Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. История геологического изучения харбейского метаморфического комплекса 8
Глава 2. Геологическое строение северной части Полярного Урала 19
2.1. Стратиграфия 19
2.2. Тектоника 28
2.3. Метаморфизм 32
Глава 3. Особенности строения и геологические взаимоотношения пород харбейского метаморфического комплекса 37
Глава 4. Петрографическая характеристика пород 57
Глава 5. Химический состав пород и геодинамические обстановки их образования 78
5.1. Петрохимия пород и геодинамические следствия 78
5.2. Геохимические особенности и геодинамические обстановки образования метабазитов 95
Глава 6. Минералогическая характеристика и термодинамические условия образования метабазитов харбейского комплекса 109
Глава 7. Условия образования метабазитов как отражение геологической истории развития Харбейского сегмента земной коры 131
Заключение 137
Литература 140
- История геологического изучения харбейского метаморфического комплекса
- Особенности строения и геологические взаимоотношения пород харбейского метаморфического комплекса
- Петрографическая характеристика пород
- Геохимические особенности и геодинамические обстановки образования метабазитов
Введение к работе
Актуальность. Харбейский комплекс является наиболее крупным метаморфическим комплексом в северной части Урала. В то же время степень его изученности в сравнении с другими метаморфическими комплексами Уральского региона остается невысокой. Нет общепризнанных представлений на возраст метаморфитов рассматриваемого комплекса, их первичного состава, условий образования и последующего метаморфического изменения пород. Для решения этих вопросов важное значение имеет изучение метабазитов, которые в петрологической практике успешно используются как индикаторные породы для установления геодинамических обстановок формирования вмещающих их толщ, определения фациальных условий метаморфизма и выявления последовательности проявления магматических и метаморфических процессов. Изучение метабазитов харбейского комплекса позволило получить новые данные об условиях образования метаморфических толщ на севере Урала, что имеет важное значение для понимания до кембрийской истории развития Уральского литосферного сегмента в целом.
Цель работы. Реконструкция вещественного состава, геодинамических обстановок образования и условий метаморфизма базитов харбейского метаморфического комплекса. Для достижения цели решались следующие задачи: изучение петрографического состава метабазитов и вмещающих их пород; изучение химического состава метабазитов с применением силикатных, рентгено-флуоресцентных, нейтроно-активационных и рентгенорадиометрических анализов для восстановления их первичной природы и геодинамических обстановок образования; изучение минерального состава метабазитов и химических составов породообразующих минералов для определения условий метаморфизма пород харбейского комплекса.
Фактический материал. В основу диссертации положены полевые материалы автора, собранные за период 2004—2005 гг. Выполнено 65 силикатных и рен-тгенофлуоресцентных анализов в ИГ Коми НЦ УрО РАН, 15 нейтроно-активационных и 15 рентгенорадиометрических анализов в Институте геохимии и аналитической химии РАН. Изучение химического состава породообразующих минералов производилось на сканирующем электронном микроскопе JSM-6400, сопряженном с рентгеноспектральным микрозондовым анализатором, в ИГ Коми НЦ УрО РАН (120 анализов). Возрастные датировки по амфиболитам получены с помощью рубидий-стронциевого метода в ИГ Коми НЦ УрО РАН на масс-спектрометре МИ-1201Т (7 анализов).
Научная новизна. Обоснована принадлежность метабазитов харбейского комплекса к базитам и продуктам кор выветривания по основным и ультраосновным магматическим породам. Установлено, что среди метабазитов преобладают аповулканогенные образования. Выявлена схожесть химических составов метабазитов с вулканитами окраинных морей: с платобазальтами, распространенными в шельфовых областях задуговых бассейнов, с умеренно-обогащенными толеитами, а также образованиями, близкими к базальтам N-MORB.
Выявлены основные этапы эволюции метаморфизма пород и закономерности проявления метаморфических процессов во времени и пространстве. Установлено, что структурно-текстурные особенности метабазитов и вариации их минерального состава не связаны с геодинамическими обстановками образования пород. Причины этих различий вторичны: они обусловлены наложенными процессами метаморфизма и деформации. Предложена геодинамическая модель формирования метабазитов харбейского комплекса.
