Активизированную в позднем докембрии и палеозое окраину Восточно-Европейской платформы
жүктеу/скачать 73 Kb.
|
| Введение
Введение
высокобарического метаморфизма Урала ограничено узкой восточной частью Западно-Уральского поднятия, представляющего интенсивно активизированную в позднем докембрии и палеозое окраину Восточно-Европейской платформы. Проявления высокобарического метаморфизма по формационным чертам, условиям и, видимо, времени образования разделяются на две генетически разнотипные группы: белорецкий метаморфический комплекс (БМК), наряду с куртинским и марункеуским, относится к эклогит-гнейсо-сланцевой (эклогит-сланцевой или эклогит-амфиболитовой) безглаукофановой ассоциации барофильных метаморфических пород и максютовский, неркаюский и гердизский комплексы, входящие в состав эклогит-глаукофансланцевой ассоциации. Для первой группы комплексов рифейский возраст субстрата и вендское время проявления высокобарического метаморфизма достаточно надежно обоснованы только для белорецкого комплекса. На Южном Урале известны три эклогитоносных комплекса - куртинский, максютовский и белорецкий. Изучение последнего представляет особый интерес в связи с его геолого-структурной позицией. Так, в отличие от двух других эклогитсодержащих метаморфических комплексов у белорецкого комплекса не выявляются пространственная и генетическая связи с Главным Уральским разломом. В белорецком комплексе эклогиты выявлены относительно недавно и большой научный интерес представляет исследование их минералогии, зональности метаморфических минералов, в первую очередь - граната, что позволит определить эволюцию термобарических условий формирования пород БМК и решить спорный вопрос об изофациальности эклогитов и вмещающих их пород. Особенно дискуссионным является вопрос о термобарических условиях формирования БМК; представления об условиях его образования существенно различаются - от андалузит-силлиманитовой (Ротару, 1984; Иванов и др., 2002) до кианит-силлиманитовой фациальной серии и высокобарических условий с выделением новой фациальной серии метаморфизма (Алексеев и др., 2002). В настоящее время белорецкий комплекс является ключевым геолого-петрологическим объектом при изучении историко-геологического и геодинамического развития Урала в докембрии, для решения вопросов выделения и геодинамических реконструкций рифеид и происхождения эклогитсодержащих высокобарических метаморфических комплексов. Цель данной работы состояла в установлении геолого-петрологических особенностей формирования эклогитов и вмещающих их пород БМК. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: 1) изучение геологии, петрографии и минералогии эклогитов и вмещающих пород для выяснения термобарических условий их формирования; 2) выяснение возможной изофациальности или различных условий формирования эклогитов и вмещающих их кристаллических сланцев на основании полученных данных по термобарометрии; 3) определение фациальной природы метаморфизма БМК, то есть соответствия метаморфических горных пород комплекса определенной фациальной серии метаморфизма на основе изучения минеральных ассоциаций; 4) исследование зональности метаморфических минералов для воссоздания особенностей и характера метаморфической эволюции БМК; 5) определение протолита метаморфических пород на основе изучения петрогеохимических данных. Фактический материал. В основу диссертации положены материалы автора, собранные за период полевых работ 1998-2003гг. Работы проводились в рамках тем «Высокобарические метаморфические комплексы западного склона Урала» (1993-1999гг.) и «Метаморфизм доуралид и уралид в геологической истории Урала (на примере Южного Урала) (2000-2004гг.)>>. Исследование петрографии и минералогии производилось с использованием микропетрографических и иммерсионных методов (-500 шлифов). Выполнено 30 силикатных анализов (химическая лаборатория ИГ УНЦ РАН, аналитик С.А.Ягудина). Изучение химического состава породообразующих и акцессорных минералов (-600 анализов) выполнено в Геологическом институте Рейнско-Вестфальской высшей школы (Аахен, Германия, аналитик А.