Введение к работе
Актуальность проблемы. В Ильменогорском метаморфическом комплексе, который является составной частью Уральского складчатого пояса, многими исследователями наблюдались и описывались хаотические скопления мелких тел метагипербазитов и метабазитов, погруженных в метаосадочную кварцито-сланцевую матрицу. Исходя из постулата изначально пластовой природы этих тел, согласно залегающих среди стратифицированных метаосадков, было принято выделять здесь древнюю рифейскую офиолитовую ассоциацию, венчающую собой практически непрерывный допалеозойский разрез Ильмено-Вишневогорской антиклинальной структуры. Эти представления явились методологической основой при составлении региональных геологических карт различного состава, построении сводных стратиграфических разрезов земной коры, охватывающих временной интервал от архея-протерозоя до раннего палеозоя и определения схем метаморфизма древних метаморфических комплексов. Между тем природа и происхождение таких образований в настоящее время до сих пор являются недостаточно ясным. Исследования последних лет позволили получить множество объективных данных, которые противоречат устоявшимся представлениям и требуют переосмысления существующих схем строения Ильменогорского комплекса. Наличие подобных образований в других метаморфических комплексах Урала отражает региональный уровень обсуждаемых проблем.
Главная цель работы - характеристика на примере Ильмен особенностей строения хаотических базит-гипербазитовых комплексов кварцито-сланцевых толщ, выявления их фациально-формационной принадлежности и определение причин и условий их образования.
Основные задачи исследований:
-
Выявление состава и геологического положения тел метабазитов и метагипербазитов в кварцито-сланцевых толщах, установление первичной природы последних.
-
Определение Р-Т параметров формирования пород кварцито-сланцевых толщ и олистолитов из них.
-
Восстановление гео динамической обстановки формирования кварцито-сланцевых толщ с телами метабазитов и метагипербазитов.
Защищаемые положения
-
Морфология тел блоков метагипербазитов и метабазитов, их хаотичное распределение в метаосадочной матрице кварцито-сланцевых толщ Ильменогорского комплекса, пестрота вещественного состава свидетельствует об их чужеродности по отношению к вмещающим толщам.
-
Мелкие тела метабазитов и метагипербазитов в кварцито-сланцевых толщах — это фрагменты метаморфизованного тектонического меланжа, погруженные в виде олистолитов в метаосадочную матрицу.
-
Степень метаморфизма экзотических блоков значительно выше (амфиболитовая и гранулитовая фации), чему вмещающих апоосадочных пород (эпидот-амфиболитовая фация).
Фактическая основа и методика исследований
Путем детального картирования участков развития мелких тел высокометаморфизованных пород, изучения их морфологии и характера контактов с вмещающими породами установлена форма тел и их взаимоотношения с вмещающими толщами. В результате анализа полученных данных был сделан вывод о чужеродности тел метагипербазитов и метабазитов по отношению к вмещающим их кварцито-сланцевым толщам. В качестве рабочей гипотезы о происхождении такого типа чужеродных включений была принята идея об олистостромовом механизме их образования.
Олистостромовые комплексы на Урале известны достаточно давно - с семидесятых годов. Все они являются палеозойскими и образовались в ходе раскрытия палеозойских океанических палеобассейнов и их дальнейшего коллизионного закрытия и становления современной складчатой структуры Урала. Палеозойские олистостромы хорошо изучены и описаны многими авторами, в результате чего были выработаны критерии выделения этих литологических комплексов В ходе изучения уральских метаморфических толщ Южного Урала накоплен большой материал по вещественному составу, минера- и петрогении, абсолютной геохронометрии метаморфитов, который вполне может быть переосмыслен согласно критериям выделения олистостром. Первый пример результатов подобного рода исследований на Урале и представляет собой данная работа, в которой сделана попытка выделения олистостромовых образований среди метаморфических толщ.
В ходе проведенных полевых работ было задокументировано более 2000 выходов горных пород и составлены крупномасштабные геологические карты основных участков развития уразбаевской базит-гипербазитовой ассоциации в Ильменогорском комплексе. Топографическая привязка обнажений горных пород проводилась с помощью теодолита и JPS-приемника.
