенности пород массивов и их типизация
- Состав сосуществующих минералов и оценка температур их равновесия
Введение к работе
Актуальность исследований. Изучение ультраосновных пород имеет важнейшее значение для понимания петрологических процессов, происходящих в глубинных частях Земли. Современные представления о генезисе продуктов ультрамафит-мафитового магматизма предполагают в качестве ведущего петрогенетического механизма прямое плавление вещества верхней мантии, особенности которого во многом определяют геодинамическую эволюцию и минерагеническую специализацию регионов. Примерами вероятного состава мантийного субстрата в складчатых областях, как правило, выступают офиолитовые ассоциации, где наряду с блоками океанической коры присутствуют фрагменты их реститового основания, представленные ультрамафитами дунит-гарцбургит-лерцолитовой серии. Как правило, изучение этих пород ограничивается петрографическими, минералогическими и геохимическими исследованиями, без учета структурных аспектов. Применение методов петроструктурного анализа в совокупности с традиционным подходом является новым и весьма перспективным направлением, которое позволяет реконструировать не только внутреннее строение ультрамафит-мафитовых комплексов и историю их тектонической эволюции, но и существенно уточнить структурные критерии локализации благороднометального оруденения.
Цель исследования состояла в выявлении закономерностей структурной и вещественной эволюции ультрамафитов гор Северной-Зеленой и Бархатной как составных частей венд-раннекембрийской офиолитовой ассоциации Кузнецкого Алатау. В ходе исследования решались следующие задачи:
изучение внутреннего строения ультрамафитовых массивов и реконструкция динамо-кинематических условий их формирования;
петрографическая и микроструктурная типизация ультрамафитов с последующей оценкой роли пластических деформаций в их эволюции;
* 3) изучение предпочтительной ориентировки главных породообразую
щих минералов ультрамафитов (оливина и энстатита) для диагностики меха
низмов их пластической деформации;
4) петро-геохимическая аттестация основных петрографических разно
видностей ультрамафитов;
5) изучение особенностей эволюции химического состава оливина,
хромшпинелидов, ортопироксена и расчет вероятных температур равновесия
* сосуществующих фаз;
6) оценка геодинамического режима формирования пород офиолитовой
ассоциации и их потенциальной рудоносности в отношении благородных ме
таллов.
Фактический материал. В основу диссертационной работы положены результаты полевых и лабораторных исследований ультрамафит-мафитовых массивов гор Северной, Зеленой и Бархатной в Кузнецком Алатау, проводи-
мых автором в 1994-2005 гг. в рамках научных исследований НИЛ структурной петрологии и минерагении и кафедры петрографии Томского государственного университета, а также при выполнении проектов ФЦП «Интеграция» (проекты Е0254, Д4197) и НП «Университеты России» (проекты УР 09.01.008, УР 09.01.042). Всего было изучено более 500 образцов и прозрачных шлифов, из них 266 ориентированных, в которых геометрическим анализом определялось пространственное положение элементов прототектоники. В
12 представительных разновидностях пород проведена количественная оценка параметров микроструктурной анизотропии по методу С.А. Салтыкова. Петроструктурные исследования породообразующих минералов (оливина и ортопироксена) выполнены в 25 образцах. В 31 ориентированном образце проведены измерения магнитной восприимчивости, абсолютных значений и ориентировки вектора остаточной намагниченности. Материал для детальных минералогических исследований отбирался по схеме, предусматриваю-
* щей минераграфическое изучение (21 аншлиф) и подготовку мономинераль
ных фракций (170 обр.). За время работы выполнено более 390 микрозондо-
вых анализов минеральных фаз. В 200 пробах определены содержания петро-генных окислов методами аналитической химии и РФА, в 120 - концентрации рассеянных элементов методами РФА (73 ан.), ИНАА (37 ан.) и ICP-MS (10 ан.). Концентрации благородных металлов (Pt, Pd, Os, Au и Ag) в хроми-товых рудах определены атомно-абсорбционным методом (8 ан.), в породообразующих минералах исследуемых ультрамафитов - ICP MS-лазерной абляцией (9 ан.). Определения содержаний Au и Pd были проведены методами инверсионной вольт-амперометрии (113 опр.), Au - спектрально-сцинтилляционным (73 ан.).