Виховски) на рентгеноспектральном микроанализаторе JXA - 8900 RWD и в Институте минералогии УрО РАН (Миасс, аналитик Е.И.Чурин, прибор JCXA -733 JEOL). Определения содержаний редкоземельных и малых элементов в эклогитах и амфиболитах выполнены на приборе ICP-MS (Канада). В работе, кроме своих материалов, использованы опубликованные и фондовые рукописные материалы, имеющие отношение к БМК, а также богатый фактический материал тематической группы и лаборатории метаморфизма ИГ УНЦ РАН, возглавляемой доктором г.-м. наук А.А.Алексеевым; изучены архивные шлифы Серменевской, Маярдакской и Белорецкой геологосъемочных партий. Научная новизна проведенных исследований заключается в уточнении геологического строения БМК (определение силловой формы залегания эклогитовых тел); установлении изофациальности эклогитов и вмещающих пород БМК; химической зональности гранатов из эклогитов; термобарических характеристик метаморфизма; определении эволюции метаморфизма комплекса как единого цикла метаморфизма проградного типа с незначительным понижением температур и давлений на регрессивной ветви этого цикла с образованием апоэклогитовых амфиболитов. Обоснована принадлежность БМК к высокобарической омфацит-цоизитовой фациальной серии метаморфизма. Сопоставлены петрогеохимические особенности эклогитов БМК и различных типов основных пород, показана идентичность химического состава эклогитов БМК и основных магматических пород. На основании петрогеохимических анализов сделан вывод о близости протолита эклогитов БМК к континентальным толеитовым базальтам. Практическая ценность. Результаты исследований по БМК могут быть использованы при проведении геологосъемочных, тематических и поисковых работ в пределах белорецкого комплекса, при реконструкции геодинамических обстановок и истории геологического развития Урала, при составлении карт метаморфизма и государственной геологической карты масштаба 1:200000. Проведенные исследования термобарических условий формирования позволяют дать отрицательную оценку перспектив БМК на метаморфогенную алмазоносность. Материал исследований по теме диссертации будет включен в отчет по научно-исследовательской теме: "Метаморфизм доуралид и уралид в геологической истории Урала (на примере Южного Урала)". Защищаемые положения. 1. Протолитом эклогитов БМК являются силловые залежи магматических пород основного состава преимущественно раннерифейского возраста. 2. Эклогиты БМК и вмещающие их метаосадочные породы были сформированы в условиях изофациального высокобарического метаморфизма эклогитовой фации. 3. Метаморфические породы БМК сформировались в один цикл регионального метаморфизма с образованием эклогитов и изофациальных им вмещающих пород в проградныи этап и апоэклогитовых амфиболитов и других типов диафторитов на регрессивной стадии этого цикла. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав и заключения. Она изложена на 144 страницах текста и сопровождается 45 иллюстрациями и 17 таблицами. Список литературы включает 158 наименования. Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на IV Республиканской геологической конференции " Геология и перспективы расширения сырьевой базы Башкортостана и сопредельных территорий" (Уфа, 2001), VIII научной студенческой школе "Металлогения древних и современных океанов" (Миасс, 2002), VII международном симпозиуме "Минералогические музеи" (Санкт-Петербург, 2002), Всероссийских научной и научно-практической конференциях (Саратов, 2002), XIII конференции молодых ученых "Геология и геоэкология: исследования молодых, 2002..." (Апатиты, 2002), на конференциях молодых ученых по проблемам геологии Урала (Уфа, 1999-2000), а также на заседаниях Ученого Совета ИГ УНЦ РАН, лаборатории метаморфизма. По теме диссертации опубликовано 8 работ. Работа выполнена в лаборатории метаморфизма Института геологии УНЦ РАН под руководством доктора геол.-мин. наук А.А.