Габбро-рапакивигранит-фоидитовая ассоциация

Габбро-рапакивигранит-фоидитовая ассоциация

РГШ ассоциация, образующая узкие и протяженные пояса, развита ограниченно и связана с транспрессионными орогенами. Типичным для этой ассоциации является совмещение гранитов рапакиви с высоко- и ультракалиевыми магматическими породами. Кроме того, в нее могут входить иные граниты А-типа и калиевые граниты S-типа (Ларин, 2004). Типичный пример – Южно-Сибирский магматический пояс (1.88-1.84 млн. лет; Ларин и др., 2003), протягивающийся по юго-западному обрамлению Сибирского кратона более чем на 2500 км. Интервал между коллизионным событием и формированием пояса не превышает 30 млн. лет (Ларин и др., 2006б). В составе пояса выделено пять групп пород: (1) граниты А-типа, в том числе рапакиви и чарнокиты (приморский, татарниковский, кодарский и др. комплексы); (2) породы шошонит-латитовой серии (Cеверо-Байкальский вулканоплутонический пояс); (3) калиевые граниты S-типа (чуйско-кодарский комплекс); (4) лампроиты ханинского комплекса; (5) мафит-ультрамафитовые интрузии чинейского комплекса.

Наиболее характерной особенностью минерального состава гранитов рапакиви является высокая железистость Fe-Mg-силикатов. При этом экстремально высокая железистость этих минералов свойственна гранитам рапакиви первых трех ассоциаций, для которых типоморфны такие минералы как лепидомелан и ферригастингсит, высокожелезистые пироксены (феррогеденбергит, ферроавгит, ортоферросилит, пижонит) и фаялит (Свириденко, 1968; Великославинский и др., 1978; Anderson, Morrison, 2005 и др.). В поздних наиболее дифференцированных топазсодержащих гранитах появляется протолитионит. В гранитах рапакиви РГШ ассоциации Fe-Mg силикаты представлены биотитом и роговой обманкой, к которым иногда присоединяется гиперстен. Железистость этих минералов ниже, чем в рапакиви первых трех ассоциаций (Донская и др., 2005). В гранитах S-типа РГШ ассоциации появляются первичный мусковит и турмалин. Для щелочных гранитов типоморфны рибекит, эгирин, реже астрофиллит, Li-слюда и энигматит.

Общим для гранитов рапакиви первых трех ассоциаций является кристаллизация из «сухих» и высокотемпературных магм в условиях низкой фугитивности кислорода (f_O2 < FMQ буфера) и воды (Anderson, 1987; Salonsaari, 1995; Frost et al., 2002). Для Выборгского батолита установлены температуры кристаллизации в диапазоне 850-650С (Salonsaari, 1995; Elliot, 2001), еще более высокие температуры приводятся для гранитов комплекса Ларами, около 900С (Anderson et al., 2003). Становление массивов осуществлялось преимущественно в гипабиссальных условиях при давлениях от 5.4 до 1 кбар (Eklund, Shebanov, 1999; Elliot, 2001; Anderson et al., 2003). Граниты РГШ ассоциации также кристаллизовались из высокотемпературных магм при давлениях от ~1 до 4-7 кбар, редко больше, в условиях варьирующих, но в целом более высоких значений фугитивности кислорода (FMQ  f_O2  HM) и воды (Wernick, Menezes, 2001; Донская и др., 2005). Кристаллизация щелочных гранитов осуществлялась в малоглубинных условиях из маловодных и крайне высокотемпературных расплавов (>950С) в восстановительных условиях (f_O2  FMQ буфер) (Smith et al., 1999).

