Введение к работе
Актуальность исследования. Интерес к литосфере как к единой развивающейся системе вызван достижениями последних десятилетий в науках о Земле. Он сместил акцент исследований в пользу глубинных явлений, что отражено во многих современных проектах, начиная с Международной программы «Литосфера". Главное значение в них придается изучению вертикальных и латеральных неоднородностей, история которых восходит к раннему докембрию. Большое внимание уделано вопросам тектонического развития глубинных зон, разработке новых принципов и методов их исследования для повышения эффективности прогнозирования месторождения полезных ископаемых. Все это определяет высокую научную значимость гранулито-базито-вых и эклогитовых комплексов докембрия. Они несут информацию о развитии самых нижних сечений коры, где метаморфизм и деформации пород осуществлялись при пониженных геотермических градиентах и углублении фронта магматического фракционирования. Структура и петрогёнезис возникающих комплексов высокого давления отражают все физико-химические ступени твердофазовых превращений по мере достижения глубинных состояний и последующего выхода пород на поверхность. Их история является свидетельством геодинамики далекого прошлого и тесно связана с формированием зоны раздела ..кора-мантия". Низкие градиенты температур свойственны структурам разных геологических эпох. В современном тепловом поле Земли они контролируются границами литосферных плит. Воспроизводимость низкоградиентных структур позволяет путем сравнения высокобарических комплексов разного возраста выявить черты унасле-дованности и направленности тектонического развития. Глубинный характер процессов стимулировал на фоне широкой дифференциации вещества миграцию и переотложение полезных компонентов, спо-
собствуя концентрации специфических видов минерального сырья. Гранулито-базитовые и эклогитовые комплексы в полной мере отражают эндогенную эволюцию низкоградиентных структур; и их исследование имеет прямой выход на решение важнейших проблем геодинамики и рудогенеза докембрийской литосферы.
Цель работы - установить закономерности геологического строения разновозрастных комплексов высокого давления и на основе полученных результатов провести анализ тектонического развития низкоградиентных структур раннего и позднего докембрия.
Основные задачи исследования включают: классификацию высокобарических образований на формационной основе с учетом возраста и тектонической позиции в структурах континентов ; определение последовательности процессов деформаций, метаморфизма, магматизма и проведение их пространственно-временной корреляции для каждого тектонотипа глубинных ассоциаций ; исследование специализации эндогенных процессов и их направленности с выделением циклов эндогенной активности ; поиски устойчивых связей между вещественными характеристиками, параметрами петрогенезиса и структуры; посредством анализа этого единства раскрытие глубинной истории формирования комплексов; палеотектонические реконструкции на основе закономерностей эндогенных процессов и геотермической эволюции низ ко градиентных структур.
Методика исследования. Работа выполнена с помощью комплексного структурно-метаморфического анализа, восстанавливающего процессы деформаций, метаморфизма, магматизма, скоррелированные на основе структурно-возрастных шкал. Оценка условий метаморфогенного минералообразования проводилась путем изучения минералов, их фазовых отношений и межфазовых распределений компонентов с последующим расчётом полей устойчивости критических равновесий. По Т-Р параметрам разных стадий устанавливалась геотермическая эволюция комплексов. Для её различных этапов анализировался стиль взаимосвязи эндогенных процессов. Такой прием, направленный на раскрытие глубинных состояний, применялся к разновозрастным образованиям низкоградиентных структур. Это выявило смену сопряженных режимов на разных уровнях глубинности и составило основу последующих тектонических реконструкций структур.
Фактический материал и вклад автора. Работа обобщает исследования, которые автор на протяжении почти двух десятилетий проводил в различных районах СССР. Они соответствовали плановым темам Института геологии и геохронологии докембрия АН СССР и являлись отчасти заданиями ГКНТ по изучению эндогенных режимов формирования докембрийской литосферы. Были изучены высокометаыорфизо-
ванные комплексы южной окраины Сибирской платформы, кристаллического основания складчатых поясов Памира, Тянь-Шаня, Южного Урала, послужившие те кто но типами гранулито-базитовых и эклогитовых комплексов. Закономерности их геологического строения и эндогенной эволюции сопоставлялись с рядом известных образований Балтийского, Гренландского, Южно-Африканского щитов, массивов Молдануб-ской зоны Центрально-Европейского пояса и других структур. Проводимые на этой основе палеотектонические реконструкции и разработка защищаемых положений выполнены лично автором.