Практическая ценность. Результаты исследований по харбейскому метаморфическому комплексу могут быть использованы при проведении геологосъемочных, тематических и поисковых работ на Полярном Урале.
Защищаемые положения.
Протолитами метабазитов харбейского комплекса являются ортопороды основного состава и продукты кор выветривания по основным и ультраосновным магматитам. Среди них преобладают аповулканогенные образования.
Протолиты метабазитов харбейского комплекса сформировались в краевой части древней платформенной области в континентальной обстановке и условиях окраинного моря.
Породы харбейского комплекса испытали полиметаморфизм. Ранний этап регионального метаморфизма отвечал высоким ступеням амфиболитовой фации умеренных давлений. Последующие процессы метаморфизма амфиболитовой, эпидот-амф иболитовой и зеленосланцевой ф аций носили дислокационный характер и проявились локально.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения. Она изложена на 150 страницах текста и сопровождается 41 иллюстрациями и 13 таблицами. Список литературы включает 109 наименований.
История геологического изучения харбейского метаморфического комплекса
Первые сведения о геологии Полярного Урала известны с 19 века из отчетов экспедиций Русского географического общества (3. Ф. Зуев, А. Эрман, А. Г. Шренк, Э. Гофман и др.).
В последующий период в районе Полярного Урала работали экспедиции О. О. Баклунда (1911), А. Н. Заварицкого (1932) и многих других исследователей. Маршрут экспедиции О. О. Баклунда в 1909 г. прошел от устья р. Собь до устья р. Кары. Именно О. О. Баклундом впервые было высказано мнение об образовании амфиболитов и гнейсов в результате глубокого метаморфизма осадочных горных пород.
Исследования А. В. Хабакова, К. И. Постоева, К. Г. Войновского-Кригера в первой половине 20 века положили начало стратиграфическим работам в районе развития древних отложений. В 1938 г. К. И. Постоев дал для бассейна верховьев р. Усы схему, в которой он правильно установил стратиграфическую последовательность основных комплексов древних толщ осевой полосы Полярного Урала. Он выделил снизу вверх четыре свиты: 1) амфиболовые гнейсы и амфиболиты; 2) зеленые кварцево-альбит-серицит-хлоритовые сланцы; 3) зеленовато-серые кварциты, серицит-кварцевые сланцы и рассланцованные конгломераты; 4) кварциты.
С 1936 по 1938 гг. А. В. Хабаков во главе экспедиции НИИГА охватил исследованиями северную часть Полярного Урала от р. Собь до г. Константинов Камень. Он предложил другую схему расчленения древних свит, выделив две маркирующие свиты: 1) крупнослоистых кварцитовидных , песчаников и кварцитов; 2) хлорит-серицитовых сланцев с линзами мраморизованных известняков. При этом амфиболиты и гнейсы трактовались как метаморфизованные интрузивные породы. В результате работ экспедиции НИИГА были выявлены проявления золота, титана, сульфидов, бурых углей, открыто Немур-Юганское месторождение молибдена (Раабен, 1959).
С 1938 по 1954 гг. на Полярном Урале проводилась работа коллектива геологов комбината Воркутауголь под руководством Г. П. Софронова. Им была предложена стратиграфическая схема древних толщ осевой полосы, в которой они объединялись в две серии. Нижняя отнесена к кембрию и подразделена на пять свит: 1) хлоритовые сланцы и кварциты (или графитоидно-кварцито-сланцевая свита); 2) зеленые сланцы; 3) мраморно-кварцито-сланцевая свита; 4) эффузивно-туфо-сланцевая свита; 5) филлиты (или свита гематитовых сланцев). Верхняя серия отнесена на основании фаумистических данных к ордовику и силуру. Г. П. Софронов не выделял, как самостоятельное стратиграфическое подразделение, комплекс амфиболитов и гнейсов, развитый в бассейнах рек Б. Хадаты, Б. Харбея и Б. Ханмея, считая их метаморфизованными аналогами отложений других свит. Однако в 1956 г. он их выделил в комплекс глубокометаморфизованных пород в ранге свиты доордовикского возраста (Софронов, 1956). В процессе работ были найдены рудопроявления железа, титана, меди, свинца, молибдена, асбеста, горного хрусталя, открыты и разведаны Харбейское и Лонгот-Юганское молибденовые месторождения железа, Володя-Кеусское месторождение слюды и Пайпудынское месторождение мраморов.
