Состав слюд как индикатор условий формирования гранитоидов : На примере Монголии Будников, Сергей Вячеславович

Введение к работе

Актуальность проблемы. Слюды являются одними из наиболее распространенных породообразующих минералов гранитоидов. В работах многих авторов (Stevens, 1945; Маракушев, 1965; Иванов, 1970; Коренбаум, 1973; Ушакова, 1980; Munoz, 1984; Parry, 1984 и др.) показано, что петрогенетические особенности гранитоидов отражаются і составе слагающих их минералов, в особенности в составе слюд. Поэтому весьма актуальным является использование состава слюд как индикаторе условий формирования гранитоидов.

Проблема изучения условий формирования гранитоидов, а также их генетической типизации особенно важна для областей массового у длительного развития кислого магматизма, где проявились разновозрастные и различные по составу гранитоиды. К числу таких областей относится Монголия, регион очень широкого распространения гранитоидного магматизма.

Многолетние работы Советско - Монгольской геологической экспедиции способствовали детальному изучению гранитоидного магматизме Монголии, одним из важнейших результатов которого является составленная Карта геологических формаций МНР (1989). В настоящее время весьма актуальным является исследование выделенных и детальне описанных фанерозойских гранитоидных формаций (Геологические формации Монголии, 1995), в частности, на основе изучения составов породообразующих слюд с использованием различных методик, разработанных Агью и Бримхоллом (1987), Маноцем (1981,1984) и др. Этс открывает новые возможности в выявлении более тонких различий в составе гранитоидных пород, а также расшифровке их источников и условий эволюции гранитоидных расплавов.

Цель работы - исследование изменчивости состава слюд в разновозрастных гранитоидах и выделении с ее использованием групп гранитоидов, различающихся геологическими условиями формирования, . а также составами источников их расплавов. Для достижения указанной цели предполагалось решение следующих задач: 1) Изучить изменчивость состава слюд в разновозрастных фанерозойских гранитоидных формациях. 2) Провести корреляцию составов слюд и материнских для них гранитоидов и на этой основе выделить группы гранитоидов, различающиеся составом слюд; 3) Изучить особенности петрографического, минерального, химического составов гранитоидов, а также содержания элементов

примесей в выделенных группах гранитоидов; 4) Произвести основанную на составах слюд оценку физико - химических параметров и режима летучих компонентов при формировании гранитоидов; 5) Оценить состав источников магм гранитоидов, различающихся составом слюд, используя данные изотопных исследований.

Фактический материал. В основу диссертационной работы положены собственные материалы автора, собранные во время работы в составе Советско - Монгольской геологической экспедиции АН СССР и АН МНР в 1991 г., дополненные материалами ряда других сотрудников этой экспедиции. В работе использовано 330 больших проб гранитоидов и соответствующих им слюд из разновозрастных гранитоидных массивов со всей территории Монголии. Кроме того было привлечено 200 силикатных анализов слюд, опубликованных в литературе (Н.В.Владыкиным, П.В.Ковалем, В.И.Коваленко и др.). Непосредственно автором изучены гранитоиды из десяти опорных массивов в Центральной и Западной Монголии. При описании гранитоидов из других районов привлечены опубликованные данные. При обработке материала использовано 400 прозрачных шлифов, 200 полных силикатных анализов, 172 рентгене -флюоресцентных (Rb, Sr, Ва, Y, Nb, Zr), 240 нейтронно - активационных анализов (Sc, Cr, Co, Hf, Та, Th, U, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Yb, Lu) гранитоидов, 330 микрозондовых определений составов слюд, 15 химических определений состава слюд, а также 30 самарий - неодимовых, 70 рубидий - стронциевых и 40 кислородных изотопных определений. Изохронным Rb-Sr методом произведено 16 определений возраста гранитоидов. Полный силикатный и рентгено - флюоресцентный анализы проводились в ИГЕМ РАН и ИГХ СО РАН (Г.С.Монаховым, О.Г.Унановой, Г.С.Есиковой, Г.Н.Мироновой, Н.М.Бехтеревой, В.Н.Власовой, Е.В.Смирновой, Т.Н.Гуничевой), нейтронно - активационный анализ выполнен в аналитической лаборатории ОИГГМ СО РАН (С.Т.Шестелем), микрозондовыи анализ выполнен в Калифорнийском университете США (К.Дж.Левисом) и НИИ "Гипроцветмет" (А.И.Цепиным) на микроанализаторах "ARL SENQ" и "Camebax SX-50". Изотопные определения проведены в ИГГД РАН (А.Б.Котовым, Е.Б.Сальниковой, В.П.Ковачем) и ИГЕМ РАН (В.А.Троицким) на масс - спектрометрах "Finnlgah" МАТ-261 и МИ-1320.

