Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Эндогенные режимы формирования гранулито-базитовых и эклогитовых комплексов докембрия

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Эндогенные режимы формирования гранулито-базитовых и эклогитовых комплексов докембрия"

о

и

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В.ЛОЮНОСОВА

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи УДК 552.16.

МОСКОВЧЕНКО Надежда Ивановна

ЭНДОГЕННЫЕ РЕЖИМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ГРАНУЛИТО-БАЗИТОВЫХ И ЭКЛОГИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ДОКЕМБРИЯ

Специальность 04.00.01 - общая и региональная геология 04.00.08 - петрография, вулканология

Автореферат 'диссертации на соискание учёной степени доктора л/5 52 геолого-минералогических наук

еУуЧ . I Москва - 1988 г.

ш,.....

Работа выполнена в Институте геологии и геохронологии докембрия (ИГГД) АН СССР

Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук В.М.Моралев (ИЛС АН СССР)

Доктор геолого-минералогических наук, профессор Л.Л.Перчук

(ИЭМ АН СССР)

Доктор геолого-минералогических наук В.В.Эз (ИФЗ АН СССР)

Оппонирующая организация - Институт геологии и геофизики им. 60-летия Союза ССР СО АН СССР, г.Новосибирск.

Защита состоится _"_ 198 г. в_ часов

на заседании специализированного Совета (Д.053.05.25) по общей и региональной геологии и геотектонике при Геологическом факультете Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова (117234, Москва, Ленинские горы, МГУ, Геологический факультет, аудитория ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Геологического факультета МГУ (корп.А, 6-й этаж).

Автореферат р&зосл&н п " _ 198 г.

Учёный секретарь

специализированного Совета доктор геол.-мин.наук

гджтгжо}

! ВВЕДЕНИЕ

Е. сЬлсягЕдинство пространственно-временных и иерархических уровней ФррздшзЦии литосферы требует комплексного изучения сопряженных ЗШШнЙ!' дифференциации вещества, приводящих к гетерогенности твердой оболочки Земли на разных глубинах. Расслоенность нижних сечений коры и верхней мантии связана с магматизмом, метаморфизмом пород и их деформациями. Специализация этих процессов и стиль сочетания друг с другом обусловлены энерго- и массообменом в тек-тоносфере, создающими эндогенные режимы подвижной области. Им соответствуют глубинные гогутоно-метаморфогенные формации, чей вещественный состав, петрогёнезис и структура связаны общностью геодинамических факторов. Среди таких формаций гранулито-базито-вые и эклогитовые комплексы.

Актуальность исследования. Интерес к литосфере как к единой развивающейся системе вызван достижениями последних десятилетий в науках о Земле. Он сместил акцент исследований в пользу глубинных явлений, что отражено во многих современных проектах, начиная с Международной программы «Литосфера". Равное значение в них придается изучению вертикальных и латеральных неоднородностей, история которых восходит к раннему докембрию. Большое внимание уделано вопросам тектонического развития глубинных зон, разработке новых принципов и методов их исследования для повышения эффективности прогнозирования месторождения полезных ископаемых. Все это определяет высокую научную значимость гранулито-базито-вых и эклогитовых комплексов докембрия. Они несут информацию о развитии самых нижних сечений коры, где метаморфизм и деформации пород осуществлялись при пониженных геотермических градиентах и углублении фронта магматического фракционирования. Структура и петрогенезис возникающих комплексов высокого давления отражают все физико-химические ступени твердофазовых превращений по мере достижения глубинных состояний и последующего выхода пород на поверхность. Их история является свидетельством геодинамики далекого прошлого и тесно связана с формированием зоны раздела «кора-мантия". Низкие градиенты температур свойственны структурам разных геологических эпох. В современном тепловом поле Земли они контролируются границами литосферных плит. Воспроизводимость низкоградиентных структур позволяет путем сравнения высокобарических комплексов разного возраста выявить черты унасле-дованности и направленности тектонического развития. Глубинный характер процессов стимулировал на фоне широкой дифференциации вещества миграцию и переотложение полезных компонентов, спо-

собствуя концентрации специфических видов минерального сырья. Гранулито-базитовые и эклогитовые кошлексы в полной мере отражают эндогенную эволюцию низкоградиентных структур; и их исследование имеет прямой выход на решение важнейших проблем геодинамики и рудогенеза докембрийской литосферы.

