Рапакивигранитсодержащие магматические ассоциации: геологическое положение, возраст, источники

ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, ПЕТРОГРАФИИ, МИНЕРАЛОГИИ И ГЕОХИМИИ

ЛАРИН Анатолий Михайлович

Специальность 25.00.04 – петрология, вулканология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора геолого-минералогических наук

Москва – 2008

Работа выполнена в Институте геологии и геохронологии докембрия Российской Академии Наук (ИГГД РАН)

Верниковский Валерий Арнольдович (ИНГГ СО РАН)

доктор геолого-минералогических наук

Бибикова Елена Владимировна (ГЕОХИ РАН)

доктор геолого-минералогических наук

Шарков Евгений Витальевич (ИГЕМ РАН)

Институт геологии и природопользования ДВО РАН

Защита состоится « 5 » июня 2008 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 002.122.01 при Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии Наук (ИГЕМ РАН) по адресу: 119017 Москва, Старомонетный пер., д. 35

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГЕМ РАН

Автореферат разослан « » _________ 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат геолого-минералогических наук
М.А. Юдовская
Введение

Актуальность исследований. Граниты рапакиви с давних пор привлекали внимание геологов необычностью своих структур и состава, размерами интрузивных тел и разнообразием ассоциирующих горных пород. Первое, что привлекает внимание – это характерные маргинационные структуры. Такие граниты, насыщенные крупными овоидами щелочного полевого шпата, заключенными в плагиоклазовые оболочки, могут прослеживаться на сотни километров, образуя гигантские батолиты, площадь которых может достигать десятков тысяч квадратных километров. Необычным является и возрастное положение этих гранитов. В истории геологического развития планеты они внезапно в больших объемах появляются в конце палеопротерозоя и исчезают к концу неопротерозоя. Необычным является и минеральный состав гранитов рапакиви, для которого характерно сочетание минералов типичных как для гранитов, так и для основных пород. Весьма специфичны и разнообразны ассоциирующие с гранитами рапакиви другие типы горных пород. Особенно характерна их ассоциация с анортозитами. Последние могут образовывать очень крупные массивы, также докембрийского возраста, известные в литературе как «massif-type anorthosite» (Ashwal, 1993) или автономные анортозиты (Богатиков, 1979). Иногда к гранитам рапакиви присоединяются щелочные граниты (Larin et al., 1997), и даже щелочные породы (Заварицкий, 1937). Наряду с этим известны рапакиви, для которых характерна ассоциация породами шошонитовой и ультракалиевой серий и гранитами S-типа (Ларин и др., 2003; Wernick, Menezes, 2001). Также достаточно привлекателен и минерагенический облик этих гранитов и ассоциирующих пород. В конце прошлого века в связи с ними было открыто большое количество промышленных (в том числе и очень крупных) месторождений различных типов, и была установлена важная рудогенерирующая роль этих пород.

Граниты рапакиви к настоящему времени достаточно хорошо исследованы (в первую очередь Балтийского щита и Северной Америки), однако существует целый ряд проблем либо еще неразрешенных, либо не до конца проработанных. Из наиболее важных можно выделить следующие: выявление характера связей различных пород, входящих в магматические ассоциации с гранитами рапакиви и типизация этих ассоциаций; длительность и дискретность их формирования; проблема источников гранитов рапакиви и ассоциирующих пород; закономерностей распределения гранитов рапакиви и связанных с ними пород в пространстве и времени; геодинамические обстановки их формирования, а также минерагения этих пород. Для решения многих из этих вопросов необходимо привлечение не только современных геохимических, петрологических и других традиционных методов, но и прецизионных геохронологических и изотопно-геохимических исследований.

1. Классифицировать магматические ассоциации, включающие граниты рапакиви.

2. Определить возрасты реперных рапакивигранитсодержащих магматических комплексов различных типов Сибирской и Восточно-Европейской платформ, а также оценить длительность и дискретность их формирования.

3. Выявить характер связей гранитов рапакиви и ассоциирующих с ними пород и идентифицировать их источники.