Методы исследований. В качестве основного подхода научного исследования применялась оригинальная методика комплексного структурно-петрологического картирования, основанная на синтезе геометрического, петрографического, микроструктурного, геохимического и минералогического анализов горных пород. Данная методика включает составление опорных геолого-петрографических разрезов с применением данных по геометрическому анализу ориентированных образцов, выявление закономерностей предпочтительной кристаллографической ориентировки породообразующих минералов, реконструкцию палеодинамического режима (стрейн-анализ) формирования плоскостных и линейных элементов текстурной неоднородности горных пород, а также анализ закономерностей вариаций их вещественного состава на породном и минеральном уровнях структурной организации. Изучение вещественного состава горных пород проводилось с применением современных методов анализа геологических объектов, включая микрорент-геноспектральный, рентгенофлюоресцентный, ICP-MS и др. анализы. Аналитические результаты обрабатывались методами математической статистики (кластерный анализ, факторный и др.). Петро- и геохимические построения осуществлялись с помощью пакета программ "Statistica", "Isoplot" и др.
Научная новизна. Диссертация посвящена структурно-петрологическому анализу мафит-ультрамафитовых массивов гор Северной, Зеленой и Бархатной в Кузнецком Алатау. Автором впервые построены ди-
намокинематические модели формирования внутренней структуры этих объектов, отражающие полистадийный характер их динамометаморфизма. Проведена петроструктурная типизация основных петрографических разновидностей горных пород и установлены температурный режим и механизмы их пластической деформации. Обоснован единый план деформаций, пространственно разобщенных ультрамафитовых тел в составе офиолитового параге-неза. Получены новые данные о закономерностях вариаций петрофизических свойств ультрамафитов на примере Бархатного массива, отражающие особенности их динамометаморфического преобразования. Изучен минеральный состава ультрамафитов. Получены новые данные о петрохимических и геохимических особенностях пород, на основе которых в составе офиолитового парагенеза выделены две петрогенетические серии пород: реститовые и кумулятивные ультрамафиты. Впервые получены достоверные данные о распределении рассеянных элементов (LILE, REE, HFSE) в ультрамафитах и габброидах, а также обосновано их геохимическое сходство с офиолитами надсубдукционных зон.
Основные защищаемые положения.
Ультрамафитовые массивы гор Северной-Зеленой и Бархатной представляют собой тектонизированные фрагменты единого офиолитового парагенеза, обдукция которого в верхние горизонты земной коры сопровождалась тремя последовательными стадиями динамометаморфизма.
Наблюдаемое многообразие микроструктур в породах ультрамафитовых массивов гор Северной-Зеленой и Бархатной обусловлено их пластической деформацией механизмами трансляционного скольжения, субзернового распада и синтектонической рекристаллизации, которые протекали преимущественно в условиях последовательного понижения температур и контролировались динамическим режимом полистадийного метаморфизма офиолитовой ассоциации.
Петрохимические, геохимические и минералогические особенности ультрамафитов гор Северной, Зеленой и Бархатной обусловлены их принад-
лежностью к породам реститового и фрагментарно кумулятивного комплексов офиолитовой ассоциации надсубдукционного (SSZ) типа. Наблюдаемые вариации состава пород и минералов отражают влияние процессов частичного плавления и наложенной синтектонической рекристаллизации поздних стадий динамометаморфизма.
4. Геодинамические, структурно-тектонические, минералогические и геохимические параметры пород офиолитового парагенеза гор Северной, Зеленой и Бархатной предполагают в качестве наиболее перспективной на благородные металлы зону хромитовой минерализации на границе метаморфического мантийного субстрата и кумулятивной коровой серии. Эти образования выступают в роли контрастного геохимического барьера и способствуют зональному осаждению золота и платиноидов.
Практическая значимость исследования. Разработана схема картирования дезинтегрированных блоков океанической коры в пределах складчатых поясов. На примере ультрамафит-мафитовых массивов гор Северной-Зеленой, Заячьей и Бархатной в Кузнецком Алатау реконструирован вертикальный сводный разрез офиолитового парагенеза.