Цель работы - установить закономерности геологического строения разновозрастных комплексов высокого давления и на основе полученных результатов провести анализ тектонического развития низкоградиентных структур раннего и позднего докембрия.

Основные задачи исследования включают: классификацию высокобарических образований на формационной основе с учетом возраста и тектонической позиции в структурах континентов ; определение последовательности процессов деформаций, метаморфизма, магматизма и проведение их пространственно-временной корреляции для каждого тектонотипа глубинных ассоциаций ; исследование специализации эндогенных процессов и их направленности с выделением циклов эндогенной активности ; поиски устойчивых связей между вещественными характеристиками, параметрами петрогенезиса и структуры; посредством анализа этого единства раскрытие глубинной истории формирования комплексов; палеотектонические реконструкции на основе закономерностей эндогенных процессов и геотермической эволюции низ ко градиентных структур.

Методика исследования. Работа выполнена с помощью комплексного структурно-метаморфического анализа, восстанавливающего процессы деформаций, метаморфизма, магматизма, скоррелированные на основе структурно-возрастных шкал. Оценка условий метаыорфоген-ного минералообразования проводилась путем изучения минералов, их фазовых отношений и межфазовых распределений компонентов с последующим расчётом полей устойчивости критических равновесий. По Т-Р параметрам разных стадий устанавливалась геотермическая эволюция комплексов. Для её различных этапов анализировался стиль взаимосвязи эндогенных процессов. Такой прием, направленный на раскрытие глубинных состояний, применялся к разновозрастным образованиям низкоградиентных структур. Это выявило смену сопряженных режимов на разных уровнях глубинности и составило основу последующих тектонических реконструкций структур.

Фактический материал и вклад автора. Работа обобщает исследования, которые автор на протяжении почти двух десятилетий проводил в различных районах СССР. Они соответствовали плановым темам Института геологии и геохронологии докембрия АН СССР и являлись отчасти заданиями ГКНТ по изучению эндогенных режимов формирования докембрийской литосферы. Были изучены высокометаыорфизо-

ванные комплексы южной окраины Сибирской платформы, кристаллического основания складчатых поясов Памира, Тянь-Шаня, Южного Урала, послужившие те кт-о но типами гранулито-базитовых и эклогитовых комплексов. Закономерности их геологического строения и эндогенной эволюции сопоставлялись с рядом известных образований Балтийского, Гренландского, Южно-Африканского щитов, массивов Молдануб-ской зоны Центрально-Европейского пояса и других структур. Проводимые на этой основе палеотектонические реконструкции и разработка защищаемых положений выполнены лично автором.

Научная новизна исследования. В диссертация разрабатывается новое направление тектонических исследований глубинных сечений земной коры, в котором анализ развития структур выполняется на основании закономерностей эндогенных процессов. Научная новизна работы заключена в пяти защищаемых положениях, где обосновывается ряд разновозрастных типовых комплексов высокого давления в структурах полициклического развития, длительное время пребывающих в условиях пониженных градиентов температур. Их геотермическая эволюция восстанавливается с помощью новой схемы фаций регионального метаморфизма высокого давления. Выявлены устойчивые сочетания процессов глубинного петрогенезиса, структурообразова-ния и вещественных характеристик, обусловленные спецификой высокобарических эндогенных режимов. Установлены особенности глубинных плутоно-метаморфогенных формаций раннего и позднего докембрия, показаны различные тренды их геотермической эволюции. Представлены гипотетические модели, раскрывающие пути достижения глубинных состояний и трансформации высокобарических режимов. Обнаружена сопряженность процессов разных уровней глубинности, объясняющая закономерности вертикального разреза низкоградиентных структур и их зональную металлогеническую специализацию.

