Макрыгина1 В. А., Суворова1 Л. Ф., Толмачева2 Л. В

После достижения пика метаморфизма – наиболее высоких температур и давлений – начинается снижение параметров. Происходит это по причине снижения теплового потока, завершения коллизии и связанного с ней горообразования и начала декомпрессии в результате эрозии (коллапса орогена). Как правило, характерный для обстановки коллизии покровно-надвиговый тектогенез во времени сменяется сдвиговыми движениями. Они порождают неравномерное распределение напряжений в метаморфической толще, что вызывает отделение метаморфогенной флюидной фазы на месте и проникновение ее с бóльших глубин. Это провоцирует метасоматические изменения пород. Происходит инверсия режима метаморфизма, переход от его изохимической стадии к аллохимической (метасоматической) с постепенным снижением параметров. Главным фактором на этом этапе является снижение давления и увеличение проницаемости пород.

Детальное изучение геохимии метаморфизма показало, что процесс гранитообразования на уровне метаморфических поясов происходит с участием трех процессов: метаморфической дифференциации, метасоматической мигматизации и последующего анатексиса. Наиболее масштабные процессы регионального метаморфизма происходят в зонах коллизии, где реализуются самые высокие градиенты роста температур и давлений. Выше 650ºС породы становятся пластичными. В условиях неравномерного распределения давления внутри породы при интенсивной деформации происходит растворение кварца и плагиоклаза с переотложением в участках пониженного давления (рис. 1а) [Тен, 1993]. В этом состоит сущность процесса метаморфической дифференциации. Образуются полосчатые породы типа плагиомигматитов. Автором показано, что для породы в целом этот процесс является изохимическим [Макрыгина, 1981]. Самый наглядный пример, демонстрирующий этот механизм, – выполнение кварцем теней давления у растущего порфиробласта граната. Подтверждением тому, что метаморфическая дифференциация происходит в твердом состоянии, является появление полосчатых плагиомигматитов при более низких температурах, чем калишпатовых мигматитов, хотя при плавлении плагиоклазовая эвтектика должна быть более высокотемпературной, чем калишпатовая и тем более тройная. А также отсутствие расплавных включений. При повышении температуры до 700ºС и выше в таких породах происходит частичное плавление: в светлых прослоях образуются выплавки гранитного состава (рис. 1б), а при разложении мусковита образуется ортоклаз. Большие объемы калишпатовых гранитов таким путем возникнуть не могут.

а

б

Рис. 1. Биотитовый полосчатый плагиомигматит (а), б – плагиогранитные выплавки, Тутайская бухта, Приольхонье

При инверсии режима, переходе к регрессивной стадии метаморфизма, снижении давления и увеличении проницаемости пород в толщу поступают глубинные растворы, богатые щелочами. Развиваются метасоматические калишпатовые мигматиты, породы в целом обогащаются щелочами, процесс становится аллохимическим (рис. 2). В зоне гранулитовой фации метасоматоз, сопряженный с образованием мигматитов в гнейсах, захватывает и основные породы. На мысе Святой Нос в массивных меланократовых

В процессе каледонской коллизии Сибирского кратона с террейнами складчатого обрамления вдоль его южного края образовался зональный метаморфический пояс, где у коллизионного шва условия метаморфизма достигали гранулитовой фации. В нем выявлены участки метаморфизма повышенных и низких давлений, а также с секущими простирания пород изоградами. Это позволило изучить геохимию метаморфизма, показать изохимический характер этого процесса на прогрессивном и аллохимический – на регрессивном этапах. Попутно изучалось синколлизионное гранитообразование, которое оказалось зависимым от РТ условий метаморфизма, а именно различным соотношением процессов метаморфогенного, метасоматического и магматического формирования гранитного вещества и геохимических особенностей при его дальнейшей эволюции. Так в хамардабанском комплексе, где метаморфизм происходит при Р_лит = 3,5-5 кбар, низком флюидном давлении и отсутствии посторонних флюидов, преобладают процессы метаморфической дифференциации с проявлением анатексиса только в верхах амфиболитовой фации. В чуйском метаморфическом комплексе проникновение глубинных флюидов происходит при воздымании поднятия, и преобладает метасоматическая гранитизация с образованием калишпатовых мигматитов с об.70 % калишпата и мощным привносом вещества (табл. 1). Породы обогащаются кремнием и щелочами с приближением