Проведена оценка геодинамического режима формирования пород офиолитовой ассоциации с оценкой их перспективной рудоносности на благородные металлы. Повышенные концентрации Pt и Pd (до 5100 и 1800 мг/т соответственно) установлены в ультрамафитах с относительно рассеянной вкрапленностью хромшпинелидов из верхней части рудной зоны Бархатного массива, а Аи (1150-5360 мг/т) - в густовкрапленных хромититах.
Апробация работы и основные публикации.
Результаты проведенных исследований опубликованы в 27 статьях и тезисах докладов. Основные материалы и положения работы представлены на Международных конференциях «Молодежь и проблемы геологии» (Томск, 1997), «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 1997), «Computer Aided Design of Advanced Materials and Technologies» (Иркутск, 1997), "Современные проблемы геологии, поисков, разведки и оценки месторождений
полезных ископаемых" (Москва, 1997), «Структурный анализ в петрологических исследованиях» (Томск, 1999), «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 1999), «Золото Сибири: геология, геохимия, технология, экономика» (Красноярск, 2001), Гольдшмидтовская геохимическая конференция «Goldschmidt 2004» (Дания, Копенгаген, 2004), на Всероссийских и региональных конференциях по петрологии, геохимии и рудоносности магматических пород, а также по экспериментальной тектонике и структурной геологии (Москва,
1997, 2005; Сыктывкар, 1998, 2000; Санкт-Петербург, 1999, 2003; Новосибирск, 1996; Томск, 1993, 1994, 1995, 1996, 1997, 1999, 2000, 2001, 2002, 2004; Красноярск, 2000, 2001).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти
глав и заключения. Общий объем работы составляет 270 страниц, включая 68
иллюстраций, 22 таблицы с аналитическими данными и список литературы
из 190 наименований.
% Благодарности. Автор искренне признателен своим научным руково-
дителям профессору А.И. Гончаренко, безвременно ушедшему, и заведующему НИЛ структурной петрологии и минерагении, доценту кафедры петрографии И.Ф. Гертнеру за постоянную поддержку и помощь на основных этапах выполнения работы.
При проведении полевых и камеральных работ неоценимую помощь оказали СМ. Борисов, B.C. Дубский, Д.Н. Войтенко Н.Д. Захаров, А.В. Ко-
лыхалов, О.Е. Коломейцев, С.А. Корчагин, А.И. Мостовской, П.А. Тишин,
Н.В. Федорова. Аналитические исследования по теме диссертационной рабо
ты выполнены при непосредственном содействии Г.Н. Аношина, О.С.
Хмельниковой, В.А. Акимцева, А.Д. Киреева (ОИГГМ СО РАН), A.M. Сазо-
. нова и СМ. Макеева (Красноярский госуниверситет цветных металлов и золота), В.Н. Филиппова (Институт геологии КОМИ НЦ УрО РАН), Д.З. Журавлева (ИМГРЭ), Л.П. Рихванова, В.К. Бернатониса и Ю.В. Колмакова (ТПУ). Автор выражает им свою благодарность.
В процессе работы автор получал поддержку и ценные советы своих старших коллег, докторов геол.-минерал. наук, профессоров А.И. Чернышева, А.И. Родыгина, В.П. Парначева, В.В. Врублевского, канд. геол.-минерал.
наук [В.Н. Сергеева!, Ю.В. Уткина, Н.И. Кузоватова, В.А. Врублевского, П.А. Тишина, О.В. Бетхер, О.М. Гринева, В.Г. Родыгиной.
Автор выражает глубокую признательность докторам геол.-минерал. наук - A.M. Сазонову, Г.Н. Аношину, А.Э. Изоху, В.А. Симонову, Ю.Р. Васильеву, М.И. Грудинину, И.А. Малахову, Г.Н. Савельевой, G. Gutierrez-Alonso, А.Ю. Беккеру, член.-корр. РАН Д.А. Додину, кандидатам геол.-минерал. наук - А.С. Механошину, СИ. Ступакову, СИ. Леонтьеву, Л.В. Агафонову, Е.А. Звягиной, В.Г. Владимирову за плодотворное обсуждение результатов работы и помощь при проведении исследований.