Алексеева, которому автор выражает глубокую признательность за методические советы и практическую помощь в процессе выполнения работы. Автор благодарна сотрудникам лаборатории метаморфизма - Г.В.Алексеевой, Р.Г.Ишсариной и Е.А.Тимофеевой за помощь в работе; доктору Вилфриду Бауэру (г.Аахен, Германия) за содействие в проведении микрозондовых анализов и при определении содержаний редкоземельных и малых элементов; сотрудникам Института геологии - А.Н.Грицуку и Г.Ф.Зайнакаевой за большую помощь в оформлении диссертации; Р.Р.Галиеву за помощь при проведении полевых исследований. Также автор искренне благодарна чл.-корр. РАН В.Н.Пучкову за ценные советы и поддержку на всех стадиях подготовки диссертации. Глава 1 История геологического изучения БМК Планомерное изучение данной территории начинается в конце 20-х и начале 30-х годов. Проводившиеся до этого геологические исследования характеризуются проведением маршрутных наблюдений, кратковременных экскурсий, а также составлением геологических карт масштаба 1:420000 и связаны с именами Р.Ч.Мурчисона, Н.Г.Меглицкого и А.Н.Антипова, Ф.Н.Чернышова, А.А.Краснопольского и Л.К.Конюшевского. В настоящее время результаты этих исследований не имеют существенного значения в освещении геологического строения района и упоминаются лишь в качестве исторической справки. В 20-30-е гг. проводилась геологическая съемка масштаба 1:200000 Н.В.Потуловой (1928), А.Н.Петровым (1931), В.И.Рыцким (1931) и Н.Н.Дингельштедтом (1930). В частности, Н.Н.Дингелыптедтом было установлено наличие в разрезе фаунистически охарактеризованных отложений верхнего и нижнего силура, которые залегают на более древних сильно метаморфизованных образованиях, возраст которых им определяется как кембрийский. На смежной к западу площади исследования проводились О.П.Горяиновой и Э.А.Фальковой (1933). Вслед за этими исследованиями с 1931 года в разных частях площади ставились геологические съемки более крупных масштабов, преимущественно масштаба 1:50000, которые проводили А.И.Иванов, К.А.Львов, Д.Г.Ожиганов, С.М.Чихачев и Э.С.Бучковский, Н.И.Завьялов и другие. Эти работы, проведенные в 30-х годах, имели принципиальное значение для познания геологического строения и полезных ископаемых района. Именно в этот период была разработана стратиграфическая схема подразделения древних отложений района и западного склона Южного Урала в целом на ряд свит и подсвит (толщ) на основании литолого-фациальных признаков. В типовом разрезе западного склона Южного Урала были выделены свиты (снизу вверх); ямантауская, зигальгинская, зигазино-комаровская, авзянская, зильмердакская, катавская, инзерская, миньярская и ашинская, залегающие под фаунистически охарактеризованными отложениями ордовика. С того времени схема стратиграфии послезигальгинских свит получила признание, а большинство приведенных названий свит утвердились в геологической литературе. Заметным рубежом в исследованиях всего западного склона Южного Урала является 1943 год, когда коллективом ведущих геологов -О.П.Горяиновой, А.И.Ивановым, Э.А.Фальковой и др. была завершена сводная работа по геологическому строению и полезным ископаемым с составлением комплекта карт масштаба 1:200000. В этой работе подведены итоги изучения громадной территории северо-западной части Южного Урала (в пределах БАССР и Челябинской области) за все предыдущие годы. Вместе с тем на протяжении длительного периода времени остается предметом острой дискуссии стратиграфическое положение и последовательность разреза метаморфических образований, развитых на правобережье реки Белой от широты д.Узян на юге, до широтного колена р.Тирлян на севере, слагающих Маярдакский антиклинорий. Эти породы, существенно отличающиеся своими фациальными особенностями, глубиной прогрессивного регионального метаморфизма и стратиграфическим положением от древних свит, залегающих в смежных районах западного склона, Д.Г.Ожигановым были выделены в 1940 году под названием белорецкого комплекса и более детально описаны позднее (1964). По его мнению, этот комплекс залегает ниже древних свит типового разреза западного склона Южного Урала. Принимая, что хребет Яндык имеет антиклинальное строение, Д.