В 1949-1955 гг. проводились комплексные тематические исследования Полярно-Уральской экспедицией АН СССР под руководством Н. А. Сирина. Работы велись в осевой полосе Полярного Урала между реками Елец и Щучья, в бассейнах р. Б. и М. Пайпудыны, верхнего течения р. Усы, Б. Хадаты, Лонгот-Югана, Б. Харбея, Б. Ханмея и Соби, где древние образования развиты наиболее широко. Результаты изучения стратиграфии, магматизма, тектоники и металлогении Полярного Урала были обобщены в сводном отчете 1956 г. с приложением карты масштаба 1:500000, а также изложены в опубликованных работах Н. А. Сирина (1962), Ю. Е. Молдаванцева, А. С. Перфильева, Н. П. Хераскова (1962), Т. К. Кожина (1965), М. Е. Раабен (1959). На основании этих исследований метаморфические толщи Полярного Урала были отнесены к рифею и объединены в три серии, разделенные стратиграфическим и угловым несогласиями: хадатинскую (амфиболиты, плагиогнейсы, амфиболовые и слюдяные сланцы); щучьинскую (сланцы); верхнесобскую (серицит-хлорит-кварцитовые сланцы, кварциты, мраморизованные известняки). На упомянутой выше геологической карте породы хадатинскои серии занимают центральную часть антиклинория осевой полосы Полярного Урала и распространены в пределах трех поперечных структур: Ханмейско-Елецкой, Хадатинско-Усинской и Хараматолоусско-Лемвинской. Плагиогнейсы, широко распространенные среди амфиболитов, показаны среди них в виде узких согласных тел. Они, по мнению авторов карты, представляют собой большей частью изверженные породы, пронизывающие толщу амфиболитов.
По данным Н. П. Хераскова и И. А. Преображенского отмечаются ксенолиты амфиболитов в плагиогнейсах (Раабен, 1959). По их мнению, внедрение последних предшествовало образованию большей части осадочно-метаморфической толщи Полярного Урала, так как гальки амфиболитов встречаются уже в основании верхнехарбейской свиты щучьинской серии. Несколько позднее С. Г. Караченцев, Ю. Е. Молдаванцев и А. С. Перфильев (Молдаванцев, Перфильев, 1962) выделили в пределах Харбейского антиклинория две крупные серии: ханмейскую (протерозойского возраста) и лонготъюганскую (верхнепротерозойско-кембрийского возраста). Лонготъюганская серия была подразделена на две свиты: няровейскую (хлорит-серицитовые сланцы, метаэффузивы основного состава, кварциты, мрамора) и немурюганскую (кварциты, мрамора и сланцы).
С 1950 г. геологи Собинской экспедиции Уральского (с 1957 г. -Тюменского) геологического управления проводили геологическую съемку масштаба 1:200000 (В. Я. Устинов, М. В. Бунин, К. Н. Прохорова, А. В. Цымбалюк, А. Н. Белоусов, В. Г. Варганов и другие). В ходе работ сделана попытка детального расчленения метаморфизованных толщ, в результате которой, на основе вещественных различий и структурных соотношений, выделены четыре свиты протерозойского возраста: париквасыиорская, ханмейская, няровейская и немурюганская.