Организации научной работы во многом способствовала поддержка ректора ТГУ Г.В. Майера, руководства научного департамента ТГУ -Г.Е. Дунаевского, Т.П. Астафуровой, В.Н. Стегния, А.Е. Чеглокова, И.В. Ивонина, декана геолого-географического факультета Г.М. Татьянина.
За помощь в оформлении диссертации автор благодарен И.Ю. Уткину, Т.Ф. Наумовой, О.А. Пятайкиной и Д.Н. Войтенко.
Закономерности локализации ультрамафитовых массивов в структурах северной части Кузнецкого Алатау
Большинство геодинамических моделей, развиваемых в последние годы для исследуемого региона, исходят из концепции заложения и развития здесь в салаирско-каледонскую эпоху единой Кузнецко-Алтайской островной палеодуги, входящей в систему активной окраины Сибирского кратона (Зоненшайн, 1984; Кунгурцев, 1991; Берзин и др., 1994; Берзин, Кунгурцев, 1996; Buslov et al., 2001 и др.). Из приведенного в предыдущем разделе обзора геологического строения Кузнецкого Алатау следует, что в истории его развития можно выделить четыре крупных этапа. Первый из них ограничивается рифеем и связан с формированием высокометаморфизованных амфи-болитовых и карбонатных комплексов докембрийских выступов, которые рассматриваются либо в качестве фрагментов протерозойского обрамления Сибирской платформы (Берзин и др., 1994), либо в качестве древней офио-литовой ассоциации собственно Кузнецкого Алатау (Плотников и др., 2000). По своим геохимическим параметрам метабазиты конжинского и терсинско-го комплексов сопоставляются с типичными океаническими образованиями, сформировавшимися в обстановке срединно-океанических хребтов, океанических поднятий и внутриплитных океанических горячих точек (Плотников и др., 2000).
Верхнерифейско-вендский возраст метаморфизма данных комплексов, по-видимому, связан с субдукционным взаимодействием океанических плит и характеризует уже переход ко второму этапу, охватывающему временной интервал от венда до нижнего кембрия. В целом его можно охарактеризовать как субокеанический, обусловленный развитием примитивных энсиматиче-ских островных дуг и задуговых бассейнов. В стратиграфическом разрезе венд-нижнекембрийских отложений преобладают кремнистосланцевые, вулканогенные и карбонатные породы, формирование которых сопровождалось интенсивным существенно базитовым магматизмом. Согласно А.В. Плотникову с соавторами (2000), метаэффузивы усть-анзасского и колтасского комплексов по своим геохимическим характеристикам сопоставимы с базальтами задуговых бассейнов и океанических островов.
Третий этап в истории Кузнецкого Алатау отвечает геодинамической палеообстаноке развитой островной дуги, активно действовавшей в среднем кембрии. Для него характерно преобладающее терригенное осадконакопле-ние на фоне мощного отчетливо дифференцированного известково-щелочного магматизма. Более широкое развитие гранитоидов в позднем кембрии, по-видимому, связано с коллизионым причленением островодуж-ного террейна к окраине Сибирского кратона.
И, наконец, четвертый этап соответствует интервалу от границы кембрия-ордовика до раннего девона включительно. Он характеризует уже типичную субконтинентальную палеообстановку активной окраины калифорнийского типа. Отличительной особенностью данного этапа можно считать формирование прото- и дейтероорогенных прогибов, выполненных существенно континентальными молласоидными осадками, и временное совмещение гранитоидного и щелочно-габброидного магматизма.
