Основные особенности геохимической эволюции габро и гранитов Урала

28.05.2020

Две главные группы котектических по составу магматических пород - габбро и граниты - формируются в широком возрастном интервале, в разных геодинамических и физико-химических условиях, имеют разные магматические источники. Рассмотрим особенности состава названных пород, сгруппированных по магматическим подразделениям.

Диаграммы на рис. 11.5 наглядно иллюстрируют различия в содержаниях К, Rb, La, Yb в разных по возрасту и условиям формирования габброидах. Породы старше 380 млн лет, т. е. сформированные в то время, когда главным источником магматизма была верхняя мантия, тяготеют к полю составов океанической коры (примерно соответствующей N-MORB), тогда как все более молодые габброиды располагаются в поле континентальных базитов. В генерализованном виде эту же закономерность можно увидеть на спайдер-грамме (рис. 11.6), на которой показано распределение большого количества редких элементов в однотипных породах разного возраста - роговооб-манковом габбро. Молодые габброиды обогащены всеми показанными на ней элементами при сходной конфигурации трендов, на которых отчетливо выражены свойственные надсубдукционным образованиям отрицательные аномалии высокозарядных элементов (Nb, Zr, Ti) и положительные Ba и Sr. Поведение таких литофильных элементов, как калий и рубидий, концентрации которых растут в ходе эволюции, однозначно свидетельствует о гомодромном типе возрастного тренда (см. рис. 11.8). Этот тренд отражает процесс, который можно условно определить как «континентализацию», которая наступает не постепенно, а скачком. Период 380-375 млн лет назад - это время смены преимущественно мантийного магматизма мантийно-коровым, вовлечения в источник магмообразования вновь образованной коры орогена, время начала масштабного гранитоидного магматизма. Геохимические особенности габброидов - главных магматических мантийных пород - четко фиксируют эти геологические события.


Одновременно происходит заметная фертилизация мантийного источника базитов. На диаграмме Th/Yb-Nb/Yb (рис. 11.7) в рамках мантийного тренда N-MORB-E-MORB-OIB более молодые габброиды смещаются в сторону EMORB, располагаясь выше мантийного тренда вследствие заметного влияния континентального корового компонента, связанного с надсубдукционным положением магматических комплексов.

В рамках эволюционного временного тренда разные группы габброидов концентрируются в разных полях (рис. 11.7, диаграмма Lu/Hf-Sm/Nd). В частности, в поле габброидов возрастом более 380 млн лет обособляются породы ППУ и расслоенных интрузивов калиевой группы, таких как Восточно-Хабарнинский и Нуралинский (2-4), расслоенных интрузивов натровой группы Кокпектинского и Аккермановско-Кирпичнинского (5), Рефтинского (6) массивов. В отдельном поле располагаются каменноугольные роговообманковые габбро зоны ЕУР (7). Несомненно, что геохимические различия габброидов обусловлены тектонической и петрологической спецификой их формирования, которая не всегда легко поддается интерпретации. В частности, на содержание ряда редких элементов влияет их переносчик и мобилизатор - флюид, который, по данным ряда авторов (например T.G. Grove с соавторами), обеспечивает до 99% содержания несовместимых элементов. В надсубдукционной зоне (главном генераторе уральского магматизма) смена флюида, образованного дегидратацией амфибола, флюидом из осадочных толщ приводит к уменьшению значений отношений K/Rb, Sr/Ba и росту значения отношения Ba/Pb. He менее наглядно изменяются и другие геохимические параметры. К примеру, в Марианской дуге рост вклада пелагических осадков в источник магматитов с 0.5 до 2.5% заметно увеличивает значения отношений La/Sm и Th/Nb. Еще более сильно влияние субдуцированных континентальных осадков.