В 1954-1955 гг. под руководством А. П. Белоусова и П. И. Кузнецова проводилась геологическая съемка масштаба 1:200000 северо-восточной части листов Q-42-VII, Q-42-VIII. Составлена схематическая геологическая карта. В пределах области развития метаморфических пород выделены две свиты протерозойского возраста: свита полосчатых гнейсов и амфиболитов и свита гнейсо-сланцев (А. П. Белоусов и др., 1955 г). В 1957—1958 гг. составлен сводный отчет о работе Полярной партии №3 под руководством А. В. Цымбалюка и Н. И. Литовченко. Работа является обобщающей и включает в себя материалы всех съемочных работ масштаба 1:200000, проведенных в пределах листа Q-42-VII ранее. Проведено расчленение интрузивных комплексов на нижне- и среднепалеозойские.
С 1958 по 1975 гг. выполнялись планомерные поисково-съемочные работы масштаба 1:50000 в комплексе с региональными геофизическими исследованиями, площадным геохимическим опробованием и поисково-оценочными работами. Авторами составленных в этот период геологических карт: В. А. Чепкасовым, С. Г. Караченцевым, А. В. Цымбалюком, Ю. Ю. Эрвье, Ю.Н.Никитиным, А. Л. Клоповым, В. Н. Охотниковым, К. И. Кузьминым, В. П. Ереминым, Б. В. Перевозчиковым, В. Н. Вороновым — не было достигнуто единства в понимании строения и истории геологического развития района (В. Н. Воронов и др., 1965 г; А. Л. Клопов и др., 1967 г; Ю. Н. Никитин и др., 1964 г; Цымбалюк, 1972; А. В. Цымбалюк и др., 1960 г; В. А. Чепкасов и др., 1960 г; Ю. Ю. Эрвье и др., 1964 г).
Особенности строения и геологические взаимоотношения пород харбейского метаморфического комплекса
Харбейский комплекс расположен в южной части антиклинальной структуры и слагает одноименный тектонический блок. К северу от него находится марункеуский метаморфический комплекс, отличающийся преобладанием в разрезе высокобарических метаморфических пород основного состава. Как уже было сказано ранее, на относительно ранних этапах изучения метаморфических толщ Полярного Урала марункеуский и харбейский комплексы рассматривались как образования разных глубинных уровней нижнего структурного этажа. Работами Э. Н. Сычевой и др. (1982), В. И. Ленных (1984), А. М. Пыстина (1994) было показано, что названные комплексы сформировались в принципиально разных геодинамических обстановках, соответственно, палеоокеанических и палеоконтинентальных и должны рассматриваться как самостоятельные структурные единицы. Поэтому в настоящей работе мы ограничимся характеристикой собственно харбейского комплекса, занимающего одноименный тектонический блок.
В плане Харбейский блок имеет форму неправильного четырехугольника площадью около 1500 кв. км (рис. 3.1). В его пределах основными структурными элементами являются две крупные брахиантиклинальные купольные складки (Ев-Юганская и Лапта-Юганская), между которыми заключена Париквасьшорская синклиналь. Кристаллизационная сланцеватость пород и ориентировка расположения тел микроклиновых гранитоидов подчеркивают брахиформное строение куполов. Взаимоотношения харбейского комплекса с окружающими отложениями тектонические. С юго-запада и северо-востока комплекс по разломам граничит с крупнейшими массивами гипербазитов. Лаптаюганская зона разломов отделяет харбейский комплекс от расположенного севернее
Марункеуского блока. С запада и северо-запада с несогласием с ним граничат верхнедокембрийские образования няровейской серии. С востока и юго-востока харбейский комплекс перекрывается более молодыми палеозойскими отложениями.
Рассматриваемый комплекс характеризуется северо-западным структурным планом резко дискордантным как по отношению к границе няровейской серии, так и в целом структурам уралид.