В последние годы В.И. Коваленко и В.В. Ярмолюком с соавторами обосновывается оригинальная геодинамическая модель формирования кале-донид Центрально-Азиатского складчатого пояса (ЦАСП), предполагающая активное взаимодействие континентальной литосферы с мантийными плю-мами Северо-Азиатского горячего поля мантии (Коваленко и др., 1999; Яр-молюк и др., 2003; Ярмолюк, Коваленко, 2003; Коваленко и др., 2003). Согласно данной модели, процессы складкообразования в структуре ЦАСП начались около 500 млн. лет назад в результате столкновения литосферных блоков Палеоазиатского океана (островных дуг, задуговых бассейнов и тер-рейнов докембрийской коры) с системой океанических островов, отвечающих горячему полю мантии. Возникший в результате коллизии аккреционный супертеррейн (каледониды ЦАСП) перекрыл горячую точку, которая в течение ордовика-девона (500-350 млн. лет) контролировала внутриплитную магматическую активность в Алтае-Саянской области. Объединение с Сибирским кратоном происходило по механизму мягкой коллизии вдоль крупного тектонического сдвига типа трансформного разлома и, по-видимому, завершилось к девону (Ярмолюк и др., 2003).
Ультрамафитовые массивы большинством исследователей рассматриваются как составные части офиолитовой ассоциации, сформировавшейся в условиях океанической и субокеанической палеообстаноки. При этом большинство ультрамафитовых тел относятся именно к венд-кембрийским фрагментам океанической коры. В настоящее время получены лишь единичные данные возрастного датирования U-Pb-методом по цирконам из плагиорио-литоидов колтасского комплекса, отвечающие цифре 544±8 млн. лет (Владимиров и др., 1999). Прямые определения по гипербазитам пока отсутствуют, тем не менее слагаемые ими массивы включаются в состав единого позднерифейско-раннекембрийского бархатного комплекса, ранее известного как терсинский или саланский (Корреляция ..., 2000).
Пространственное размещение офиолитовых блоков в пределах Мар-тайгинского сектора Кузнецкого Алатау обусловлено развитием двух обособленных поясов, один из которых (более западный) локализован непосредственно в шовной зоне Кузнецко-Алатаусского разлома, а другой (восточный) - на некоторм удалении от него, преимущественно на северовосточном склоне осевого хребта (рис. 1.2). Для гипербазитовых тел первого пояса, как правило, фиксируется интенсивная тектоническая переработка и повсеместная серпентинизация, тогда как в пределах второго сохраняются достаточно крупные блоки первичных ультрамафитов (массивы гг. Северной-Зеленой, г. Бархатной, Среднетерсинский), ориентированные вдоль субмеридиональных разломов. В структурном отношении офиолитовые пояса рассматриваются в качестве дезинтегрированных надвиговых пластин, причем для восточного сегмента предполагается приуроченность к границам между терригенно-вулканогенными и терригено-карбонатными толщами рифея-нижнего кембрия, которые интерпретируются соответственно как субокеанические островодужные террейны и внутриокеанические поднятия (Плотников и др., 2000).
Реконструкция условий формирования деформационной структуры ультрамафитовых массивов
Результаты структурных исследований, проведенных на ультрамафитовых массивах г. Бархатной и гг. Северной-Зелёной, демонстрируют определённые черты сходства их внутреннего строения, которые предполагают единую модель тектонического преобразования офиолитового парагенеза в целом (Гертнер, Краснова, и др., 1996а; Краснова, Гертнер, 2000). Особенности пространственной ориентировки элементов текстурной анизотропии по- род на обоих объектах в совокупности с данными стрейн-анализа и палео- магнитных реконструкций допускают выделение трёх основных стадий ди-намометаморфизма. Первая стадия характеризуется преобладающим развитием соос-ных пластических деформаций с возникновением складчатости цилиндрического типа, фрагменты которой сохранились в ядерных частях ультрамафи-товых тел и картируются по вариациям залегания полосчатости и первичной минеральной уплощенности Sj. Генерализованная осевая поверхность этой структуры имеет северо-западное простирание (аз. пр. 310-320) с крутым падением на юго-запад {/. пад. 65-80), а шарнир полого погружается в севе ро-западном направлении под углом 10-20. Для более наглядного представ ления данной пликативной системы были построены продольные разрезы че рез осевые зоны обоих массивов (рис. 2.8). В целом реликтовую структуру ультрамафитов г. Бархатной и гг. Се- верной-Зелёной можно интерпретировать как складчатый ансамбль парал лельных или близких к параллельным форм с длиной волны 15-18 км, ос ложнённый пликативными дислокациями более высокого порядка. Про странственная приуроченность замков синклиналей к центральным, а анти клиналей — к краевым частям массивов является, скорее всего, следствием геометрических параметров этой структуры. Следует также отметить её яв ное асимметричное строение. Крылья складок, характеризующиеся юго- за падным падением уплощенности Sj, имеют несколько большую длину и меньший угол наклона, что подтверждает общий вывод о северо-западном направлении вергентности осевых плоскостей складок.