В результате изучения вещественного состава образцов пород исследуемых толщ с применением различных методов химического и рентгено-спектрального микрозондового анализа, а также других видов спектроскопии и оптических методов исследования были получены данные, позволяющие определить предположительный исходный состав и фациальную принадлежность пород чужеродных блоков и вмещающей их кварцито-сланцевой матрицы. Анализ химического состава выявленных в этих породах минеральных парагенезисов позволяет оценить Р-Т условия и степень метаморфизма основных породных комплексов уразбаевской базит-гипербазитовой ассоциации. Всего в работе использованы данные более 375 микрозондовых анализов минералов и около 100 силикатных химических анализов пород. В процессе изучения было изготовлено и описано большое количество шлифов и аншлифов исследуемых пород, широко применялся метод получения искусственных шлихов (протолочек) для извлечения из них монофракций минералов. При изучении минералов метаморфических пород широко использовались методы рентгеновской, инфракрасной и мессбауэровской спектроскопии. Построение геологических карт, пересчеты состава минералов, определение их количественного содержания в шлифах и образцах горных пород производилось с использованием разнообразных компьютерных технологий, в том числе и по оригинальным методикам. Важным результатом этих работ является обнаружение новых для Ильмен минералов (жедрит, дравит, гортонолит, фассаит, паргасит s.s., гиалофан, бариобиотит, калиймагнезиогастингсит и др.), а также новых для этого комплекса и, частично, для Урала, типов горных пород (шпинелевые клинопироксениты, вебстериты, жедрит-куммингтонитовые амфиболиты и кристаллосланцы, фассаитовые и апоэклогитовые амфиболиты, биотит-амфиболовые и фассаитовые габбро, гранатовые, апатитовые, энстатитовые, оливин-шпинелевые горнблендиты и др.).
Сравнительный анализ полученных данных и данных из литературных источников по другим метаморфическим комплексам Урала позволил выдвинуть предположение о сходной микститовой природе аналогичных кварцито-сланцевых толщ Уфалейского, Максютовского и Восточно-Мугоджарского метаморфических комплексов.
Работа выполнена в лаборатории региональной минералогии Института минералогии УрО РАН в рамках темы «Новые и малоизученные
минеральные ассоциации - критериии минеральной и металлогенической специфики метаморфитов и магматитов Южного и Среднего Урала». Значительный объем исследований был проведен при финансовой поддержке РФФИ по проекту 01-05-65446 «Древнейшая олистострома Урала».
Практическая значимость
-
Установление природы мелких тел метагипербазитов и метабазитов в кварцито-сланцевых толщах заставляет коренным образом изменить методику картирования подобных метаморфических толщ и взгляды на их литологический состав и формационную принадлежность.
-
По наличию однотипных хаотических комплексов в метаморфических толщах различных структурных зон Урала возможна более надежная их корреляция друг с другом.
-
Формирование микститовых горизонтов с преобладающими обломками метагипербазитов создает предпосылки для поисков в синхронных метаосадочных толщах россыпей платиноидов.
Научная новизна
-
Установлена чужеродность блоков высокометамофизованных пород по отношению к вмещающим литологическим комплексам саитовской серии и хаотический характер их распределения в метаосадочном матриксе.
-
Изучен состав и минералогические особенности чужеродных блоков, установлено их сходство с блоками, залегающими в осевой части Ильмено-Вишневогорской структуры.
-
Определены высокобарические условия образования пород, слагающих чужеродные блоки.
-
Установлено химическое многообразие составов пород чужеродных блоков и аномальное обогащение их редкоземельными элементами, что указывает на существенные отличия их от других типов гипербазитов и метабазитов.
-
В связи с предположением олистолитовой природы тел метагипербазитов отрицается выделение т.н. саитовского рифтогенно-офиолитового комплекса. Впервые показано, что
включаемые в его состав тела метагипербазитов с включениями амфиболитов являются глыбами-отторженцами дезинтегрированных тектонитов из осевой части Ильменогорского комплекса. Принципиально важно обоснованное предположение, что часть амфиболитов из олистолитов являются сильно метаморфизованными продуктами дезинтеграции пород древней коры выветривания по основным и ультраосновным породам. Это служит косвенным доказательством существования в допалеозое блоков континентальных коры (террейнов), о чем давно говорили плитотектонисты (А..С. Перфильев, Л.П. Зоненшайн и др.).
6. В противовес традиционной точке зрения о принадлежности метагипербазитов к офиолитовой дунит-гарцбургитовой ассоциации выдвинуто предположение об отнесении их к дунит-пироксенит-габбровой формации, сходной с платиноносной.
Публикации и апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и представлялись на научных совещаниях и семинарах: Уральская летняя минералогическая школа-97 (Екатеринбург, 1997); VI Уральское петрографическое совещание «Магматизм, метаморфизм и глубинное строение Урала» (Екатеринбург, 1997); III региональное совещание «Минералогия Урала» (Миасс, 1998); «Тектоника, геодинамика и процессы магматизма и метаморфизма» (Москва, 1999); Уральская летняя минералогическая школа-99 (Екатеринбург, 1999); Международное (X Всероссийское) петрографическое совещание (Апатиты, 2005).
По теме диссертации опубликовано 21 работа и подготовлена к печати 1 статья.
Структура и объем работы
Похожие диссертации на Хаотические образования Ильменогорского метаморфического комплекса Южного Урала и их природа