Наряду с разломами северо-восточного простирания наблюдается серия тектонических нарушений северо-западного и субширотного направлений, которые разбивают харбейский метаморфический комплекс на ряд блоковых структур. На востоке эти тектонические нарушения, вероятно, ограничиваются Восточным глубинным разломом, а на западе перекрываются отложенями Западной и Центральной структурно-формационных зон, поскольку влияние дизъюнктивов в пределах западных сланцевых толщ не наблюдается. Время заложения тектонических нарушений северо-западных направлений возможно доняровейское, то есть более древнее, чем время образования дизъюнктивных нарушений северовосточных направлений (Шадрин и др., 1972).
Как уже было отмечено выше, в соответствии с принятыми в настоящее время стратиграфическими схемами в составе харбейского комплекса, слагающего одноименный тектонический блок, выделяются три свиты (снизу вверх): 1) лаптаюганская свита (1300 м): равномернозернистые биотитовые и гранатовые амфиболиты; амфибол-биотитовые, слюдяные, амфиболовые гнейсы; 2) ханмейхойская свита (2200 м): альбитовые и гранатсодержащие амфиболиты; двуслюдяные, гранат-слюдяные гнейсы; линзы слюдистых мраморов и железистых кварцитов; 3) париквасыпорская свита (1500 м): слюдяные, двуслюдяные, амфибол-слюдяные, гранатсодержащие высокоглиноземистые кристаллические гнейсы; дистен-ставролитовые, дистен-ставролит-гранатовые сланцы.
Породами лаптаюганской свиты сложены центральные части двух крупных брахиантиклинальных структур Ев-Юганской и Лапта-Юганской, в районе среднего течения р. Б. Харбей и осевой части хребта Ханмей-Хой. Породы ханмейхойской свиты слагают крылья Лапта-Юганской и Ев-Юганской брахиантиклинальных структур, где они протягиваются в виде полос, обрамляющих ядра этих складок.
Граница между лаптаюганской и ханмейхойской свитами проводится условно по появлению в ханмейхойской свите значительного количества плагиогнейсов. Граница ханмейхойской свиты с вышележащими породами париквасьшорской свиты остается не ясной. Этот переход выражен появлением пластов и пачек амфиболитов среди гнейсов париквасьшорской свиты вблизи контакта ее с нижележащей ханмейхойской свитой.
Как амфиболиты, так и гнейсы в пределах лаптаюганской и ханмейхойской свит встречаются обычно в виде пластов и пачек мощностью от одного и нескольких метров до 100-300 м. На отдельных участках, особенно в сводовых частях Лапта-Юганской и Ев-Юганской брахиантиклиналей, отложения подвергнуты разнообразным проявлениям многоактных процессов гранитизации и мигматизации, обусловивших развитие мелко- и крупноочковых, порфировидно-теневых, полосчатых, птигматитовых и других мигматитов и инъекционных гнейсов. С целью изучения вещественного состава и установления геологических взаимоотношений пород харбейского комплекса нами после проведения маршрутных исследований были выбраны три опорных участка. На них задокументированы естественные обнажения вдоль р. Б. Харбей, М. Харбей; по руч. Скалистый, Ольховый и Амфиболитовый (рис. 3.2). Все обнажения, в которых установлены представительные разрезы метабазитов, относятся к ханмейхойской свите.
Петрографическая характеристика пород
Как видно из описания обнажений, приведенных в гл. 3, изученный разрез харбейского комплекса сложен в основном амфиболсодержащими породами. Среди них отмечаются массивные и в различной степени рассланцованные амфиболиты, амфиболовые сланцы и амфиболсодержащие плагиогнейсы. Амфиболиты При макроскопическом изучении метабазитов харбейского комплекса были выявлены отличия, выраженные в цвете пород, структурных и текстурных особенностях. Микроскопическое описание (изучение пород в шлифах с помощью поляризационного микроскопа «Полам с-112») установило различие и в минеральном составе. В первую очередь амфиболиты харбейского комплекса были разделены по текстурным особенностям. Выделены массивные, слабосланцеватые и сланцеватые разновидности. Массивные амфиболиты (обр. х-13-1, 3, 10, 14; х-115-2, 5; х-116-1, 2). Массивные амфиболиты распространены в восточной и северо-восточной частях Харбейского блока, в среднем течении р. Б. Харбей в районе устья руч.