Первичная природа системы Si подтверждается параметрами магнитометрии, а именно, высокими значениями фактора Кенигсбергера в ультрамафитах осевой части Бархатного массива. Практически полное совпадение ориентировки системы Si в пространственно разобщенных ультрамафитовых массивах, которая к тому же является субсогласной по отношению Кузнецко-Алатаускому разлому и простиранию офиолитового пояса в Мартайгинском секторе, но секущей по отношению к структурам вмещающей терригенно-карбонатной рамы, говорит о том, что данный стиль деформаций характеризует наиболее ранние процессы об-дукции океанической коры. Последние, по-видимому, имели место при формировании ранне-среднекембрийской островодужной системы. Учитывая, что элементы плоскостной анизотропии типа Si установлены и в габброидах на восточном фланге массива гг. Северной и Зеленой, можно также предполагать определенную структурную целостность офиолитового фрагмента при его обдукции в составе аккреционной призмы на фронте островной дуги. Минеральная линейность Li отличается преобладающим субгоризонтальным залеганием, тяготея к геометрически обобщенному шарниру складчатой структуры, т.е. соответствует «Ь»- типу.
Однако в ультрабазитах гг. Северной-Зеленой выявляется и субвертикальная линейность «а»-типа, что предполагает их более высокую степень деформированности. Тенденция формирования конической складчатости на данном массиве, выявленная по характеру рассеивания полюсов реликтовой уплощенности с развитием элементов субширотного простирания, подтверждает такое предположение. В целом, пространственная и геологическая позиция этого объекта указывает на более низкий гипсометрический уровень залегания слагающих его пород в сводном разрезе реститового дунит-гарцбургитовго комплекса. Другим критерием глубинности данных ультрамафитов следует считать отсутствие среди них хромититов.
Микроструктурные особенности пород массивов и их типизация
Практически все слагающие массивы породы обнаруживают признаки пластического течения, что указывает на их принадлежность к метаморфическому комплексу офиолитов (Колман, 1979; Савельева, 1987а; Гончаренко, 1989; Щербаков, 1990 и др.). Эти деформации на макроуровне фиксируются в развитии кристаллизационной сланцеватости, минеральной уплощенности (S) и линейности (L), для которых устанавливается закономерное изменение пространственной ориентировки в процессе многостадийного динамомета-морфического преобразования ультрамафитов (Гертнер и др., 1996, а, б; Гертнер и др., 1997).
На микроуровне они выражаются в появлении широкого спектра деформационных микроструктур оливина, типизация которых проведена на основе классификации французских петрологов (Mercier, Nicolas, 1975) с применением методики количественной оценки (Салтыков, 1970) и широко освещалась в литературе (Гончаренко, 1989; Чернышев и др., 1997 и др.). При детальном петрографическом исследовании в породах Бархатного массива и гг. Северной-Зеленой установлено двенадцать типов микроструктур оливина (Краснова, Гертнер, 1998): протогранулярный, протогранулярно-кливажированный, мезогранулярный, лейстовый, порфиролейстовый, пор-фирокластовый, мозаичный, мозаично-лейстовый, мозаично-паркетовидный, паркетовидный, псевдоспинифекс, регенерированный. Общая схема их эволюции выглядит следующим образом (в зависимости от режима деформаций устанавливаются три иерархических ряда):
Пр ото гра ну л яр ный тип обнаруживается в породах, слагающих центральные части ультрамафитовых тел г. Бархатной и гг. Северной-Зеленой. Он характеризуется максимальными размерами зерен (3-10 мм по удлинению при ширине 2-6 мм, отношение 1/h = 1,58) и незначительной степенью рекристаллизации (рис. 3.5, А). В этом типе установлены минимальные значения удельной протяженности границ зерен (Р = 0,47-0,53 мм/мм2) при умеренной степени их линейной ориентации (а = 8-12,7 %). Индивиды оливина обнаруживают удлиненную, либо субизометричную лапчатую форму с округлыми и заливообразными контурами. Признаки деформации в них проявляются в виде волнистого погасания и полос пластического излома, обусловленных трансляционным скольжением по высокотемпературной системе (010) [100] (рис. 3.6, А). Нередко в зернах оливина фиксируется хорошо выраженная спайность по (100). В ортопироксене отмечаются редкие широкие полосы излома по (100) [001] и {110} [001]. Зерна хромшпинелида представлены гипидиоморфными или ксеноморфными выделениями.