Г.Ожиганов в составе белорецкого комплекса выделяет следующие свиты (снизу): яндыкскую (кварциты), азикеевскую (сланцы, залежи основных эффузивов), сюрюнзякскую (гнейсовидные сланцы, мраморизованные 10 карбонатные породы), малиногорскую (кварциты), золотошишкинскую (различные сланцы). В 30-40-е годы в полосе развития выделенного Д.Г.Ожигановым белорецкого комплекса и в прилегающих районах исследования проводил А.И.Иванов. На составленных геологических картах в качестве маркирующего горизонта им приняты падающие на восток кварциты хребта Яндык, которые он отнес к зигальгинской свите, а перекрывающие их образования к зигазино-комаровской, авзянской, зильмердакской и катавской свитам. В подзигальгинской части разреза им выделены (снизу) кызылташская, аюсапканская и белетарская свиты, сопоставленные с суранской и юшинской свитами западных разрезов. Составленный А.И.Ивановым (1949) стратиграфический разрез белорецкого комплекса оказался перевернутым по отношению к разрезу Д.Г.Ожиганова, который исходил из залегания кварцитов хребта Яндык в ядре опрокинутой антиклинальной складки. В 1962-1967 гг. на площади развития белорецкого комплекса проводились геолого-съемочные работы масштаба 1:50000 Н.Ф.Решетниковым и П.Н.Швецовым, в результате была разработана стратиграфия района, в основу которой была положена схема А.И.Иванова. Кызылташская свита ими была расчленена на четыре под свиты. В 1975 г. под кызылташской свитой П.Н.Швецовым была выделена новая буганакская свита (Швецов, 1980). Стратиграфический разрез белорецкого комплекса А.И.Иванова. Н.Ф.Решетникова и П.Н.Швецова вошел в Унифицированные стратиграфические схемы Урала (1980, 1993). Согласно схеме стратиграфии комплекса, породы, слагающие его, являются метаморфизованными аналогами рифея более западных районов Башкирского мегантиклинория. В результате проведения геологического доизучения большей части района развития метаморфических пород белорецкого комплекса в 1978-84 годах З.М.Ротару и др. (Ротару и др., 1984ф) стратиграфические подразделения нижнего рифея 11 Унифицированной схемы и П.Н.Швецова были включены в состав среднерифейской машакской свиты. Первое упоминание об эклогитах в белорецком метаморфическом комплексе содержится в отчете Серменевской ГСП за 1962-1966 годы (Решетников и др., 1966ф). Эклогиты были обнаружены в глыбовом эллювии на левом склоне долины р.Буганак в 1,5 км к юго-востоку от устья руч.Кара-Елга (Черновка). В петрографическом описании породы пироксен был определен как авгит. Позднее эклогиты были обнаружены и описаны на участке "Холодный Ключ" в 2,5 км на ЮЮВ от устья ручья Кара-Елга Ю.П.Краевым и Е.А.Шумихиным (1972ф) при тематических работах, направленных на изучение магматических пород основного и ультраосновного состава с целью выявления среди них алмазоносных фаций. Среди изученных эклогитов ими были выделены собственно эклогиты, амфиболовые и цоизитовые эклогиты. В 1973 году проявления эклогитов были установлены А.А.Алексеевым в районе высоты 607.6 м. В результате детального изучения эклогитов этого района и участка "Холодный Ключ" им было установлено развитие по эклогитам различных типов амфиболитов, начиная от симплектитовых гранатовых и кончая безгранатовыми их разностями. При просмотре шлифов Серменевской ГСП в связи с составлением карты метаморфизма белорецкого комплекса, эклогиты, описанные как гранатовые амфиболиты, А.А.Алексеевым были выявлены еще в нескольких других участках, и в частности, по скв.47 в 1,5 км западнее д.Кузгун-Ахмерово (Алексеев, Алексеева, 1979, 1995). В шестидесятых годах были получены первые датировки минералов метаморфических пород (в основном мусковита) белорецкого комплекса К-Аг методом, укладывающиеся в интервал 515-687 млн. лет, отвечающий в основном различным фазам байкальского метаморфизма (Ленных, 1966). Метаморфизм горных пород белорецкого комплекса В.И.Ленных связывал с невскрытыми эрозией гранитами и отнес комплекс к центральной метаморфической зоне сиалического регионально-контактового метаморфизма. 