Сравнение геохимических особенностей пород в областях современного надсубдукционного магматизма с уральскими позволяет предположить, что в ходе развития Уральского подвижного пояса происходит увеличение роли осадков в слэбе и доли флюида, заимствованного из осадочных толщ, в магматическом источнике (рис. 11.8, 11.9). При этом необходимо отметить, что роль слэба в магматическом источнике базитов вообще невелика. Габброиды, как отмечалось, отвечают котектике примерно при 15 кбар, т. е. магма соответствующего состава была генерирована на глубине порядка 50 км в области расположения мантийного клина. Особенности вещественного состава разных габбро, рассмотренные в соответствующих главах, не противоречат такому заключению. Увеличение доли субдуцируемых осадков сказывается в первую очередь на составе флюида. Можно предположить, что флюид осадочного происхождения метасоматизирует мантийный клин в большей степени, чем «амфиболовый» флюид, усиливая фертильность этого главного магматического источника габброидов. Именно этим обстоятельством (ростом фертильности источника), по-видимому, обусловлены резкие различия по содержанию РЗЭ в габбро ППУ и Тагильской вулканогенной зоны, с одной стороны, и более молодых габбро из разновозрастных ЕТЕЕ-массивов, с другой (рис. 11.10).

В геохимии гранитов - второй крупной группе магматических пород котектического состава - возрастной тренд практически не выражен, но разные генетические группы гранитов и генетически близкие граниты из разных тектонических блоков обособляются достаточно надежно, хотя поля их распространения перекрываются. Главный тренд можно определить как пространственный. На прилагаемых диаграммах, особенно на тех, где в качестве координат используются калий и связанные с ним элементы (рис. 11.11), четко обособляются точки гранитов из западной части Урала, т.е. из ГTГГ-массивов северо-западного мегаблока и зоны ГУР. Ярко проявлена геохимическая специфика коллизионных гранитов из северо-западного и юго-восточного мегаблоков (рис. 11.12, 11.13). Последние обогащены Y, Cr, Sc, имеют повышенное значение отношения Th/Nb и пониженное -отношения Zr/Y, что, по-видимому, связано с различиями в субстрате гранитов. В совокупности с изотопными особенностями пород (см. главу 6) геохимические данные подтверждают большее участие новообразованной коры в магматическом источнике гранитов юго-восточного мегаблока, фиксируя различия в составе субстрата тех и других гранитов.


Между тем необходимо особо подчеркнуть влияние сиалического (гранитогнейсового) фундамента на состав гранитов. Последние имеют общие особенности состава с гранитогнейсами: граниты северо-западного мегаблока -с гранитогнейсами фундамента этого же мегаблока, выходящими на поверхность восточнее Мурзинского и Адуйского массивов, в Сысертском и Ильменогорском блоках, а граниты юго-восточного мегаблока - с гранитогнейсами фундамента Кочкарского антиклинория (см. рис. 11.12, 11.13). В обобщенном виде геохимические особенности грани-тогнейсов демонстрирует рис. 11.14. Можно предположить, что яркие различия в составе гранитогнейсов фундамента северо-западого и юго-восточного мегаблоков обусловлены тем, что первые принадлежат Восточно-Европейскому, а вторые - Казахстанскому континентам, что и предполагают такие исследователи Урала, как В.Н. Пучков, А.А. Краснобаев и др.

Это предположение находит подтверждение в ксеногенных цирконах дунитов протерозойского возраста. Такие цирконы были заимствованы базитовым расплавом, родоначальным для кумулятивных по своей природе дунитов платиноносного типа из прорываемых им пород, которые принадлежали, судя по возрасту и геохимическим особенностям цирконов, протерозойскому фундаменту Уральского орогена. Возраст протерозойских ксеногенных цирконов в дунитах неодинаков. Дуниты из западной части Урала содержат цирконы возрастом более 1800 млн лет, а дуниты Сахаринского массива из восточной части Урала - более молодые разности (рис. 11.15). На основании этих фрагментарных данных можно предположить разный возраст (а возможно и природу) кристаллического фундамента в западной и восточной частях Урала.