Протогранулярно-кливажированный тип (рис. 3.5, 3) установлен в породах ультрамафитового тела гг. Северной-Зеленой, локализованных вдоль рассекающих массив тектонических нарушений северовосточного простирания. В целом он подобен протогранулярному, но отличается проявлением в оливине двух ярко выраженных систем отдельности по (100) и (001), которые нередко трансформируются в систему грубого кливажа (предпочтительнее по (100)), декорированную пластинчатым антигори-том (рис. 3.7). Индивиды оливина обычно имеют удлиненную, реже изомет-ричную форму с неровными, зазубренными границами размером 1,5-4,0 мм по удлинению и 1,0-2,5 мм по ширине (1/h = 1,64). Кливажирование, вероятно, сопровождается локальным распадом зерен, который фиксируется уменьшением их размера, возрастанием удельной протяженности границ (ZP = 0,73 мм/мм ) и степени линейной ориентации (а = 13,7 %). Признаки деформации в них проявляются в виде полос излома, ориентированных нормально к спайности и обусловлены скольжением по {101} [010].
Мезогранулярный тип микроструктуры (рис. 3.5, Б) пользуется значительным распространением в ультрамафитах Бархатного массива. Он возникает на месте протогранулярного в результате распада крупных индивидов оливина на среднезернистый агрегат полигональных зерен изометрич-ной, либо удлиненной формы (размером 1-4 мм по длине при ширине 1-3 мм, отношение 1/h = 1,47), что находит отражение в заметном увеличении удельной протяженности границ зерен (ЕР = 0,76 мм/мм2) при незначительном росте степени линейной ориентации системы (а = 10,5-13,2 %). Границы зерен прямолинейные, реже плавно изогнутые, в тройных точках сочленения образуют углы -120.
Состав сосуществующих минералов и оценка температур их равновесия
Для установления закономерностей распределения Mg и Fe2+ в мине ральной паре «оливин-хромшпинелид» была построена бинарная диаграмма их взаимной магнезиальности, на которой вынесены конноды коэффициента рас пределения КД (рис. 4.21). Согласно данным Е.Д. Джексона (1973) катионные доли Mg в парагенетически связанных минералах должны обнаруживать кор реляционную зависимость, фиксируемую плавными вариационными кривыми на указанной диаграмме. На рис. 4.21 видно, что вариации составов оливина и хромшпинелида в ультрамафитах Бархатного массива и массива гг. Северной- Зеленой укладываются в два автономных тренда. Первый из них характеризу ется отчетливой прямой корреляцией магнезиальности двух минералов при от носительно близких значениях КД= 10-20 (т.е. ориентируются вдоль коннод КД). Его появление обусловлено обособлением, с одной стороны, фигуратив ных точек дунитов и хромититов рудной зоны Бархатного массива, отличаю- щихся повышенной магнезиальностью оливина, и, с другой стороны, эндокон- тактовых мозаичных ферроультрамафитов массива гг. Северной-Зеленой, в ко- торых оливин имеет максимальную железистость.