3. Геохимические особенности магматических пород

Граниты рапакиви АМЧРГ ассоциации принадлежат к высокожелезистым и высококалиевым гранитам субщелочной серии, составы которых варьируют от слабо метглиноземистых до перглиноземистых. В общем, для гранитов рапакиви характерны высокие содержания K, Rb, Pb, Nb, Ta, Zr, Hf, Zn, Ga, Sn, Th, U, F, REE (за исключением Eu) и низкие содержания Ca, Mg, Al, P и Sr по сравнению с известково-щелочными гранитами. По мере усиления дифференцированности гранитов происходит последовательное увеличение содержаний Rb, Ga, Nb, Ta, Sn, F, Th, U, Y, HREE и уменьшение содержаний Ti, Fe, Mg, Al, Mn, Ca, Ba, Sr, Zr и Р. Для REE спектров биотит-амфиболовых гранитов (рис. 2а) характерно обогащение LREE, пологий наклон графика в области MREE-HREE, и наличие негативной Eu аномалии, что характерно для гранитов А-типа. По мере увеличения степени дифференцированности гранитов происходит обеднение LREE, обогащение HREE и «углубление» Eu аномалии. Для экстремально дифференцированных топазсодержащих гранитов характерен спектр с почти равноплечным распределение REE и глубокой Eu-аномалией (Eu/Eu* = 0.08), близкий спектрам фанерозойских Li-F гранитов. Спайдерграммы (рис. 2б), демонстрирующие плавное снижение содержаний элементов в ряду увеличения совместимых свойств элементов, с резкими негативными аномалиями для Sr, P, Ti и Eu и менее выраженными для Ва, Nb и Ta, также типичны для гранитов А-типа. На дискриминационных диаграммах (рис. 3) граниты рапакиви попадают в поля внутриплитных гранитов и гранитов А-типа. Чарнокиты по своим геохимическим характеристикам практически идентичны гранитам рапакиви (Свиридено, 1968; Petersen, 1980). В отличие от последних им соответствуют более глубинные уровни становления (Великославинский и др., 1978; Шинкарев, Иванников, 1983). Граниты рапакиви из АМРГЩГ и ГРГФ ассоциаций геохимически близки к классическим рапакиви Балтийского щита (рис. 2в-з, 4а,б). Однако щелочные граниты, входящие в эти ассоциации, демонстрируют существенные различия. Например, щелочные граниты Бердяушского массива геохимически очень близки к гранитам рапакиви, отличаясь лишь слегка более высокой степенью дифференцированности. Они имеют индекс агпаитности, близкий к единице, и принадлежат к К-серии. Щелочные граниты АМРГЩГ

а-б – граниты Салминского батолита (СМ – Салминский массив, УМ – Улялегский массив);

в-з – породы Улкан-Джугджурского вулканоплутонического комплекса: в-г – гранит Южно-Учурского массива и вулканиты улканской серии (СМ и ВМ – овоидные биотит-амфиболовые граниты Салминского и Выборгского массивов, средние значения); д-е – гранитоиды Северо-Учурского массива; ж-з – породы амундалинского вулканогенно-экструзивного комплекса.



Рис. 3. Дискриминационные диаграммы для гранитов рапакиви и ассоциирующих гранитов и кислых вулканитов: (а) – FeO*/MgO-(Zr+Nb+Ce+Y) по (Whalen et al., 1987); (б) – Rb-(Y+Nb) по (Pearce et al., 1984).

1 – АМЧРГ ассоциация (батолиты Балтийского щита); 2 – АМРГЩГ ассоциация (Улкан-Джугджурский и Мапуэра комплексы, Пайкс Пик массив); 3 – ГРГФ ассоциация (Бердяушский массив); 4 – РГШ ассоциация (Южно-Сибирский магматический пояс).

Примечание: высокодифференцированные граниты исключены из выборок.

Поля диаграммы: ORT – орогенические недифференцированные граниты М-, I- и S-типов; FG –фракционированные орогенические граниты; VAG – граниты островных дуг; Syn-COLG – синколлизионные граниты; Post-COLG – постколлизионные граниты; ORG – граниты океанических хребтов; WPG – внутриплитные граниты.