Париквасьшор. Они залегают в виде относительно однородных тел мощностью до 100 м и переслаиваются с биотитовыми и биотит-амфиболовыми плагиогнейсами. Амфиболиты имеют темно-серую и серую окраску; нематогранобластовую, равномернозернистую структуру (рис. 4.1). Иногда наблюдается полосчатость, обусловленная неравномерным распределением светлых и темных минералов. Породы нередко пересекаются массивными розовыми крупнозернистыми жилами мощностью до 2 м биотит-кварц-полевошпатового состава, от которых отходят более мелкие прожилки такого же состава. Также наблюдаются прожилки белой и светло-серой окраски кварц-полевошпатового состава, пронизывающие амфиболиты в разных направлениях. Вблизи пегматитовых жил породы биотитизированы. Вдоль плоскостей отдельности наблюдается эпидотизация. Породы состоят из темно-зеленого амфибола (30-50 %), плагиоклаза (олигоклаза и андезина) (45-50 %), клиноцоизита (0-2%), кварца (0-4 %), хлорита (0-1 %), биотита (0-10%). Редко встречается калиевый полевой шпат (0-1 %). Среди акцессорных минералов распространены титанит (0-3 %) и циркон ( 1 %), а среди рудных минералов - рутил (0-1 %), ильменит (0-1 %), халькопирит (0-1 %) и магнетит (1-3 %). Амфибол представлен призматическими зернами размером до 1 мм. Плеохроирует от густо-зеленого по Ng до желтовато-зеленого по Np. CNg — 16-20. Минерал равномерно распределен по породе между зернами плагиоклаза. Содержит включения титанита. Плагиоклаз имеет таблитчатые изометричные и удлиненные зерна размером от 0,05 мм до 1 мм. Нередко окраска пятнистая желтовато-серая за счет мелких продуктов изменения. Местами наблюдаются трещинки спайности и полисинтетические двойники.
Показатель преломления больше, чем у кварца. Содержит мелкие ( 0,02 мм) включения амфибола, иногда эпидота. Редко образуют пойкилобласты (до 1,3 мм) с многочисленными включениями амфибола, кварца, клиноцоизита, титанита и рудных минералов. Клиноцоизит встречается редко в виде округлых зерен размером до 0,2 мм светло-зеленой и пятнистой окраски. Имеет яркие «сарафанные» цвета интерференции. Кварц в основном присутствует в метасоматически измененных породах наряду с калиевым полевым шпатом и пойкилобластическим плагиоклазом. Он образует изометричные неправильной формы зерна между зернами амфибола и плагиоклаза размером до 0, 5 мм. Калиевый полевой шпат отмечается в виде пойкилобластов удлиненной таблитчатой формы с угловатыми ограничениями до 1,5 мм с включениями амфибола, кварца, клиноцоизита. Наблюдается микроклиновая решетка. Биотит и хлорит имеют ограниченное распространение. Биотит развивается в амфиболитах вблизи гранитных жил и чаще замещает амфиболы по краям. Минерал образует лейсты до 1-1,5 мм и плеохроирует от буровато-коричневого до светло-коричневого. Хлорит плеохроирует от зеленого до бесцветного или желтовато-зеленого и имеет прямые углы погасания. Титанит имеет удлиненные клиновидные и изометричные зерна размером до 0,4 мм. Окраска темно-коричневая. Рельеф высокий. Содержит включения амфибола, магнетита и рутила. Возможно, имеет более позднее происхождение по отношению к магнетиту и рутилу, так как часто образует каемки вокруг них. Интерференционная окраска искристая перламутровая. Циркон обнаружен с помощью микрозондового анализа в виде включения в амфиболе. Магнетит образует удлиненные, призматические, идиоморфные неправильные зерна размером от 0,05 до 0,6 мм. Минерал изотропен, в отраженном свете стально-серый с металлическим блеском. Рутил наблюдается в виде удлиненных неправильных зерен размером до 0,1 мм. Часто просвечивает бурым цветом. В отраженном свете ярко-бурый. Ильменит имеет таблитчатые зерна размером до 0,05 мм. Минерал изотропен, иногда просвечивает бурым цветом. Халькопирит представлен неправильными трещиноватыми зернами размером до 0,2 мм. Минерал изотропен, в отраженном свете имеет зеленовато-желтый цвет. Слабосланцеватые амфиболиты (обр. х-12-1, 3, 4, 5, 6; х-116-3, 5; х-14-13; х-11-8). Слабосланцеватые амфиболиты наблюдались в ср. течении р. Б. Харбей и руч. Нюршор. Они в виде пластовых тел мощностью до 30 м переслаиваются с гранат-биотит-амфиболовыми и амфиболовыми плагиогнейсами и нередко с массивными амфиболитами. Переход от массивных к слабосланцеватым амфиболитам постепенный. Окраска пород темно-серая, текстура местами полосчатая, структура равномерно-, средне- и мелкозернистая, нематогранобластовая (рис. 4.2). Кроме того имеются линзообразные включения и прожилки мощностью до несколько сантиметров кварцевого и полевошпат-кварцевого составов.