4. Определить геодинамические обстановки формирования рассматриваемых магматических ассоциаций.

5. Выявить характер связей различных типов оруденения с гранитами рапакиви и ассоциирующими породами, а также оценить связь геодинамических обстановок, типов магматических ассоциаций, типов и масштабов оруденения.

Было исследовано более 3000 петрографических шлифов, использовано около 1000 оригинальных анализов пород на породообразующие окислы и элементы-примеси, датированы U-Pb методом по циркону, монациту и гранату 66 образцов и Sm-Nd изохронным методом по минералам – 6, проведены изотопно-геохимические исследования 438 образцов (Sm-Nd – 139, Rb-Sr – 81, Pb-Pb – 218). Некоторое количество образцов для исследований было любезно предоставлено В.В. Булдыгеровым, В.А. Гурьяновым, И.Н. Дагелайской, А.И. Ивановым, Л.Б. Макарьевым, Ю.Л. Ронкиным, Н.А. Срывцевым, М.К. Сухановым.

Исследование химического состава пород проводилось с использованием методов РФА (основные петрогенные компоненты, Rb, Ba, Sr, Pb, Th, Zr, Nb, Y, Ti, Co, Ni, V, Cr) в ИГГД РАН и ВСЕГЕИ, ID TIMS (REE) в ИГЕМ РАН, INA (REE, Ta, Nb, Hf, Zr, Zn, Li, Cs, Rb, Sc, Th, U, Cr, Co) в ИГГД РАН и в Институте ядерной физики РАН (Санкт-Петербург), ICP MS (Be, Rb, Sr, Li, Cs, Th, U, Zr, Hf, Ta, Nb, REE, Sc, Ga, Cu, Zn) в Институте аналитического приборостроения РАН и ВСЕГЕИ (Санкт-Петербург).

Геохронологические (U-Pb, Sm-Nd) исследования были выполнены в ИГГД РАН, ВСЕГЕИ, в Геологической службе США и Канады. Изотопно-геохимические (Nd, Sr, Pb) исследования были произведены в ИГГД РАН и в Геологической службе США.

В ходе работы над диссертацией были критически проанализированы практически все опубликованные к настоящему времени результаты геохимических, петрологических, геохронологических и изотопно-геохимических исследований магматических комплексов, включающих граниты рапакиви. В тех случаях, когда в тексте диссертации отсутствуют ссылки на метод геохронологических исследований, подразумевается, что приведены результаты, полученные U-Pb методом по циркону.

Защищаемые положения.

1. Магматические ассоциации, содержащие граниты рапакиви, принадлежат к четырем типам: анортозит-мангерит-чарнокит-рапакивигранитному, анортозит-мангерит- рапакивигран-щелочногранитному, габбро-рапакивигранит-фоидитовому и рапакивигранит-шошонитовому. Гранитоиды первых трех ассоциаций относятся к «восстановленным» внутриплитным гранитам А-типа, в последней ассоциации сосуществуют граниты А- и S-типов с геохимическими характеристиками посторогенных «окисленных» гранитов.

2. Образование рапакивигранитсодержащих магматических комплексов происходило в ходе неоднократных импульсов внедрения мафических и фельзических магм, связанных с дискретно и длительно (до 50 млн. лет) функционирующим сублитосферным мантийным источником. Длительность кристаллизации магм не превышала 1-2 млн. лет.

3. Формирование магм рапакивигранитсодержащих ассоциаций протекало в ходе сложных процессов мантийно-корового взаимодействия. Для щелочных гранитов доминирующим является мантийный источник типа OIB. Смешанные, мантийно-коровые, источники характерны для субщелочных гранитов. Для всех магматических ассоциаций, за исключением рапакивигранит-шошонитовой, устанавливаются нижнекоровые источники, тогда как для последней ассоциации характерны средне- и верхнекоровые источники.

4. Рапакивигранитсодержащие магматические ассоциации формировались во внутриплитных условиях, но в различных геодинамических обстановках. Их образование контролировалось двумя главными факторами: (1) тектоническими процессами на границах литосферных плит и (2) активностью мантийных плюмов.