Гранитоиды РГШ ассоциации отличаются наибольшим разнообразием составов. Например, в Южно-Сибирском магматическом поясе выделяется три геохимически отличных группы гранитоидов и ассоциирующих вулканитов: шошонит-латит-трахириолитовая, рапакивигранит-чарнокитовая и S-гранитовая. В этом ряду наблюдается последовательное увеличение глиноземистости пород от низко- до высокоглиноземистых гранитов (ASI до 1.6), снижение содержаний HFS-элементов и возрастание LILE/HFSE отношения (рис. 4в-з). Породы первых двух групп относятся к гранитам А-типа (рис. 3а), однако к типично «внутриплитному» геохимическому типу можно отнести только высокалиевые гранитоиды первой группы (Северо-Байкальский вулканоплутонический пояс), которые геохимически наиболее близки к гранитам рапакиви АМЧРГ ассоциации (Неймарк и др., 1998; Ларин и др., 2003а, б). Остальные же по целому ряду своих геохимических признаков занимают граничное положение между орогеническими и внутриплитными гранитами. На дискриминационных диаграммах Дж. Пирса (рис. 3б) они вместе с S-гранитами третьей группы занимают поле посторогенных гранитов (Ларин и др., 2006б).

На диаграммах Y-Nb-Zr/4 и Y-Nb-Се (Eby, 1992) все субщелочные граниты различных ассоциаций попадают в поле А₂ – поле, представляющее магмы, отделенные от континентальной или андерплейтовой коры. В это же поле попадают и щелочные граниты, которые в крайне ограниченном объеме встречаются в массивах АМЧРГ и ГРГФ ассоциаций. В то же время щелочные граниты АМРГЩГ ассоциации ложатся в поле А₁ – поле гранитов, представляющих собой дифференциаты базальтовых магм, отделенных от источников типа OIB. На мантийный источник этого типа гранитов указывают также значения «канонических» отношений элементов, используемых для оценки источников разнообразных мантийных магм (Коваленко и др., 2007). В частности, средние значения отношений Nb/U, Zr/Nb и Th/Ta в щелочных гранитах АМРГЩГ ассоциации улкан-джугджурского комплекса – 48, 7.3 и 1.3, близки к этим отношениям в OIB – 47.05, 5.83 и 1.48 (Sun, McDonough, 1989). Субщелочные гиперсольвусные граниты этого комплекса имеют транзитный характер, перекрывая поля А₁ и А₂. Вероятно, их происхождение связано со смешением этих двух различных типов гранитных магм.

Нефелиновые и щелочные сиениты Бердяушского массива относятся к миаскитовому типу (NK/A = 0.66-1.06). По сравнению с агпаитовыми щелочными породами они обеднены некогерентными элементами. Для REE характерна высокая степень фракционированности ([La/Yb]_N = 20.0-30.6) и умеренная негативная Eu аномалия (0.68-0.39).

Породы габбро-анортозитового комплекса АМЧРГ и АМРГЩГ ассоциаций близки по химическому и минеральному составу и являются типичными представителями «massif-type anorthosite». Для анортозитов характерно обогащение элементами, имеющими геохимическое сродство с плагиоклазом (Sr, Eu) и обеднение всеми другими совместимыми и несовместимыми элементами. Для REE спектров типично обогащение LREE ([La/Yb]_N = 6.44-18.3) и заметная положительная Eu аномалия (до 6.7). Ферродиориты отличаются высокой железистостью и имеют высокие содержания Fe, Ti, P, Ba, Zr, Zn, Y и REE и низкие содержания совместимых элементов. REE спектры имеют фракционированный характер ([La/Yb]_N = 8.72-13.6) со слабо проявленной отрицательной Eu аномалией. Высокоглиноземистые габбро отличаются наибольшей магнезиальностью (Mg# = 54-59), наиболее высокими содержаниями совместимых элементов и наибольшей истощенностью некогерентными элементами. Для них характерен REE спектр близкий к анортозитам ([La/Yb]_N = 9.8; Eu/Eu* = 5.29), но с более низкими содержаниями REE.