Петрогеохимическая типизация докембрийских комплексов юга Сибири

• Автор: Ножкин, Александр Дмитриевич
• Шифр специальности: 04.00.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 98 с. : ил.; 20х15 см

ВВЕДЕНИЕ
Петролого-геохимическое исследование и типизация крупных структурновещественных комплексов, блоков земной коры и литосферы с целью оценки степени дифференцированное™ состава минерального вещества весьма актуальны как в теоретическом, так и в практическом отношении. Они необходимы для решения ряда фундаментальных проблем теоретической геологии: 1) выявления закономерностей эволюции магматизма, метаморфизма и верхних оболочек Земли (Ю .А.Кузнецов, 1964; А.Ф.Белоусов, 1986; В.А.Глебовицкий, 1986; Эволюция магматизма
Н.ПЛаверов и др., 1986; Ф.АЛетников, 1986; Г.М.Беляев, В.М.Терентьев, 1990; И.Д.Рябчиков, 1992; Ю.Г.Щербаков, 1995 и др.).
Научную базу петрогеохимической типизации составляют региональные исследования, в том числе древнейших комплексов платформ и подвижных поясов. Они дают возможность выявить геохимическую неоднородность состава мантийно-корового вещества как одну из главных причин формирования металлогенических провинций, особенно редкометалльного (U, Th, Li, Ве, Та и др.) профиля, в верхних слоях литосферы [27, 31-33, 38]. Такие исследования должны проводиться на надежной геологической и петрохимической основе и сопровождаться массовыми количественными определениями микропримесей редких или рудных элементов. Экспрессные методы анализа особенно широко используются при выявлении содержаний радиоактивных элементов, являющихся в силу своих специфических свойств индикаторами миграционных путей рассеянного вещества (Г.Б.Наумов, 1983), индикаторами геологических процессов прошлого (В.И.Вернадский, 1977).
Актуальность проблемы определяется вышесказанным, а также необходимостью детального изучения докембрия, охватывающего более 85% интервала геологической истории Земли и содержащего около 70% мировых запасов различных видов рудных полезных ископаемых. Повышенный интерес к геологии докембрия в последние десятилетия обусловлен возможностью получения новой информации о строении, составе древнейших комплексов и процессах формирования континентальной коры на основе использования современных методов петрологических, геохимических, изотопно-геохронологических исследований и интерпретации результатов в рамках современной концепции тектоники литосферных плит.
В отношении полноты геологического разреза докембрия и разнообразия многократных проявлений магматизма весьма представительна область краевых структур фундамента юго-западной части Сибирской платформы, исследование которой спо-
собствует установлению общих закономерностей формирования земной коры окраин древних кратонов. Несмотря на уникальность и доступность геологического объекта, степень геологической, петролого-геохимической и радиогеохимической изученности оставалась до последнего времени недостаточной. Данная работа, по мнению автора, в значительной мере восполнит познания в этой области. Она посвящена геологогеохимическому изучению докембрийских формационных комплексов, исследованию их состава, петрохимических и радиогеохимических особенностей, поведения трех естественных радиоактивных элементов (РАЭ) - и, ТЬ и К в процессах древнейшего породообразования - магматизма, метаморфизма и гранитообразования, а также использованию индикаторных свойств радиоактивных, редкоземельных и сопутствующих элементов в познании геологического развития земной коры докембрия. Особое внимание в работе уделено характеристике древнейших - раннедокембрийских комплексов, для которых познание особенностей состава и условий формирования исходных пород с использованием количественных петрогеохимических параметров особенно актуально.
Цель исследований заключалась в выделении, петрогеохимической типизации и выявлении условий формирования главных структурно-вещественных (формационных) комплексов в докембрии юго-западной части Сибирской платформы на основе обобщения региональных геологических данных и использования результатов петролого-геохимических исследований современными методами, включая индикаторные свойства радиоактивных и редкоземельных элементов.
Основные задачи исследований:
- обосновать выделение формационных комплексов раннедокембрийского кристаллического основания - чарнокит-гранулитового и зеленокаменных поясов, ранне-и позднепротерозойских окраинно-континентальных поясов, а также геохимических типов разновозрастных гранитоидов;
- исследовать вещественный, в том числе редкоэлементный состав, природу протолитов метамофических толщ и выделить породные ассоциации исходных осадочных и вулканогенных отложений;
- оценить содержание РАЭ в ассоциациях пород и комплексах, изучить поведение их при метаморфизме, чарнокито- и гранитообразовании;
- выявить на основе индикаторных свойств РАЭ и РЗЭ степень дифференцированное™ породных ассоциаций, формационных комплексов, различных блоков коры и степень геохимической неоднородности верхних слоев литосферы;
- определить наиболее вероятные геодинамические обстановки формирования породных комплексов и ассоциаций на основе сопоставления их петрогеохимических характеристик с продуктами геодинамических обстановок в фанерозое;
- выявить условия и главные эпохи перераспределения и концентрации РАЭ в докембрии и активизированных зонах фанерозоя.
Фактический материал и методика исследований. Основой для решения поставленных задач послужили материалы многолетних исследований автора различных аспектов геологии, геохимии, рудоносности докембрия преимущественно Енисейского кряжа и Восточного Саяна. Для обоснования защищаемых положений привлекаются петрогеохимические данные, полученные автором по Западному Прибайкалью, Анабарскому, Алданскому щитам, фундаменту Восточно-Европейской платформы, особенно по Воронежскому кристаллическому массиву, частично по

г/т; ТЪ-0,3-0,5 г/т; К=0,4-0,6%. По этим признакам они близки образованиям спре-динговых обстановок. Плагиогнейсы и гранитоиды имеют низкоглиноземистый (А120з=11-13 %) плагиогранитовый состав, отличаются повышенной железистостью (ЕРс20з=6-8 %) и известковистостью, высоким (4-6) РеО/М§0, что характерно для пород толеитовой серии. Содержания и (0,3 г/т), ТЬ (0,6 г/т), К (0,3-0,6 %), а также ИЬ, Ва, Зг, РЗЭ, N6, У, & в них сопоставимы с ассоциирующими толеитовыми ме-табазитами. В слабо дифференцированном спектре РЗЭ наблюдается обогащение тяжелыми лантаноидами относительно легких, (Ьа/УЬ)ц-0,5-0,9. Все эти признаки присущи океаническим плагиогранитам (Р.Г.Колман, М.М.Донато, 1983). Мульти-, элементный спектр этих пород сопоставим с М-гранитами. На диаграмме Ш>(У+№>) (1.А.Реагсе ей а1., 1984) их составы располагаются в поле океанических гранитовдов.
Второй комплекс, имеющий тектонические границы с первым, представлен толщей амфиболовых и биотитовых плагиогнейсов и амфиболитов, включающей синтектонический массив гнейсогранитов тоналитового состава. Химический состав плагиогнейсов соответствует известково-щелочным повышенноглиноземистым (А1гОз=15-17 %) андезитам и дацитам К-Ка серии. В сравнении с кислыми породами толеитового типа первой ассоциации, они обогащены щелочными (К=1,7-1,9 %; Юэ=25-35 г/т) и щелочно-земельными (Ва-650-720 г/т; 5г=330-450 г/т) элементами, а также ТЬ (3-4 г/т), легкими РЗЭ, (Ьа/УЬ)ц = 3-5.3, относительно тяжелых. На муль-тиэлементной диаграмме отчетливо проявлен Та-ХЬ минимум относительно ТЬ и Се ("субдукционная компонента") и видно обеднение Бт, УЬ и У относительно 1ЧМ(ЖВ. Ассоциирующие с плагиогнейсами амфиболиты лейкобазальт-андезибазальтового глиноземистого состава имеют мультиэлементные спектры, аналогичные известково-щелочным островодужным базальтам. Тоналиты Шумихинского массива по составу аналогичны плагиогнейсам, но с повышенным (9-10) (Ьа/УЬ)ц. По уровню накопления микроэлементов (в г/т) - и (0,47), ТЬ (1,7), Юз (2), Ва (340), Ьа (12), Се (30), Та (0,27), 7л (82), они наиболее близки к М-гранитам, но обладают повышенным содержанием Ва (340) и Бг (480) и высоким (Ьа/УЬ)м- Формирование их, очевидно, связано с примитивными океаническими дугами, о чем свидетельствует и положение составов в поле островодужных гранитов.
Итак, метамагматиты Шумихинского блока представлены двумя ассоциациями: бимодальной толеитовой - базалып-плагиогранитовой и известковощелочной базалып-андезит-дацитовой с интрузивными тоналитами.
Среднее содержание РАЭ в плагиогнейсах и гранитоидах этих ассоциаций (и-0,3г/т; Т!г=1.7г/т; К-0.8%; п~60) ниже таковых в “базальтовом” слое коры, что свидетельствует о весьма низкой дифференцированности ювенильного сиали-ческого вещества.
Составы кислых магматитов указывают на невозможность выплавления этих магм из сиалического субстрата. Об этом свидетельствуют и выполненные оценки состава источников и РТ-условий формирования кислых пород (М.Ю.Румянцев, 1997), а также результаты многочисленных экспериментальных работ (Я.Р.Варр, Е.В.Уа£зоп, 1995 и др.). Происхождение таких магм связывают с дифференциацией базальтовых (андезит-базальтовых) расплавов или дегидратационным плавлением метабазитового вещества (тоналит-трондьемитовые серии) при высоких Р и Т. Поэтому кислые метамагматиты Шумихинского блока, также как и Арзыбейской глыбы, можно считать первичнокоровыми сиалическими образованиями.