Природа подобной дифференциации вещества ультрамафитов отражает, вероятно, доконсолидационную историю их формирования и связана с процессом рестирования исходного мантийного субстрата. Второй тренд объединяет основную часть фигуративных точек пластически деформированных и рекристаллизованных пород обоих массивов и фиксирует резкое падение магнезиальности хромшпинелида при практически постоянной магнезиальности оливина. Его ориентировка вкрест коннод КД предполагает крайне широкий температурный интервал обменных реакций, обусловленный заметным ростом значений КД (до 70-100) в ходе син-тектонического преобразования пород. Подобные тенденции в распределении фигуративных точек намечаются также в упомянутом выше поле рудоносных ультрамафитов Бархатного массива. Собственно расчет температур равновесия по методике Е.Д. Джексона и Дж. Фабри (Джексон, 1973; Fabries, 1979) обнаруживает крайне широкий диапазон значений (Тдж = 630-1380С; Тф = 530-900С), который непосредственно отражает специфику изменения магнезиальности сосуществующих оливина и хромшпинелида (табл. 4.10). Так, наиболее высокие температуры (Тдж 1000С; Тф 800С) получены для минеральных пар первичного «реститового» тренда. При этом максимальные величины ТС характерны для «оливин-алюмохромитовых» парагенезисов из пород северного блока Бархатного массива, а минимальные — для ассоциации «оливин-низкоглиноземистый хромит» из пород массива гг. Северной-Зеленой. В целом, указанные температуры сопоставимы с данными оливин-ортопироксенового геотермометра, что позволяет рассматривать их в качестве наиболее реальных при описании деформаций, сопровождающих деплетирование мантийного субстрата. К подобным деформациям можно отнести формирование лейстовых ультрамафитов в хромито-носной зоне Бархатного массива, температуры равновесия которых (Тдж = 1050-1430С; Тф = 720-880С) сопоставимы с протогранулярными типами. Последующие синтектонические деформации, выразившиеся в образовании моза-ично-лейстовых и мозаично-паркетовидных микроструктур, протекали при более низких температурах (Тдж= 950-1100С; Тф= 680-750С). Регрессивный характер деформаций в породах массива гг. Северной-Зеленой, подвергшихся в большей степени синтектонической рекристаллизации, тем не менее, не столь очевиден.
Практически все выделенные микроструктурные типы ультрамафитов формировались в интервале от 600 до 1100 С, значительно перекрываясь друг с другом. Вероятно, это связано с крайне неоднородным исходным составом мантийных метаморфитов (Гертнер и др., 1997), и подтверждается широким разбросом температур даже в протограну-лярном типе (Тдж = 600-980С; Тф= 560-680С). Как правило, наиболее низкие Таким образом, суммируя результаты изучения вещественного состава пород офиолитового парагенеза гг. Северной, Зеленой и Бархатной, можно сделать следующие основные выводы. 1. Петрохимические и геохимические особенности ультрамафитов и ма-фитов исследуемого объекта позволяют выделить среди них две главные пет-рогенетические ассоциации: а) дунит-гарцбургитовую реститового происхождения; б) магматогенную, сформировавшуюся в процессе внутрикамерной дифференциации (ферроультрамафиты — пироксениты - габброиды). 2. Выявленная связь неоднородности реститовых ультрамафитов двух массивов с элементами их внутренней складчатой структуры свидетельствуют о вероятной вертикальной зональности деплетированного мантийного субстрата, подстилающего венд-нижнекембрийскую кору региона. При этом наблюдаемые различия в химизме как самих пород, так и слагающих их минералов в ультрамафитовых телах г. Бархатной и гг. Северной-Зеленой обусловлены, по-видимому, уровнем их эрозионного среза, который контролировался вертикальной тектонической дезинтеграцией офиолитовой пластины на поздних стадиях ее обдукции. 3. Основной вклад в вариации вещественного состава ультрамафитов на породном и минеральном уровне вносили процессы частичного плавления исходного мантийного субстрата. Сопровождающие их пластическое течение, а также синтектоническая рекристаллизация ранних стадий динамометаморфиз-ма, носили близкий к изохимическому характер, лишь локально осложняя общую направленность композиционной эволюции. Однако поздние относительно низкотемпературные деформации пород, наиболее интенсивно проявившиеся в эндоконтактовых и секущих тектонических зонах при вероятном участии метасоматических растворов, способствовали нарушению обменных реакций между сосуществующими минеральными фазами и возникновению неравновесных между собой, часто резко зональных зерен оливина и хромшпинелида.