Геохимические особенности и геодинамические обстановки образования метабазитов
В предыдущем разделе было показано, что метаморфическое преобразование пород не имеет строго изохимическии характер. В некоторых породах наблюдается биотитизация и альбитизация, что обусловлено, соответственно, приносом калия и натрия. При изучении элементов-индикаторов таюке необходимо учитывать стабильность их концентрации при действии различных процессов преобразования. В дальнейшем при использовании редких и редкоземельных элементов в целях геодинамических реконструкций мы будем опираться на малоподвижные и неподвижные элементы, к которым относятся Y, РЗЭ, Zr, Zn, V, Sc, Hf, Nb, Та, Co, Cr, Ni (Методика..., 1991). Были проанализированы амфиболиты и амфиболовые сланцы (табл. 5.4), а также использованы результаты анализов амфиболитов (номера проб Г1, Г2, ГЗ) из литературы (Голубева, Афонькин, 2006). В результате анализа геохимических данных в пределах харбейского комплекса выделены несколько типов метабазитов, отличающиеся, прежде всего, содержаниями и распределением РЗЭ (Кузнецова, 2007, 2008). Первая группа пород распространена в нижней части разреза ханмейхойской свиты изучаемой нами территории и наиболее дифференцирована, обогащена легкими редкоземельными элементами в 40-60 раз относительно хондрита (William, Boynton, 1984), а содержание тяжелых элементов превышает хондритовые в 10-20 раз (рис. 5.8 а). Отношение La / Yb меняется от 4 до 13. Наблюдается европиевая аномалия и повышенные содержания стронция, рубидия, тантала, ниобия (рис. 5.9 а). Такое соотношение элементов сближает эти метабазиты с континентальными рифтогенными толеитами (Бородин, 1981; Кузьмин, 1985; Методика.., 1991) и наиболее обогащенными океаническими толеитами Е-типа (Фролова, Бурикова, 1997; Кузьмин, 1985). Кроме того, платобазальты с подобными геохимическими особенностями распространены в шельфовых областях окраинных и внутренних морей (Фролова, 2001). На идентификационных диаграммах метабазиты этой группы занимают также промежуточное положение между континентальными образованиями и океаническими вулканитами E-MORB (рис. 5.10). К рассмотренной группе метабазитов относятся в основном умереннотитанистые и высокотитанистые толеитовые амфиболиты (табл. 5.4, пр. х-12-5; х-115-2; х-16-13; х-16-10; х-100-4), исключение составляет одна проба низкотитанистого амфиболита (табл. 5.4, пр. х-116-1), относящегося к известково-щелочной серии. Выше по разрезу ханмейхойской свиты метабазиты отличаются по геохимическим особенностям. Спектры содержания редкоземельных элементов в этих породах, нормированных относительно хондрита, образуют отрицательный угол (рис. 5.8 б).