Научная новизна. Выделены группы гранитоидов с различным составом слюд, образовавшиеся на определенной стадии формирования континентальной коры Монголии. Это нашло свое отражение в вещественном составе выделенных групп гранитоидов, физико - химических условиях их образования и составах источников магматических расплавов. Установлена

принадлежность изученных гранитоидов к I- и S- типам, а по состав} слюд, также выделен ряд гранитоидов, в которых отмечено постепенно* изменение параметров,характерных от I- до S- типов. Основные защищаемые положения.

1. На территории Монголии выделены группы гранитоидов, с различными выдержанными по составу слюдами: тоналит - плагиогранитна? (ТП) с . высокомагнезиальными низкофтористыми слюдами, гранодиорит -гранитная (ГДГ) с высокомагнезиальными среднефтористыми, граносиенит -гранитная (ГСГ) с высокомагнезиальными высокофтористыми, гранит -лейкогранитная (ГЛ) с магнезиально - железистыми высокофтористыми v литий - фтористых гранитов (ЛФГ) с железистыми высокофтористыш слюдами. Каждая из исследованных групп гранитоидов образовалась на определенной стадии формирования континентальной коры v характеризуется своими петрографическими, петрохимическими и геохимическими, включая изотопные, характеристиками.

2. Выявленные группы гранитоидов, различающиеся составом слюд, пс петрогеохимическим характеристикам образуют непрерывный ряд между I-и S- типами по классификации Чаппелла и Уайта (1974). Породы тоналит -плагиогранитной группы с магнезиальными низкофтористыми слюдами соответствуют I- типу; породы групп гранит - лейкогранитной и литий -фтористых гранитов с магнезиально - железистыми и железистыми высокофтористыми слюдами -- S- типу; породы гранодиорит - гранитной и граносиенит - гранитной групп с магнезиальными средне- и высокофтористыми слюдами имеют характеристики промежуточные между I- и S- типами.

3. На основе изучения состава слюд выявлены различия в физико -химических условиях формирования выделенных групп гранитоидов. Формирование пород ЛФГ и ГЛ групп происходило при более низких температурах и высокой восстановленное расплава (Т - 500 - 800С; LogfOg - -15 _ -20, при Роб - 2 кбар), чем пород ТП, ГДГ и ГСГ групп (Т = 600 - 900С; Logf02 - -12 _ -15.0, при Р_об - 2 кбар). Отмечены высокие отношениях летучестей LogfHF/fbfcO и LogfHF/fHCl в гранитоидах ЛФГ, ГЛ, ГСГ групп по сравнению с остальными исследованными породами ТП и ГДГ групп.

4. Выделенные с использованием состава слюд группы гранитоидов статистически различаются изотопными составами протолитов. Формирование ТП и ГДГ групп гранитоидов происходило из источников со значениями ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr_nePB-(0.7031 - 0.7033) и E_Nd-(+2.30 - +7.56), что указывает на их образование из расплавов, возникших из источников

мантийного происхождения или типа базитовои коры. Более высокие значения ⁸⁷Sr/⁸⁵Sr_nepB-(0.7056 - 0.7280) и низкие ENd-(-4.69 - +0.82) получены для источников пород ЛФГ, ГЛ, ГСТ групп гранитоидов, что, вероятно, связано с вовлечением в образование данных пород сиалического корового компонента.

Практическая ценность. Установлено, что выделенные по составу слюд группы гранитоидов, объединяют породы с различной металлогенической спецификой (Эндогенные рудные формации Монголии, 1984). Для гранитоидов ТП и ГДТ типов наиболее характерна связь с медным, медно - молибденовым и полиметаллическим оруденением, а для гранитоидов ЛФГ, ГЛ, ГСТ типов -- преимущественно редкометальным оруденением. Уточнен возраст ряда гранитоидных массивов Rb-Sr изохронным методом. Полученные результаты могут быть использованы при составлении карт формационного и петрологического содержания, а также при прогнозно - металлогенической оценке районов развития разных групп гранитоидов.

Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались на XYII семинаре "Геохимия магматических пород" в ГЕОХИ, 1993 г., научных конференциях в МГГА 1993 и 1995 гг., заседаниях петрографической секции ученого совета ИГЕМ РАН, а также были представлены на следующих региональных, общесоюзных и международных совещаниях и конференциях: 1992 г., 29-ый международный геологический конгресс, Киото, Япония; 1993 г., Российское совещание "Локальные методы исследования вещества", г.Суздаль; 1993 г.. Международное совещание "Металлогения герцинских коллизионных орогенов", Гейер, Германия; 1994 г., 9-ый симпозиум международной ассоциации по генезису рудных месторождений, Пекин, Китай. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, изложенных на 240 страницах машинописного текста, 31 рисунка, 24 таблиц. Список литературы включает 108 наименований.