Научная новизна исследования. В диссертация разрабатывается новое направление тектонических исследований глубинных сечений земной коры, в котором анализ развития структур выполняется на основании закономерностей эндогенных процессов. Научная новизна работы заключена в пяти защищаемых положениях, где обосновывается ряд разновозрастных типовых комплексов высокого давления в структурах полициклического развития, длительное время пребывающих в условиях пониженных градиентов температур. Их геотермическая эволюция восстанавливается с помощью новой схемы фаций регионального метаморфизма высокого давления. Выявлены устойчивые сочетания процессов глубинного петрогенезиса, структурообразова-ния и вещественных характеристик, обусловленные спецификой высокобарических эндогенных режимов. Установлены особенности глубинных плутоно-метаморфогенных формаций раннего и позднего докембрия, показаны различные тренды их геотермической эволюции. Представлены гипотетические модели, раскрывающие пути достижения глубинных состояний и трансформации высокобарических режимов. Обнаружена сопряженность процессов разных уровней глубинности, объясняющая закономерности вертикального разреза низкоградиентных структур и их зональную металлогеническую специализацию.
Защищаемые положения диссертации. I. Выделен гомологический ряд комплексов высокого давления, отражающий поступательное снижение вертикального градиента температур при уменьшении фонового теплопотока и геотермической дифференциации докембрийской литосферы. Ряд начинается фемическими гранулитами глубинных фаций окраин архейских кратонов. С конца раннего протерозоя последовательно формируются эклогито-гнейсовые, цклогито-сланцевые, а с рифея - эклогито-глаукофансланцевые комплексы, свойственные структурам основания молодых складчатых областей. Все члены ряда типичны для инфраструктуры низкоградиентных мобильных поясов, динамика которых предопределяла большую длительность, полицикличность и глубинность процессов мантийно-корового взаимодействия.
2. Разработана система высокобарических фаций регионального
метаморфизма, которым отвечают глубинные плутоно-метаморфогенные формации с эклогитами, пиригарнитами, гранатовыми лерцолитами, кинцигитами и другими сингенетичними образованиями зоны раздела «кора-мантия".
-
Гранулито-базитовые комплексы являются полихронными образованиями, которые формируются вдоль границ неоднородностей ран-неархейской коры при неоднократных проявлениях основного магматизма и гранулитового метаморфизма. Их эволюция направлена от высокоградиентных к низкоградиентным режимам за счет преимущественных вариаций температуры и, в меньшей степени, роста давления. Высокобарические гранулиты возникали на стадии геотермической инверсии при становлении пород габбро-анортозит-эндербитовой серии. Неоднократная смена вертикальных и горизонтальных движений приводила к тектоническому выходу гранулитов на уровень меньших глубин и совмещению их с метабазитами супраструктуры. Тектоническая расслоенаость основных пород разного возраста и фаций глубинности составляет характерную черту позднеархейских гранулито-базитовых поясов.
-
Эклогитовые комплексы отражают усиление тектонической дифференцированности и мобильности структур основания складчатых поясов неогея перед их геосинклинальным развитием. Эволюция комплексов направлена от низкоградиентных к высокоградиентным режимам, преимущественно за счет снижения давления. Высокобарические процессы предвосхищают инициальный вулканизм и переход к контрастным тектоническим обстановкам парного метаморфического пояса. Его формирование завершается шарьированием глубинных пород и становлением метаморфической зональности обратной по давлению. Серии различных эклогитовьк комплексов внутри единого складчатого пояса обусловлены динамикой взаимодействия литосферньк плит.
-
При полициклическом развитии низкоградиентных структур выступает генетическая связь процессов разных уровней глубинности, отражающих 3-х стадийный мегаритм геотермической эволюции подвижной области. Высокобарические режимы порождают геосинклинальный вулканизм, что увеличивает скорость нисходящих движений и способствует возобновлению пониженных градиентов. Такая сопряженность состояний инфра- и супрауровней единой структуры надолго сохраняет высокобарические тенденции её режимов, фемическую направленность развития и создает формационное единство разновозрастных пород вертикального разреза.