Обсуждая роль допалеозойского фундамента в гранитоидном магматизме, следует напомнить, что на этом фундаменте была заложена одна из главных вулканогенных зон Урала - ордовикско-силурийская Тагильская. К девонскому времени, моменту возникновения Магнитогорской мегазоны (около 400 млн лет назад) и началу окраинно-континентального габбро-тоналит-гранодиоритового магматизма (360 млн лет назад), допалеозойский фундамент в ходе орогенеза был разрушен и сохранился в виде сравнительно небольших фрагментов, не оказывавших существенное влияние на магматизм. В качестве корового источника магм и корового контаминанта выступает молодая кора, образованная уже в ходе развития самого орогена.

В связи с этим следует обратить внимание на обратную корреляцию величины отношения 87Sr/86Srinit и содержания кремнезема в породах Степнинского массива (рис. 11.16). Такая же зависимость наблюдается в Джабыкском массиве, где примерно одновозрастные, но разные по составу породы: граниты собственно джабыкского комплекса, с одной стороны, и граносиениты и монцогранодиориты мочагинского комплекса, близкого по возрасту и составу к степнинскому, с другой, характеризуются и разным значением 87Sr/86Srinit (заметно более высоким в обедненных SiO2 породах мочагинского комплекса; см. рис. 11.16, а). Можно полагать, что обедненные кремнеземом более основные магмы зарождались на большей глубине, чем легкоплавкие гранитные, ниже сиалического по составу фундамента. При интрузии такие магмы могли быть контаминированы веществом фундамента, богатым радиогенным стронцием. Граниты обособлялись выше фундамента в пределах новообразованной коры орогена, и поэтому содержат менее радиогенный стронций и более молодой неодим (см. рис. 11.16, б) по сравнению с их более глубинными комагматами повышенной основности. В рамках этой модели можно приблизительно оценить некоторые параметры глубинного строения палеоконтинентальной зоны юго-восточного мегаблока, в частности, глубину залегания фундамента и мощность новообразованной коры в пермское время. Давление при формировании магм гранитов джабыкского типа составляло около 5 кбар, что соответствует глубине 15-17 км и определяет верхнюю границу залегания фундамента и соответственно минимальную мощность новообразованной коры.

В современном гравиметровом поле Урала выделяются многочисленные овальные в плане отрицательные аномалии, которые включают в себя выходящие на поверхность гранитные массивы, но обычно значительно превосходят их по площади (см. рис. В.I). Предполагается, что такие аномалии фиксируют погребенные куполовидные плутоно-метаморфические структуры, связанные с позднепалеозойским анатектическим гранитообразованием. Эти структуры образуют пояса, местами пересекающие границы мегаблоков и зон, выделенных по допозднекаменноугольным (т.е. догипер-коллизионным) магматитам. Крупные куполовидные структуры развиты преимущественно в окраинно-континентальных и палеоконтинентальных зонах Урала и лишь участками захватывают южную часть шовного мегаблока и Магнитогорскую островодужную зону. На Среднем Урале в шовном мегаблоке и Тагильской зоне они не проявлены. Можно полагать, что связанное с коллизией анатектическое гранитообразование создает особый структурный план Уральского орогена, которое еще предстоит изучить методами структурной геологии.

Отмеченное выше изменение значения первичного отношения 87Sr/86Sr в сериях пород, предположительно образованных с участием фундамента, не свойственно сериям, в источнике которых допалеозойский фундамент не играл существенной роли. Такие серии характеризуются постоянным значением первичного отношения 87Sr/86Sr или его небольшим ростом с увеличением содержания SiO2 (рис. 11.17). Подобная картина возможна при эволюции состава протолита в процессе развития серии. Яркий пример - ГТГГ-массивы, в которых мантийные по источнику роговообманковые габбро являются протолитом для тоналитов и гранодиоритов, а последние - для гранитов. Такие же особенности свойственны сериям, образованным фракционированием и кристаллизационной дифференциацией. И мантийные (см. рис. 11.17, 1-3), и мантийно-коровые (4-11) серии обнаруживают рост первичного отношения 87Sr/86Sr в восточном направлении, что совпадает с отмеченной выше надсубдукционной геохимической зональностью гранодиоритов (рис. 11.18)


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна