Geum.ru
   Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]

СИНКИНЕМАТИЧЕСКИЕ ГРАНИТЫ И КОЛЛИЗИОННО-СДВИГОВЫЕ ДЕФОРМАЦИИ ЗАПАДНОГО САНГИЛЕНА (ЮВ ТУВА)

Автореферат кандидатской диссертации

 

На правах рукописи

 

 

КАРМЫШЕВА Ирина Владимировна

СИНКИНЕМАТИЧЕСКИЕ ГРАНИТЫ И КОЛЛИЗИОННО-СДВИГОВЫЕ ДЕФОРМАЦИИ ЗАПАДНОГО САНГИЛЕНА

а(ЮВ ТУВА)

 

25.00.04 - петрология, вулканология

 

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

 

 

 

НОВОСИБИРСК - 2012


аРабота выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении Институте геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского Отделения Российской Академии наук

Научный руководитель:аа доктор геолого-минералогических наук ВЛАДИМИРОВ Александр Геннадьевич

Официальные оппоненты:аа доктор геолого-минералогических наук ЛИХАНОВ Игорь Иванович

кандидат геолого-минералогических наук ДОНСКАЯ Татьяна Владимировна

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого УрО РАН, г. Екатеринбург

Защита состоится л13 марта 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 003.067.03 при Федеральном государственном бюджетном учреждении Институте геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского Отделения Российской Академии наук, в главном конференц-зале.

По адресу: 630090, Новосибирск, проспект Академика Коптюга, 3

Факс: (383) 333-27-92, (382) 333-35-05

e-mail: turkina@igm.nsc.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГМ СО РАН

Автореферат разослан л6 февраля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.г.-м.н.аа О.М. Туркина


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Анализ механизмов зарождения, внедрения и становления гранитных магм на разноглубинных уровнях земной коры представляет собой фундаментальную проблему структурной и физико-химической петрологии (проблема пространства). Намечено два подхода к ее решению: 1) гнейсогранитный диапиризм, т.е. лактивное воздействие гранитного расплава на реологически расслоенный разрез земной коры в виде диапиров, куполов и интрузивных тел; 2) зарождение гранитных расплавов в локальных областях декомпрессии при сдвигово-раздвиговых тектонических движениях и, как следствие, их структурный контроль в ходе подъема и кристаллизации. Модель диапиризма и формирования гнейсогранитных куполов, по П. Эскола, была разработана на примере докембрийских щитов и сейчас рассматривается как один из важнейших структурно-петрологических индикаторов коллизионного тектогенеза (см, например, обзор в [Розен, Федоровский, 2001]). Альтернативная модель пассивного внедрения первоначально обоснована для базитовых магм, приуроченных к рифтам и областям рассеянного рифтогенеза [Pitcher, 1983]. Вместе с тем накапливается все больше геологических, структурных и петрологических данных, свидетельствующих о том, что масштабное гранитообразование при коллизионном орогенезе отвечает синорогеническому коллапсу, т.е. - рубежу контрастной смены режима тангенциального сжатия литопластин на режим растяжения и развала орогена. Рассматриваемый в настоящей работе геологический пример (синкинематические мигматит-граниты и интрузивные гранитоиды раннекаледонского возраста Западного Сангилена, ЮВ Тува) позволяет выявить специфические особенности взаимосвязи сдвигово-раздвиговых деформаций, метаморфизма, базитового и гранитоидного магматизма при коллизионном тектогенезе и на этой основе обосновать механизм зарождения, внедрения и становления гранитоидных магм, структурный контроль которых осуществлялся тектоническими движениями в литосфере.

Цель исследований - построить структурно-петрологическую модель гранитообразования в условиях коллизионно-сдвигового тектогенеза (на примере ранних каледонид Западного Сангилена, ЮВ Тува).

Основные задачи:

  • Дать анализ геологического строения и уточнить тектоническое районирование Западного Сангилена, на этой основе провести структурно-петрологический анализ Эрзинской сдвиговой зоны с вязко- и хрупкопластичным течением вещества (границы, масштабы, уровни эрозионного среза).
  • Определить петрографический и петрогеохимический состав мигматитов, параавтохтонных и интрузивных гранитоидов. Выполнить геохимическое моделирование процессов плавления с учетом состава протолитов, участвующих в строении ранних каледонид Западного Сангилена.
  • Определить Р-Т - параметры регионального и контактового метаморфизма, его связь с взбросо/сбросовыми и сдвигово-раздвиговыми деформациями.
  • Провести структурно-петрологический анализ мигматитов и параавтохтонных гранитов, эндо- и экзоконтактовых зон интрузивных гранитоидных тел (мезо- и гипабиссальная фации глубинности).

Фактический материал. В основу работы положены материалы автора, собранные за период 1999 - 2011 гг. При подготовке диссертации использованы коллекции образцов В.Г. Владимирова, А.Г. Владимирова, С.Н. Руднева, А.П. Пономаревой, А.В. Титова. Автором изучено более 500 прозрачных шлифов, из них около 200 - структурно-ориентированных. Проведен структурно-кинематический анализ 130 геологических обнажений. Выполнено 253 петрохимических анализа и 34 анализа редкоэлементного состава пород, 520 микрозондовых определений состава минералов. Петрогенные элементы определены методом РФА на установке СРМ-25 (аналитики - А.Д. Киреев, Н.М. Глухова, ИГМ СО РАН, г.Новосибирск) Редкие элементы определены методом ISP-ms на приборе Finigan Element (аналитики - И.В. Николаева, С.В. Палесский, ИГМ СО РАН, г.Новосибирск). Химические анализы минералов выполнены на рентгеноспектральном микроанализаторе с электронным зондом УCamebax-microФ (аналитик - О.С. Хмельникова, ИГМ СО РАН, г. Новосибирск). Геолого-геохронологическая база данных, составленная при участии автора, положена в основу геологической карты листа М-46-XVIII (Самагалтай) м-ба 1:200 000 [Бабин, А.Владимиров, В.Владимиров, Гибшер, Кармышева, 2012, в печати].

Объект исследований. Раннекаледонское горно-складчатое сооружение Западного Сангилена (ЮВ Тува) было сформировано в результате косой коллизии Таннуольской окраинноморско-островодужной системы и Тувино-Монгольского микроконтинента [Гоникберг, 1999; Козаков и др., 2003; Кузьмичев, 2004; Владимиров и др., 2005; Владимиров и др., 2011]. Здесь выделяются аккреционно-островодужные (580-560 млн лет), раннеколлизионные (540-520 млн лет) и позднеколлизионные (500-460 млн лет) структурно-вещественные комплексы, венчающиеся внедрением камптонитовых даек (440-430 млн лет) [Кармышева, 2011; Гибшер, 2012, в печати]. На стадии орогенического коллапса коллизионной системы произошла резкая смена геодинамических обстановок (тангенциальное сжатие сменилось на трансформно-сдвиговое растяжение), и был заложен проникающий глубинный разлом (Эрзинская сдвиговая зона). Эта зона, являвшаяся основным полигоном для структурных и петрологических исследований, насыщена магматическими телами и сейчас вскрыта в результате эрозии на разноглубинных уровнях земной коры (от мезо- до гипабиссальной фаций). Кроме Эрзинской зоны в структурно-петрологический анализ были вовлечены сопредельные площади, представленные Моренским и Нижнеэрзинским метаморфическими террейнами, что позволяет корректно охарактеризовать взаимосвязь сдвигово-раздвиговых деформаций, метаморфизма и магматизма для всей площади Западного Сангилена на стадии коллапса аккреционно-коллизионного горно-складчатого сооружения.

Методы исследований включали: 1) структурно-петрологический анализ - определение сбросо/взбросовых и сдвигово-раздвиговых деформаций, отвечающих за внедрение и становление базитовых и гранитоидных расплавов, а также макро- и микроструктурную характеристику мигматит-гранитов и интрузивных гранитоидных тел; 2) оценки Р-Т - параметров метаморфизма, состава гранитоидов и их протолитов; 3) геохимическое численное моделирование поведения редких и редкоземельных элементов в процессе анатексиса; 4) коррелятивный анализ сдвиговых деформаций с Р-Т - параметрами метаморфизма, возрастными рубежами базитовых и гранитоидных интрузий и их петрогеохимического состава как основы для построения структурно-петрологической модели гранитообразования.

Защищаемые положения:

1. Обоснована синкинематическая природа гранитоидов Эрзинской сдвиговой зоны Западного Сангилена. Они участвуют в строении четырех ультраметаморфических и магматических комплексов (от ранних к поздним):

  • автохтонные и параавтохтонные Grt-Bt+Hbl+Hyp граниты мезоабиссальной фации глубинности, входящие в состав эрзинского мигматит-гранитного комплекса;
  • параавтохтонные и аллохтонные (интрузивные) Bt-Grt+Hbl гранитоиды мезоабиссальной фации глубинности, входящие в состав баянкольского габбро-монцодиорит-граносиенит (гранодиорит)-гранит-лейкогранитного комплекса (490+10 млн лет);
  • интрузивные Bt+Hbl граниты нижнеулорского комплекса гипабиссальной фации глубинности (475+5 млн лет);
  • аинтрузивные Bt-Ms+Grt гранит-лейкограниты гипабиссальной фации глубинности, входящие в состав башкымугурского габбро-монцодиорит-гранит-лейкогранитного комплекса (465+5 млн лет).

2. Общей особенностью гранитоидов Западного Сангилена являются повышенная глиноземистость и калиевая специализация щелочей. При этом в составе эрзинского и баянколького комплексов совмещены гранитоиды, относящиеся к разным петрохимическим (от низко- до субщелочных) и геохимическим (от S- до A-) типам; нижнеулорский комплекс относится к контаминированным I-гранитам, гранитоиды Байдагской группы тел входят в состав контрастной умеренно-щелочной габбро-монцодиорит-гранит-лейкогранитной серии. По данным геохимического моделирования редкоэлементного состава гранитоиды не соответствует модели их генерации в результате равновесного частичного плавления метапелитов, что предполагает существенную роль тепломассообмена в условиях интенсивных сдвиговых деформаций.

3. Масштабное гранитообразование на Западном Сангилене отвечает этапу синорогенического коллапса коллизионной системы. Ведущим механизмом формирования гранитоидов являлось декомпрессионное плавление в условиях вязко- и хрупкопластичных деформаций. Внедрение и становление гранитоидных расплавов Эрзинской сдвиговой зоны контролировалось разнонаправленными тектоническими движениями:

- эрзинский мигматит-гранитный и баянкольский габбро-монцодиорит-граносиенит (гранодиорит) -гранит-лейкогранитный комплексы - взбросо/сбросовые деформации (режим транспрессии, 510-480 млн лет);

- нижнеулорский гранитный комплекс и Байдагская группа интрузивных тел в составе башкымугурского габбро-монцодиорит-гранит-лейкогранитного комплекса - сдвигово-раздвиговые деформации (режим транстенсии, 480-460 млн лет).

Научная новизна и авторский вклад заключается в том, что обоснована ведущая роль пассивного гранитообразования в условиях коллапса (развала) аккреционно-коллизионных орогенов (на примере ранних каледонид Западного Сангилена). Авторский вклад в представленную диссертационную работу заключается: 1) в детальном структурно-петрологическом изучении мигматитов и гранитов Эрзинской сдвиговой зоны, 2) петрографическом описании метаморфических пород, мигматитов и гранитоидных интрузивных тел, 3) оценке Р-Т - параметров метаморфизма, 4) геохимическом моделировании процессов гранитообразования. Полученные материалы учтены при составлении геологической карты масштаба 1:200 000, лист М-46-XVIII (Самагалтай) [Бабин и др., 2012, в печати].

Практическая значимость. Роль сдвиговых деформаций в истории геологического развития ранних каледонид Центральной Азии до сих пор остается недооцененной. Следует отметить работы Н.А. Берзина [1987-1994], Е.В. Склярова и др. [1997], В.Г. Владимирова и др. [2005] А.И. Мельникова [2011], В.Е. Загорского и др. [2011], в которых обращено особое внимание на сдвиговые тектонические движения и их значение для геотектоники Центральной Азии и металлогенического прогнозирования. Представленный в настоящей диссертационной работе фактический материал позволяет по-новому взглянуть на геодинамические сценарии, ответственные за формирование крупных и уникальных редкометалльно-пегматитовых месторождений Сангиленского нагорья. В частности, благодаря работам Л.Г. Кузнецовой с соавторами [2011], было показано, что формирование кембро-ордовикских редкометалльных гранитов и сподуменовых пегматитов (литиевые месторождения и рудопроявления Тастыг и Сутлуг) были связаны с реологическим расслоением и сдвигово-раздвиговыми деформациями в земной коре Сангиленского нагорья. Эти процессы синхронизированы с этапом синорогенического коллапса в ранних каледонидах Западного Сангилена [Владимиров и др., 2005]. Корреляция сдвиговых деформаций, магматических и метаморфических событий, ответственных за формирование магматогенных рудных месторождений ЮВ Тувы является основой для разработки новых геодинамических прогнозно-поисковых критериев (Li, Rb, Cs, Ta, Nb и др.) [Владимиров и др., 2011; Кармышева, 2011].

Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликовано 28 работ, включая 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК. Материалы представлены в виде устных докладов на 14 российских и международных конференциях (Новосибирск, 2001, 2010; Томск, 2000, 2004, 2007; Москва, 2004, 2011; Иркутск, 2001, 2003, 2009, 2010, 2011; Улан-Удэ, 2008). Исследования по теме диссертации проводились при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 07-05-00980а, 11-05-00144; 11-05-00758), Президиума СО РАН (Программа фундаментальных исследований ИП ОНЗ-9.3)

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы (163 наименования) и двух приложений, содержит 97 рисунков и 38 таблиц, всего 260 страниц.

Автор выражает благодарность научному руководителю А.Г. Владимирову, а также Г.А. Бабину, А.В. Владимировой, В.Г. Владимирову, Н.И. Волковой, О.П. Герасимову, А.С. Гибшеру, В.Е. Гоникбергу, В.В. Егоровой, А.Э. Изоху, С.А. Каргополову, И.К. Козакову, Н.Н. Круку, Я.В. Куйбида, М.Л. Куйбиде, Г.Г. Лепезину, А.М. Мазукабзову, Т.В. Мирясовой, С.Н. Рудневу, А.Ю. Селятицкому, В.П. Сухорукову, А.А. Терлееву, А.В. Травину, В.С. Федоровскому, В.В. Хлестову, С.В. Хромыху, Р.А. Шелепаеву за активное обсуждение работы, помощь на всех стадиях подготовки, совместные полевые работы и моральную поддержку. Особую благодарность за терпение и понимание выражаю моей семье.

Глава 1. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК ЗАПАДНОГО САНГИЛЕНА

Тектоническая эволюция Западного Сангилена отражает смену геодинамических обстановок Ч от коллизионной (540-480 млн лет) до трансформно-сдвиговой (480-430 млн лет). По результатам изотопного датирования амагматических и метаморфических комплексов построена сводная гистограмма изотопных дат (U-Pb, Rb-Sr, Ar-Ar), на которой отчетливо обособляются возрастные рубежи: 570-560, 540-520, 490-460 млн лет (Приложения 1, 2). Ключевое значение имеет период 540-460 млн лет, который отвечает коллизионному процессу, высокоградному метаморфизму, масштабному базитовому и гранитоидному магматизму. В структуре Западного Сангилена выделяются Моренский и Нижнеэрзинский метаморфические террейны, сочленение которых происходит по Эрзинской сдвиговой зоне (Приложение 3). Коррелятивные связи тектонических движений, метаморфических и магматических событий, произошедших при формировании ранних каледонид Западного Сангилена отражены в Приложении 4.

Эрзинская сдвиговая зона как главный объект исследования, представляет собой проникающую зону хрупко- и вязкопластичного течения вещества и является ключевой тектонической единицей для расшифровки геодинамической истории кристаллического основания Западного Сангилена. В ее пределах детально изучены эрзинский мигматит-гранитный комплекс, мезоабиссальной фации глубинности, Баянкольский габбро-монцодиорит-гранодиорит-гранитный массив мезоабиссальной фации глубинности и Нижнеулорский гранитный массив гипабиссальной фации глубинности (Приложение 5).

Глава 2. МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Структурно-петрологические исследования включали геологическое картирование Эрзинской сдвиговой зоны, оценку уровня метаморфизма вмещающих пород, оценку глубинности внедрения и становления магматических расплавов, определение возраста процессов магматизма, метаморфизма и тектонических деформаций, состава интрузивов и протолитов, структурно-петрологический анализ кинематики тектонических деформаций.

Важным аспектом при структурно-петрологических исследованиях является разделение минеральных парагенезисов на до-, син- и посттектонические; на этом принципе основана оценка Р-Т - параметров метаморфизма в условиях сдвиговых деформаций. В данной работе расчет Р-Т - параметров метаморфизма производился при помощи программы TWQ 2.02 на основе термодинамической базы данных Р. Бермана и Л.Я. Арановича [Berman, Aranovich, 1996]. Для более корректной оценки Р-Т - параметров и проверки данных, полученных с помощью программы TWQ 2.02, были использованы уравнения и диаграммы расчета температуры и давления, основанные на анализе составов минералов, полученных при микрозондовом анализе [Лепезин, Королюк, 1984; Лепезин, Хлестов, 2009].

Для оценки условий генерации гранитоидных магм Западного Сангилена (на примере Эрзинской сдвиговой зоны) проведено численное геохимическое моделирование поведения редких и редкоземельных элементов в процессе анатексиса. В качестве модельного объекта были взяты мигматиты и параавтохтонные граниты эрзинского комплекса. Моделирование проводилось по алгоритму, предложенному [Arth, 1976]. В качестве исходного протолита для численных расчетов взят тонкополосчатый мигматит Sh-19/4, петрохимический состав которого в наибольшей степени близок к среднему составу метапелитов Западного Сангилена [Каргополов, 1997]. Оценка возможного реститового парагенезиса, образующегося в процессе анатектического плавления, выполнена исходя из минерального состава меланосомы мигматитов.

Глава 3. аЭРЗИНСКИЙ ВЫСОКОГРАДНЫЙ МЕТАМОРФИЧЕСКИЙ (МИГМАТИТ-ГРАНИТНЫЙ) И МАТУТСКИЙ ГНЕЙСОГРАНИТНЫЙ КОМПЛЕКСЫ МЕЗОАБИССАЛЬНОЙ ФАЦИИ ГЛУБИННОСТИ

Мигматит-граниты эрзинского комплекса сложены чередованием лейкосом Qtz-Pl-Kfs состава и меланосом Grt-Bt-Crd, Bt-Crd-Sil, Bt-Crd-Spl состава. Автохтонные граниты выплавляются непосредственно в мигматитовых толщах, образуя лапчатые контакты и постепенный переход мелкозернистого гранитного материала в лейкосомы мигматитов. Минеральный состав автохтонных гранитов представлен Qtz (40-45%), Pl20 (40-45%), Kfs (до 10%), Bt60 (1-2%). Параавтохтонные граниты представляют собой средне- мелкозернистые, слегка разгнейсованные, гранатсодержащие биотитовые граниты (Qtz - 30-35%, Pl27 - 40-45%, Kfs - 15-20%, Bt60 - 5%, + Grt85). Мигматит-граниты эрзинского комплекса являются вмещающими породами для Матутского гнейсогранитного массива, сложенного двуполевошпатовыми гранитами (Qtz - 35-40%, Kfs - 50-55%, Pl - 5-10%, Bt ~ 1%, Hbl ~ 1%, +Ms) и лейкогранитами (Qtz - 40-45%, Kfs - 50-55%, Pl - 5-10%, + Bt, + Ms) разной зернистости (Приложение 6).

Образование гранулитов и мигматитов происходило в момент максимального напряжения при коллизионном сжатии, что обусловило высокие давления (Р=7,2-7,5 кбар). Прогрев до Т=820-835 0С обеспечивался за счет базитовых расплавов в промежуточных внутрикоровых камерах [Egorova et. al., 2006; Владимиров и др., 2005; Кармышева и др., 2011]. Резкий сброс давления при взбросо/сбросовых деформациях и последующее поступление в локальные зоны растяжения охлажденных флюидов из вмещающих пород сдвиговой зоны инициировали гранитообразование в мигматит-гранитах эрзинского комплекса, что подтверждается полученными Р-Т - оценками образования параавтохтонных гранитов (Т=670 0С, Р=2,5 кбар). Сегрегация новообразованного гранитного материала происходила в зонах пониженного давления (см. Приложение 5).

В мигматит-гранитах эрзинского комплекса и гнейсогранитах матутского комплекса зафиксированы взбросо/сбросовые и наложенные левосдвиговые вязкопластичные деформации. Петрологическим индикатором являются Grt-Crd-Spl реститы, деформированные и вытянутые по плоскостям скалывания в условиях сбросо/взбросовых деформаций (см. Приложение 5). Образование высокоглиноземистых прослоев с внутренней зональностью, образующих индикаторные C/S структуры, свидетельствует о синхронности метаморфических и тектонических процессов. Левосдвиговые деформации являются наложенными на мигматиты, авто-, параавтохтонные граниты эрзинского комплекса и гнейсограниты Матутского массива. Выплавление новообразованного гранитного материала, отделение и перемещение расплава при тектонических деформациях на начальных стадиях плавления привело к разнообразию петрогеохимического состава матутского комплекса.

Глава 4. БАЯНКОЛЬСКИЙ ГАББРО-МОНЦОДИОРИТ-ГРАНОСИЕНИТ (ГРАНОДИОРИТ)-ГРАНИТНЫЙ КОМПЛЕКС МЕЗОАБИССАЛЬНОЙ ФАЦИИ ГЛУБИННОСТИ

(490+10 млн лет)

Баянкольский габбро-монцодиорит-граносиенит (гранодиорит) Цгранитный комплекс пространственно приурочен к Нижнеэрзинскому террейну. Возраст Баянкольского массива: 489+3 млн лет - Ar/Ar, амфибол [Изох и др., 2001]; 507+14 млн лет, 496,5+3,6 млн лет, U-Pb [Козаков и др., 1999; Козаков и др., 2001]. Массив имеет гомодромное строение (от ранних к поздним): первая фаза - габброиды, вторая - монцодиориты, третья - гранодиориты, четвертая - граниты, лейкограниты и аплиты. Габброиды Баянкольского массива представляют собой биотитсодержащие роговообманково-оливиновые габбронориты и роговообманковые габбронориты (Pl - 30-40%, Opx - 10-15%, Cpx - 10-15%, Hbl - 10%, Ol - 3-5%, Bt - 2%). В составе монцодиоритов преобладает Pl (50-65%), Opx (20-30%), Cpx (10-15%), Hbl (5-10%) и Bt (5-10%). Габбро и монцодиориты являются продуктами кристаллизационной дифференциации субщелочного базитового расплава [Шелепаев, 2006]. Гранодиорит-граниты относятся к нормально-щелочным породам. Состав гранодиоритов представлен Pl (40-45%), Kfs (20-25%), Qtz (15-20%), Bt (7-10%), +Hbl, +Grt. Граниты Баянкольского массива представляют собой средне-, мелкозернистые биотитсодержащие породы (Qtz - 25-30%, Pl - 25-30%, Kfs - 30-35%, Bt - 7-10%, Ms - 2-3%) (см. Приложение 6).

На севере и востоке контактового ореола массива, где на поверхность выходят габброиды, наблюдаются взбросо/сбросовые деформации, представляющие собой растягивание жестких Bt-Crd прослоев в более пластичных Pl-Bt-Crd гнейсах (см. Приложение 5). В шлифах из контактового ореола Баянкольских монцодиоритов наблюдается вращение и растяжение кристаллов граната, индикаторные кинематические C/S структуры, сложенные силлиманитом, и рост кордиерита, кварца и плагиоклаза в зонах пониженного давления. На западном контакте Баянкольского массива, где вмещающими породами являются мигматит-граниты эрзинского комплекса, наблюдается постепенный переход мигматитов в граниты, наличие граната и кордиерита в гранитоидах (см. Приложение 5); отмечаются наложенные вязкопластичные левосдвиговые деформации. Сбросо/взбросовые тектонические деформации происходили при Т=790 0С и Р=5,4 кбар на западном контакте Баянкольского массива, где наблюдается мигматитообразование и выплавление автохтонных гранитоидов, и при Т=600-620 0С и Р=4,3 кбар на северном и восточном контактах Баянкольского массива, где происходило внедрение габбро-монцодиоритов в области локального растяжения, что и обусловило более низкие давления. Совокупность структурно-петрологических, геохронологических и петрогеохимических данных свидетельствует о синтектонической природе Баянкольского габбро-монцодиорит-гранодиорит-гранитного массива.

Глава 5 НИЖНЕУЛОРСКИЙ ГРАНИТНЫЙ КОМПЛЕКС ГИПАБИССАЛЬНОЙ ФАЦИИ ГЛУБИННОСТИ (475+5 млн лет)

Нижнеулорский комплекс изучен на примере одноименного гранитного массива. Вмещающими породами являются кварц-серицитовые сланцы и метапесчаники хопсугской (чинчилигской) свиты. Первоначально эти породы были метаморфизованы в условиях зеленосланцевой и эпидот-амфиболитовой фациях, а позднее подверглись контактовому метаморфизму со стороны гранитного интрузива [Лепезин, 1978; Колобов, 1981]. Возраст Нижнеулорского массива: 476+6 млн лет, 474+3 млн лет (Rb/Sr, [Петрова, Костицын, 2001]); 480,7+1,8 млн лет (Ar/Ar, биотит [Владимиров и др., 2005]). Породы нижнеулорского комплекса представляют собой средне- и мелкозернистые двуполевошпатовые биотитовые граниты (Qtz - 25-30%, Kfs - 25-30%, Pl - 25-30%, Bt - 5-7%). По составу они отвечают известково-щелочным гранитам нормального ряда (см. Приложение 6). Р-Т - параметры метаморфизма контактового ореола составляют Т=500-700 0С и Р=2-3 кбара [Лепезин, 1978; Колобов, 1981; Владимиров, Лепезин, 1996].

В контактовом ореоле Нижнеулорского массива зафиксированы следы сдвигово-раздвиговых деформаций, отражающие одновременное тепловое воздействие со стороны интрузива и левосдвиговые тектонические движения. Прогрев вмещающих пород, связанный с внедрением массива и одновременные тектонические деформации привели к вращению и растворению первичных метаморфических минералов (Grt, St, And) и образованию новых минералов (Grt, Fib). Поскольку региональные тектонические движения продолжались, то в процессе ороговикования новообразованные минералы (гранат, фибролит) приобретали признаки синкинематического роста (см. Приложение 5). В обрамлении Нижнеулорского массива наблюдаются вязко- и хрупкопластичные деформации с левосдвиговой кинематикой. Вязкопластичные деформации образутся на расстоянии не более 50 м от контакта с гранитами, далее зафиксированы низкотемпературные деформации.

Глава 6. аБАШКЫМУГУРCКИЙ ГАББРО-МОНЦОДИОРИТ-

ГРАНИТ-ЛЕЙКОГРАНИТНЫЙ КОМПЛЕКС (465+5 млн лет). АГАРДАГСКИЙ КОМПЛЕКС ЛАМПРОФИРОВ И ЩЕЛОЧНЫХ БАЗАЛЬТОИДОВ (443+2 млн лет)

Башкымугурский габбро-монцодиорит-гранит-лейкогранитный комплекс пространственно приурочен к Моренскому метаморфическому блоку. Его петротипами являются Башкымугурский габбро-монцодиоритовый массив, детально описанный и А.Э. Изохом и др. [2001] и Р.А. Шелепаевым [2006]. Этот массив сложен габброидами и монцодиоритами, внедренными в гомодромной последовательности. В контакте с габброидами и монцодиоритами наблюдаются двупироксеновые грубозернистые роговики и ультраметаморфические породы (диатектиты) [Изох и др., 2001]. Возраст определен тремя изотопными методами: 464,65,7 млн лет, U-Pb, [Козаков и др., 1999]; 4651,2 млн лет, Ar-Ar, биотит [Изох и др., 2001; Шелепаев, 2006]; 464+5 млн лет, Rb-Sr, вал - биотит [Петрова, 2001]. С юга массив прорван калинатровыми гранитами Байдагской группы интрузивных тел. Породы Башкымугурского массива и граниты Байдагской группы в свою очередь прорываются дайками камптонитов агардагского комплекса, возраст которых определен Ar-Ar и U-Pb изотопными методами (447,6+1,7 млн лет, амфибол, Ar-Ar, 441,3+1,1 млн лет, биотит, Ar-Ar; 444+7,5 млн лет, U-Pb, циркон из матрикса камптонитов, 443+1,3 млн лет, Ar-Ar, амфибол, биотит [Изох и др., 2001; Гибшер и др., 2012, в печати]).

Породообразующими минералами габброидов Башкымугурского габбро-монцодиоритового массива, детально охарактеризованного в работе Р.А. Шелепаева [2006], являются оливин, ортопироксен, клинопироксен и плагиоклаз, второстепенные минералы - амфибол, биотит и ортоклаз. Габброиды Баянкольского массива занимают пограничное положение между породами нормального и умеренно-щелочного рядов и принадлежат к породам известково-щелочной серии. Гранит-лейкограниты байдагского типа относятся к умеренно щелочным породам (Qtz - 30-40%, Kfs - 30-40%, Pl - 15-20%) (см. Приложение 6). Зональный контактовый ореол Башкымугурского массива детально описан в работе С.А. Каргополова [1997]. Им выделены изограды исчезновения кианита, ставролита, мусковита (появление калишпата), андалузита (появления силлиманита), гиперстена. Предельные параметры контактового метаморфизма соответствуют Р=3-4 кбар, Т=700-850 0С [Каргополов, 1997].

Анализ опубликованных данных позволяет утверждать, что внедрение и становление башкымугурского комплекса происходило на фоне сдвигово-раздвиговых деформаций с левосдвиговой кинематикой в период 465+5 млн лет. Этот период характеризуется формированием сопряженных субмеридиональных трещин второго и третьего порядка, что обеспечило условия для внедрения крупных объемов базитовых расплавов. Пластообразные гранит-лейкограниты Байдагской группы прорывают мигматит-граниты и диатектиты эрзинского комплекса, а их сателлиты в виде дайковых поясов прорывают в южной части Башкымугурский габбро-монцодиоритовый массив. Таким образом, гранит-лейкограниты башкымугурского габбро-монцодиорит-гранит-лейкогранитного комплекса завершают тепловую эволюцию Эрзинской сдвиговой зоны. Финальной стадией образования Западно-Сангиленского фрагмента раннекаледонского орогенного складчатого пояса АССО является формирование камптонитовых даек агардагского комплекса (443+2 млн лет) [Гибшер, 2012, в печати].

Глава 7. СТРУКТУРНО-ПЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГРАНИТООБРАЗОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ

КОЛЛИЗИОННО-СДВИГОВОГО ТЕКТОГЕНЕЗА

Корреляция тектонических, метаморфических и магматических событий (см. Приложение 4) позволяет утверждать, что формирование Сангиленского фрагмента раннекаледонского орогенного пояса, образовавшегося в результате косой коллизии Таннуольской островодужной системы и Тувино-Монгольского микроконтинента, происходило на фоне смены геодинамических обстановок сжатия (540-480 млн лет) обстановками растяжения (480-430 млн лет). В период сжатия орогенез сопровождался увеличением мощности континентальной коры и предельными по давлению и температуре параметрами метаморфизма. Последующий период растяжения (орогенический коллапс) характеризуется утонением литосферы с максимальным проявлением базитового и кислого магматизма. Кардинальная смена геодинамического режима произошла на рубеже 480+10 млн лет, ее следствие - активное внедрение мантийных магм в зонах локальной декомпрессии при сдвигово-раздвиговых деформациях литосферы и масштабное гранитообразование.

Структурные деформации, Р-Т - параметры метаморфизма и состав гранитоидов. На основании петрогеохимических, структурно-петрологических данных и оценке Р-Т - параметров метаморфизма можно утверждать, что мигматит-граниты (Р=7,2 кбар, Т=835 0С), параавтохтонные граниты эрзинского комплекса и гнейсограниты матутского комплекса (Р=7,5 кбар, Т=800 0С) и являются синкинематическими гранитами S- и А -типов, образование и становление которых связано с тектоническими сбросо/взбросовыми деформациями на Западном Сангилене (480+10 млн лет, U-Pb, Ar-Ar датирование).

Гранодиориты и граниты баянкольского комплекса (490+10 млн лет) относятся к параавтохтонным гранитам S- и А -типов, их образование обусловлено прогревом эрзинского мигматит-гранитного комплекса и метапелитов моренского комплекса за счет внедрения габбро-монцодиоритовой магмы (Р=4,3 кбар, Т=600-620 0С). Базитовые расплавы в промежуточных внутрикоровых камерах, становление которых происходило при взбросо/сбросовых движениях, обеспечили достаточные температуры для гранитообразования (Р=5,4 кбар, Т=790 0С), а продолжающиеся тектонические деформации способствовали отделению и перемещению гранитного расплава.

Граниты нижнеулорского комплекса относятся к контаминированным I-гранитам гипабиссальной фации глубинности. На верхние уровни земной коры указывает степень метаморфизма вмещающих пород (Р=2-3 кбара, Т=500-700 0С) и зафиксированные низкотемпературные хрупкопластичные деформации. Структурно-петрологические данные по метаморфическому обрамлению Нижнеулорского массива и геохронологические данные по гранитам позволяют утверждать, что внедрение и становление гранитов происходило в условиях левосдвиговых тектонических деформаций (480-460 млн лет).

Геохимическое моделирование. Поскольку рассматриваемые проявления ультраметаморфизма приурочены к Эрзинской сдвиговой зоне и по времени совпадают с этапами повышенной тектонической активности, напрашиваются, как минимум, два возможных объяснения причин их петрогеохимической специфики. Первое объяснение состоит в том, что сдвиговая зона являлась областью повышенного флюидопотока. Как следствие, - для элементов, эффективно перераспределяемых флюидной фазой (в первую очередь щелочных и щелочно-земельных металлов) система оставалась открытой, что приводит к изменению количественного соотношения минеральных фаз в реститовых ассоциациях и возникновению значительных (и необъяснимых с позиций анатексиса в закрытой системе) вариаций редкоэлементного состава образующихся выплавок. Второе возможное объяснение состоит в том, что процессы анатексиса, реализующиеся в обстановке тектонических деформаций, протекают частично или полностью по неравновесному сценарию, т.е. перераспределение редких элементов между расплавом и реститовыми минеральными фазами в процессе анатексиса не контролируется законом Генри. Для проверки этих моделей были проведены численные расчеты на примере эрзинского мигматит-гранитного комплекса для условий порционного плавления. Для того чтобы выяснить, какое из двух предположений в большей степени объясняет наблюдаемые факты, рассмотрено поведение РЗЭ, Th, Hf, Y в процессе анатексиса метапелитов с участием флюидной фазы. В случае, если поведение РЭ и РЗЭ соответствует или близко к расчетной модели, можно считать, что решающим фактором послужило флюидное воздействие, в противном случае необходимо предполагать, что плавление было неравновесным.

Соотношение наблюдаемых вариаций содержаний малоподвижных элементов в породах эрзинского мигматит-гранитного комплекса с результатами геохимического моделирования приведено в Приложении 6. Из их анализа видно, что независимо от наличия акцессорных минералов модельные анатектические выплавки резко обеднены Y и Yb (вследствие присутствия в рестите граната, обладающего высокими коэффициентами распределения для этих элементов). Уровень содержаний в анатектических выплавках лантаноидов цериевой группы, Th и Hf полностью определяется присутствием в рестите акцессорных фаз (циркона, апатита, монацита): при их наличии выплавки обедняются перечисленными элементами относительно исходного субстрата, при отсутствии, напротив, обогащаются. В целом составы обогащенных лейкосомой мигматитов эрзинского комплекса тяготеют к линии эволюции модельного расплава, равновесного с реститом, обогащенным акцессорными минералами. Однако во всех случаях наблюдаемые концентрации не согласуются с расчетными. Как следствие, необходимо признать, что закономерности изменения содержаний малоподвижных редких элементов при формировании мигматитов и параавтохтонных гранитов эрзинского комплекса не удовлетворяют модели равновесного плавления и в качестве альтернативы предлагается неравновесный тепломасообмен и кристаллизация в системе метапелит-гранитный расплав в условиях интенсивных сдвиговых деформаций [Khlestov, Volkova, 2008; Хлестов, Каргополов, 2009].

Роль тектонических движений литосферы в масштабном гранитообразовании. В Центральной Азии сдвигово-раздвиговые деформации литосферы и, как следствие, возникновение локальных участков декомпрессии, обеспечивают подъем астеносферных выступов на границу мантия-кора с отрывом слэба в ходе коллизии и формированием крупных очагов базитовых магм [Хаин, Тычков, Владимиров, 1996]. Альтернативной моделью является плюм-тектоника, т.е. водействие на континентальную литосферу Алтае-Саянского плюма [Ярмолюк и др., 2010; Владимиров и др., 2011; Добрецов, 2011]. В том и другом вариантах базитовые очаги являются главным стимулирующим температурным фактором при прогреве и гранитизации земной коры. Одновременно сдвиговые движения в областях массового подплавления коры следует рассматривать как необходимый фактор для ее роста и преобразования, а также подойти к решению проблемы пространства для гранитоидных батолитов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе был проведен структурно-петрологический анализ магматических и метаморфических комплексов, участвующих в строении Эрзинской сдвиговой зоны, определены Р-Т - параметры метаморфизма и его взаимосвязь с взбросо/сбросовыми и сдвигово-раздвиговыми деформациями. На этой основе были уточнены границы, масштабы и уровни эрозионного среза Эрзинской зоны. Проведенные петрогеохимические исследования мигматитов, параавтохтонных и интрузивных гранитоидов, геохимическое моделирование процессов плавления и результаты структурно-петрологических исследований метаморфических пород и гранитоидов позволили обосновать механизм декомпрессионного плавления в условиях вязко- и хрупкопластичных деформаций. Основные результаты работы сформулированы в защищаемых положениях (см. Введение настоящего автореферата), намечены нерешенные проблемы будущих исследований.

Список основных опубликованных работ автора по теме диссертации

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК:

1. 2. Кармышева И.В., Владимиров В.Г., Волкова Н.И., Владимиров А.Г., Крук Н.Н. Два типа высокоградного метаморфизма в Западном Сангилене (Юго-Восточная Тува) // Докл. РАН, 2011. Т 441, № 2, с. 230-335.

3. Владимиров А.Г., Владимиров В.Г., Волкова Н.И., Мехоношин А.С., Бабин Г.А., Травин А.В., Колотилина Т.Б., Хромых С.В., Юдин Д.С., Кармышева И.В., Корнева И.Б., Михеев Е.И. Роль плюм-тектоники и сдвигово-раздвиговых деформаций литосферы в эволюции ранних каледонид Центральной Азии // Изв. Сиб. отд. Секции наук о Земле РАЕН. 2011. № 1 (38), с. 104-118.

Тезисы совещаний и конференций:

4. Шемелина* И.В., Сухоруков В.П.Тектонические аспекты происхождения малоглубинных гранулитов Западного Сангилена (Юго-Восточная Тува) // Проблемы геологии и освоения недр: Тр. IV Междунар. науч. симпоз. им. Академика М.А. Усова. Томск, 2000, с. 76.

5. Владимиров В.Г., Владимиров А.Г., Гибшер А.С., Шемелина* И.В., Барабаш Н.В. Роль сдвиговой тектоники в структурно-термальной эволюции Сангиленского массива (Юго-Восточная Тува) // Петрология магматических и метаморфических комплексов: Материалы науч. конф., посвященной 300-летию Горно-Геологической службы России. Томск, 2000, с. 181-183.

6. Шемелина* И.В.Индикаторы вязкопластичных сдвиговых деформаций // Материалы XIX Всерос. молодежной науч. студ. конф. "Строение литосферы и геодинамика". Иркутск. 2001, с. 91.

7. Шемелина* И.В., Владимиров В.Г. Структурообразование, магматизм и метаморфизм Эрзин-Матутской сдвиговой зоны (Западный Сангилен, Юго-Восточная Тува) // Материалы XX Всерос. молодежной науч. студен. конф. "Строение литосферы и геодинамика". Иркутск. 2003, с. 71-72.

8. 9. 10. 11. Кармышева И.В. Синкинематические граниты и сдвиговые зоны Западного Сангилена // Эволюция тектонических процессов в истории Земли: Материалы молодежной школы-конференции XLI Тектонического совещания, М.: ГЕОС. 2008, с 385-389.

12. 13. Кармышева И.В. Условия становления автохтонных и параавтохтонных гранитов в эрзинском метаморфическом комплексе (Западный Сангилен, Юго-Восточная Тува) // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту): Материалы совещ. Вып.8, Иркутск. 2010, Т.1, с. 126-127.

14. Кармышева И.В. Структурный контроль и механизм внедрения гранитоидных магм при коллизионном орогенезе // Современное состояние наук о Земле: Материалы международной конференции, посвященной памяти В.Е. Хаина, 2011, М.: Изд-во МГУ. с. 835.

15. Vladimirov A.G., Volkova N.I., Mekhonoshin A.S., Karmysheva I.V., Mikheev E.I. Cambrian-Ordovician Altai-Sayan LIP: scales, diagnostic features and role of strike-slip deformations // Abstracts of the International Sympos. Large Igneous Provinces of Asia, mantle plumes and metallogeny. Irkutsk. 2011, p. 292-294.

16. Кармышева И.В., Волкова Н.И., Владимиров В.Г., Руднев С.Н., Владимиров А.Г. Динамика формирования Баянкольского габбро-монцодиорит-гранодиорит-гранитного массива (Западный Сангилен, Юго-Восточная Тува) // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту): Материалы совещ. Вып.9, Иркутск. 2011, с. 96-98.

* соискатель носила фамилию Шемелина до 2005 г.

Подписано в печать 27.01.12

Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.

Усл. печ. л. 0,9. Тираж 150.

ИГМ СО РАН, просп. Акад. Коптюга, 3, Новосибирск, 630090


     Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]