12 Н.Л.Добрецов и др. (1971), выделяя метаморфические зоны на Урале, включили белорецкий комплекс в восточную подзону Западно-Уральской зоны, имеющую в своем составе зональные гнейсово-мигматитовые комплексы дистен-силлиманитового типа. Они же наметили в этой зоне участки проявления метаморфизма андалузит-силлиманитового типа. Метаморфизм горных пород северной части белорецкого комплекса (в пределах южной части листов N-40-69) по материалам геокартирования был изучен Г.И.Богатыревой и П.Н.Швецовым (1976), выделившими в метаморфической зональности комплекса по мере усиления степени метаморфизма зоны: серицито-глинистых сланцев и микросланцев; филлитов и филлитизированных сланцев; кристаллических микросланцев; кристаллических двуслюдяных сланцев; гнейсовидных кристаллических сланцев. Метаморфические изменения горных пород изученного ими района были отнесены к зеленосланцевой фации. По результатам геологического доизучения Белорецкого района в масштабе 1:50000 в 1978 -1984 годах З.М.Ротару (Ротару и др., 1984ф) составила карту метаморфизма южной части белорецкого метаморфического комплекса (в пределах планшетов N-40-80 и N-40-81) с выделением зеленосланцевой, эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фации и в последней - андалузит-альмандиновой субфации. Выделение этой субфации обосновывалось установленным ей широким развитием в составе этого комплекса кристаллических сланцев с андалузитом. Следовательно, весь комплекс по ее данным относится к метаморфическим образованиям низкобарической андалузит-силлиманитовой фациальной серии. В публикации о метаморфизме белорецкого комплекса ею в горных породах рассматриваемого комплекса были выделены те же фации (Ротару, 1984), позднее отнесенные в методической монографии Г.А.Кейльмана и К.К.Золоева (1989) об изучении метаморфических комплексов к хлоритовой, биотитовой, гранатовой и андалузитовой зонам. 13 В последнее десятилетие вопросы геологии и метаморфизма горных пород белорецкого метаморфического комплекса неоднократно освещались в работах А.А.Алексеева, обосновывающих принадлежность их к высокобарической части кианит-силлиманитовой фациальной серии метаморфизма (Алексеев, 1994, 1995, 1996,; Алексеев, Алексеева, 1989, 1990, 1995, 1998, 1999; Алексеев, Алексеева, Галиева и др., 2001, 2002). В 1997-1998 40 А /39А годах совместно с немецкими коллегами проводилось Аг/ Аг датирование минералов (в основном мусковита) из метаморфических пород белорецкого и в единичных случаях из других метаморфических комплексов (Glasmacher e.a., 1999); для пород белорецкого комплекса были получены в основном поздневендские-раннепалеозойские цифры, отражающие раннекембрийское время охлаждения пород комплекса и закрытия аргоновой системы и подтверждающие допалеозойское время регионального метаморфизма пород белорецкого комплекса и проявление интенсивного поздневендского регионального, в том числе и высокобарического, метаморфизма в геологической истории Урала. Как видно из краткого изложения геологической изученности БМК, особо дискуссионными в его геологии и петрологии являются вопросы о термобарических условиях формирования метаморфических пород комплекса и, как следствие, принадлежность его к той или иной фациальной серии метаморфизма, а также о структурном и геологическом положении эклогитов в разрезе БМК и соотношения их с вмещающими породами. З.М.Ротару (1984) образование эклогитов рассматривала как следствие локально повышенных давлений в ядре формирующейся структуры антиклинория, а региональный зональный метаморфизм БМК отнесла к низкобарическому андалузитовому типу. Также и С.Н.Иванов и А.И.Русин (2002) оценивают Р-Т условия метаморфизма БМК в менее 3 кбар и около 420°С, рассматривая метаморфизм верхнедокембрийских толщ закономерным следствием континентального рифтогенеза, не связанным с поздневендско-кембрийскими коллизионными 14 процессами. Они также считают образование эклогитов локальным явлением, связанным с внедрением небольших тел гранитоидов (Ахмеровский, Азнагуловский и др.). Практически не изучен вопрос о зональности метаморфических минералов БМК, если не считать ссылки на неоднородность и зональность состава гранатов, высказанные А.