Наблюдается обогащение легкими редкоземельными элементами и обеднение тяжелыми в 40-60 и 10-15 раз выше хондритовых, соответственно. Отрицательные и положительные европиевые аномалии характеризуют, скорее всего, кристаллизационную дифференциацию, связанную с фракционированием плагиоклаза (Тейлор, Мак-Леннан, 1988). А. Сандерс и Дж. Тарни (1987), а также Дж. Пирс, С. Липпард и С. Роберт (1987) обратили внимание на то, что, в отличие от океанических базальтов, базальты задуговых бассейнов и базальты, изливающиеся над предпологаемыми зонами субдукции, обогащены рядом литофильных элементов с крупными ионными радиусами (Rb, Ва, К, Sr, Th, La, Се) и обеднены элементами с высокой силой поля (Nb, Та, Nd, Р, Hf, Zr, Ей, Ті, Tb, Y, Yb) (Изучение.., 1994). На спайдер-диаграммах наблюдаются повышенные содержания в изучаемых породах относительно базальтов N-MORB стронция, бария, тория, церия и низкие содержания тантала (рис. 5.9 б). Подобное распределение элементов сближает эти породы с образованиями островных дуг и умеренно-обогащенных толеитов окраинных морей (Фролова, Бурикова, 1997). В качестве сравнения на рис. 5.11 приведены диаграммы распределения редких и редкоземельных элементов толеитовых базальтов окраинных морей, а также толеитовых и известково-щелочных базальтов островных дуг (Фролова, 2001). Как видно, поля линий перекрывают друг друга, что указывает на схожесть составов основных вулканитов в этих геодинамических обстановках. Умеренно-обогащенные толеиты окраинных морей отличаются от островодужных толеитов повышенным содержанием легких редкоземельных элементов, тантала, ниобия и титана. Учитывая эти особенности, метабазиты харбейского комплекса второй группы относятся к умеренно-обогащенным толеитам окраинно-морских бассейнов. Ко второй группе пород относятся массивные (табл. 5.4, пр. х-116-3, х-13-1) и сланцеватые (табл. 5.4, пр. ХІ13-7, х-112-4) высокотитанистые толеитовые амфиболиты. Метабазиты верхних частей ханмейхойской свиты (третья группа) характеризуется пологим спектром распределения редкоземельных элементов, нормализованных относительно хондрита, и превышают хондритовые в 10-15 раз (рис. 5.8 в). Это говорит о том, что породы практически одинаково обогащены легкими и тяжелыми редкоземельными элементами.
Отношение La/Yb варьирует от 1,6 до 2,6. Такое распределение редкоземельных элементов характерно для толеитовых низкокалиевых и известково-щелочных базальтов нормальной щелочности островных дуг. Базальты недавно раскрывшихся котловин также сочетают в себе черты островодужной и океанической природы, поэтому часто имеют с ними сходство (Зоненшайн и др., 1992; Фролова, Бурикова, 1997). Например, подобное распределение редкоземельных элементов имеют толеитовые базальты моря Скош, котловины Лау и Сикоку (Фролова, Бурикова, 1997), в общем, характеризующие проявление трещинного задугового магматизма окраинного моря и фиксирующие магматизм этапа формирования соответствующих котловин. По Т. И. Фроловой (1997) для толеитовых базальтов, близких по типу к N-MORB и слагающих верхние части второго слоя земной коры в наиболее древних бассейнах окраинных морей, характерно повышенное содержание оксида титана (до 3,9%), оксида алюминия (до 16%), оксида железа (до 11%). На спайдер-диаграммах наблюдается обогащение пород литофильными элементами с крупными ионными радиусами и некоторое обеднение элементами с высокой силой поля (рис. 5.9 в). Четкий танталовый минимум, характерный для всех островодужных базальтов, не отмечается. Содержания тантала пониженные, близкие к содержанию в N-MORB, что больше сближает данные метабазиты с базальтами окраинных морей (Марианский трог, котловина Лау) (Фролова, Бурикова, 1997).