состава лейкосомы к эвтектическому, что и определяет начало частичного плавления. Всплывание толщи в результате ее гранитизации приводит к дальнейшему увеличению ее проницаемости, что делает возможным объединение капель расплава с достижением им значительных объемов, способных к внедрению. В метаморфических поясах на уровне амфиболитовой-гранулитовой фации можно проследить все стадии развития этих процессов.

С привносом глубинных кремне-щелочных флюидов начинается массовая мигматизация пород. Ее внешняя зона всегда представлена плагиомигматитами. Плагиомигматиты от обычных гнейсов отличаются высоким содержанием кислого плагиоклаза – до 50-60 %. В валовом составе пород наблюдается привнос Na и Si. Затем следует зона калишпатовых мигматитов, где в светлых прослоях, называемых лейкосомой, все большую роль играет микроклин. В валовом составе пород на этом этапе фиксируется привнос K и Si. Общее количество Mg, Fe, Ca в породе заметно убывает вместе с объемом темных прослоев в мигматите (палеосомы). То есть мы видим типичную метасоматическую колонку, где факторами равновесия становятся концентрации в растворе сначала натрия, а затем калия. Фазовый состав мигматитов определяется виртуальными инертными компонентами – CaO, FeO, Al₂O₃ и избыточным кремнеземом (всегда присутствует кварц). Элементы-примеси в этом процессе следуют за своими геохимическими хозяевами. Вслед за калием привносятся Rb, Cs, Pb, в комплексах высокого давления – Ba. Вместе с выносом MgO и FeO снижаются концентрации элементов группы железа – Co, Ni, Cr, V . В связи с высоким содержанием темноцветных минералов в базификатах накапливаются летучие и многозарядные элементы, такие, как фтор, олово, цирконий. В группе редкоземельных элементов на стадии калишпатовой мигматизации особенно заметно увеличиваются содержания цериевых редких земель – La, Ce и Nd. Иттриевая группа редких земель, напротив, выносится из кислых продуктов гранитизации с накоплением в базификатах.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 11-05-00515, Интеграционного проекта ОНЗ-10.3 и государственного контракта № 02.740.11.0324.
Литература

Добрецов Н.Л. Введение в глобальную петрологию. – Новосибирск: Наука, 1980. – 199 с.

Жариков В.А. Проблемы гранитообразования // Вестн. МГУ. 1987. сер. 4. Геология. № 6. С.3-14.

Летников Ф.А. Балышев С.0., Лашкевич В.В. Взаимосвязь процессов гранитизации, метаморфизма и тектоники // Геотектоника. 2000. № 1. С. 1-24.

Макрыгина В.А. Геохимия регионального метаморфизма и ультраметаморфизма умеренных и низких давлений. – Новосибирск: Наука, 1981. – 199 с.

Макрыгина В.А., Петрова З.И., Конева А.А., Суворова Л.Ф. Состав, параметры и метасоматические преобразования основных сланцев п-ва Святой Нос Прибайкалье) // Геохимия. 2008. № 2. С. 169-184.

Петрова З.И. Геохимия гранулито-гнейсовых комплексов докембрия // Автореферат диссерт. на соиск. уч. степени доктора геол.-мин. наук, 1990, 56 с.

Тен А.А. Динамическая модель генерации высоких давлений при сдвиговых деформациях горных пород (Результаты численного эксперимента) // Докл. РАН 1993. Т.328. № 3. С. 322-324.

Ходоревская Л.И. Гранитизация амфиболитов. 2. Основные закономерности физических и химических явлений при процессах фильтрации флюидов через породу // Петрология. 2004. Т. 12. №. 3. С. 321-336.

Barbarin B.A. A review of the relationships between granitoid types, their origins and their geodynamic environments // Lithos, 1999. V. 46. P. 605-626.