Практическая ценность работы состоит в том, что продемонстрирован новый подход к анализу тектоники глубинных сечений земной коры, перспективный при геологических исследованиях областей
высокого метаморфизма. Установлены закономерности развития одного из типов рудоконцентрирующих структур, металлогеническая специализация которых связана с процессами высокого давления. Разработаны новые схемы расчленения и проведены геодинамические реконструкции для ряда структур раннего и позднего докембрия.Часть из них относится к районам Байкало-Амурской магистрали, что позволяет по-новому ориентировать здесь поиски минерального сырья.
Апробация работы. По теме диссертации опубликовано более 60 работ, из них Ч монографии (одна из них без соавторов). Отдельные материалы вошли в «Карту метаморфических поясов СССР". Основные положения диссертаций докладывались и обсуждались на Всесоюзных симпозиумах: по проблемам метаморфизма в 1972 г. (Новосибирск), 1974 г. (Ленинград), 1976 г. (Свердловск), 1978 г. (Апатиты). На X и XI Всесоюзных петрографических совещаниях (1976 и 1981 гг., Алма-Ата и Ленинград). На П Среднеазиатском и ІУ Восточно-Сибирском региональных петрографических совещаниях (в Душанбе, 1971 г. ; Иркутске, 1985 г.)- На Всесоюзном совещании по принципам и методам изучения структурной эволюции (Ленинград, 1976 г.). На Всесоюзном и Международном симпозиумах по палеогео-термике (Москва, 1978 г. , Ленинград, 1979 г.). На Всесоюзных совещаниях: по докембрию фанерозойских складчатых поясов (Новосибирск, 1981 г.), по проблеме древнейших серых гнейсов (Ленинград, 1982 г.), по троговым комплексам региона БАМ и их металлогении (Новосибирск, 1983 г.), по проблемам эндогенных режимов (Воронеж, 1983 г.). На совещании по геологии и геохронологии Сибирской платформы и её обрамления (Иркутск, 1987 г.). На 27-ом Международном геологическом конгрессе (Москва, 1984 г.).
Структура и объем работы. Содержание работы изложено в девяти главах, составляющих три части диссертации, введении и заключении. Приложения включают 15 таблиц, 65 рисунков и список литературы из более 400 наименований.
Диссертация отражает направление в изучении кристаллических пород, которое на протяжении многих лет разрабатывалось в Институте геологии и геохронологии докембрия АН СССР под алия-нием работ профессора Н.Г.Судовикова. В дальнейшем оно развивалось под влиянием двух школ отечественной геологии - петрологической, возглавляемой академиком Д.С.Коржинским, и тектонической, где большой вклад принадлежит членам-корреспондентам АН СССР К.О.Кратцу и В.В.Белоусову. Многие годы исследования автора проходили под руководством доктора геолого-минералогических наук В.А.Глебовицкого при участии сотрудников ИГГД АН СССР -- В.Б.Дагелайского, Г.М.Друговой, В.Л.Дука, А.Н.Казакова,
С.Б.Лобач-Жученко, Ю.В.Миллера, Л.П.Никитиной, Л.А.Прияткиной, И.С.Седовой, Ю.М.Соколова, Ю.Салье, С.И.Турченко, В.ЯДилыо-вой. Поддерживались творческие контакты со многими геологами, среди которых А.Б.Бакиров, Р.Я.Белевцев, В.И.Буданов, К.Т.Буданова, Н.Д.Добрецов, И.А.Зотов, В.М.Кастрыкина, Л.П.Карсаков, С.П.Кориковский, Ю.И.Лазарев, В.И.Ленных, А.В.Сиворонов, Б.Я.Хо-рева. Завершению диссертации во многом способствовали член-корреспондент АН СССР Д.В.Рундквист и профессор В.А.Рудник. Автор выражает свою признательность этим исследователям, а также научно-техническому персоналу ИГТД АН СССР за поддержку на разных этапах выполнения этой работы.