А.Алексеевым в связи с колебаниями показателей преломления у одного и того же кристалла. 15 Глава 2 Геологическое строение БМК и эклогитсодержащей его части. 2.1. Геологическое строение белорецкого метаморфического комплекса В тектоническом отношении метаморфические породы белорецкого комплекса слагают крупную сложнопостроенную структуру - Маярдакский анти-клинорий, вытянутый в целом в северо-восточном направлении. Юго-восточное крыло структуры с угловым несогласием до 90° перекрыто палеозойскими толщами Зилаирского мегасинклинория. На северо-западе белорецкий метаморфический комплекс по региональному Маярдакскому разлому граничит со сред-нерифейскими слабометаморфизованными толщами стратотипа рифея, на востоке - по Западно-Уралтаускому надвигу - с метаморфическими толщами Уралтауского антиклинория (рис. 2.1). Внутренняя структура Маярдакского антиклинория обусловлена наличием разных по морфологии и масштабам складок и разрывных нарушений (рис. 2.2). Маярдакский антиклинорий состоит из двух крупных блоков - юго-западного, сложенного преимущественно отложениями нижнего рифея и низов среднего рифея, и северо-восточного блока, в составе которого преобладают породы, относящиеся к верхам среднего рифея и к верхнему рифею. Блоки разделены Отнурским разломом сумеридионального простирания, и северовосточный блок является более погруженным. Эклогиты выявлены только в юго-западном блоке структуры. В составе юго-западного блока выделяются следующие крупные складчатые структуры - Буганакская, Сюрюнзякская, Сатринская и Азнагуловская антиклинали и Белятурская и Ялангасская синклинали (последняя в северовосточном направлении продолжает Белятурскую синклиналь по простиранию). При этом положительные структуры имеют брахиантиклинальную форму, сложены породами буганакской или кызылташской свит нижнего рифея, а разделяющие их синклинали - линейную форму и разную ориентировку - от меридиональной до широтной. 16 Рис. 2.1. Геологическая схема западного склона Южного Урала (по Геологической карте Урала, 1971 г., с дополнениями) Условные обозначения: 1 - палеозой нерасчлененный; 2 - метаморфические комплексы со спорным возрастом субстрата; 3 - венд; 4 - верхний рифей; 5 - средний рифей; 6 - нижний рифей; 7 - нижний протерозой; 8 - верхний ар-хей; 9 - основные структуры (I - Восточно-Европейская платформа, II - Преду-ральский прогиб, III - Башкирский мегантиклинорий, IV - Зилаирскии синкли-норий, V - Уралтауский антиклинорий, VI - Магнитогорский синклинорий); 10 - основные разломы (1 - Юрюзано-Зюраткульский, 2 - Янтышевско-Юлукский, 3 - Главный Уральский); 11 - эклогитоносные метаморфические комплексы (1 - белорецкий, 2 - куртинский, 3 - максютовский); 12 - границы Предуральского прогиба. 17 2 Ш Ч» 7 *¦***' "t *•,*•", 12 3 n.H'^4 D ¦ • ¦ D-| ^ 13 Л |l4 10 >V^15 Рис. 2.2. Геологическая карта белорецкого метаморфического комплекса (по Швецову, 1980) Условные обозначения'. 1 - четвертичные отложения (аллювий); 2 - кудаш-вендские отложения; 3-4 - зильмердакская свита, подсвиты: 3 - лемезинская и нугушская, 4 — бирьянская; 5-6 - авзянская свита, подсвиты: 5 - катаскинская, 6 - нерасчлененные малоинзерские, ушаковская, куткурская и реветская (в контуре - маркирующий горизонт кварцитов); 7 - зигазино-комаровская свита; 8 — зигальгинская свита; 9 - бе-летарская свита; 10 - аюсапканская свита; 11-12 - кызылташская свита, подсвиты: 11 - маярдакская, камерташская и басканская, 12 - сюрюнзяк-ахмеровская; 13 -амфиболиты; 14 - вендские граниты Ахмеровского массива; 15 - разрывные нарушения: а — региональные (1 - Маярдакский, 2 - Западно-Уралтауский надвиги), б -местного значения; 16 - геологические границы согласные (а) и несогласные (б); Rt bg - выходы пород буганакской свиты. Список литературы жүктеу/скачать 73 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|