Защищаемые положения диссертации. I. Выделен гомологический ряд комплексов высокого давления, отражающий поступательное снижение вертикального градиента температур при уменьшении фонового теплопотока и геотермической дифференциации докембрийской литосферы. Ряд начинается фемическими гранулитами глубинных фаций окраин архейских кратонов. С конца раннего протерозоя последовательно формируются эклогито-гнейсовые, дклогито-сланцевые, а с рифея - эклогито-глаукофансланцевые комплексы, свойственные структурам основания молодых складчатых областей. Все члены ряда типичны для инфраструктуры низкоградиентных мобильных поясов, динамика которых предопределяла большую длительность, полицикличность и глубинность процессов мантийно-корового взаимодействия.

2. Разработана система высокобарических фаций регионального

метаморфизма, который отвечают глубинные плутоно-метаморфогенные формации с эклогитами, пиригарнитами, гранатовыми лерцолитами, кинцигитами и другими сингенетичными образованиями зоны раздела икора-мантия".

3. Гранулито-базитовые комплексы являются полихронными образованиями, которые формируются вдоль границ неоднородное«» ран-неархеиской коры при неоднократных проявлениях основного магма^ тизма и гранулитового метаморфизма. Их эволюция направлена от высокоградиентных к низкоградиентным режимам за счет преимущественных вариаций температуры и, в меньшей степени, роста давления. Высокобарические гранулиты возникали на стадии геотермической инверсии при становлении пород гайбро-анортозит-эндербитовой серии. Неоднократная смена вертикальных и горизонтальных движений приводила к тектоническому выходу гранулитов на уровень меньших глубин и совмещению их с метабазитами супраструктуры. Тектоническая расслоенность основных пород разного возраста и фаций глубинности составляет характерную черту позднеархейских гранулито-базитовых поясов.

4. Эклогитовые комплексы отражают усиление тектонической дифференцированности и мобильности структур основания складчатых поясов неогея перед их геосинклинальным развитием. Эволюция комплексов направлена от низкоградиентных к высокоградиентным режимам, преимущественно за счет снижения давления. Высокобарические процессы предвосхищают инициальный вулканизм и переход к контрастным тектоническим обстановкам парного метаморфического пояса. Его формирование завершается шарьированием глубинных пород и становлением метаморфической зональности обратной по давлению. Серии различных эклогитовых комплексов внутри единого складчатого пояса обусловлены динамикой взаимодействия литосферных плит.

5. При полициклическом развитии низкоградиентных структур выступает генетическая связь процессов разных уровней глубинности, отражающих 3-х стадийный мегаритм геотермической эволюции подвижной области. Высокобарические режимы порождают геосинклинальный вулканизм, что увеличивает скорость нисходящих движений и способствует возобновлению пониженных градиентов. Такая сопряженность состояний инфра- и супрауровней единой структуры надолго сохраняет высокобарические тенденции её режимов, фемическую направленность развития и создает формационное единство разновозрастных пород вертикального разреза.

Практическая ценность работы состоит в том, что продемонстрирован новый подход к анализу тектоники глубинных сечений земной коры, перспективный при геологических исследованиях областей

высокого метаморфизма. Установлены закономерности развития одного из типов рудоконцентрирующих структур, металлогеническая специализация которых связана с процессами высокого давления. Разработаны новые схемы расчленения и проведены геодинамические реконструкции для ряда структур раннего и позднего докембрия.Часть из них относится к районам Байкало-Амурской магистрали, что позволяет по-новому ориентировать здесь поиски минерального сырья.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано более 60 работ, из них 4 монографии (одна из них без соавторов). Отдельные материалы вошли в «Карту метаморфических поясов СССР". Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзных симпозиумах: по проблемам метаморфизма в 1972 г. (Новосибирск), 1974 г. (Ленинград), 1976 г. (Свердловск), 1978 г. (Апатиты). На X и XI Всесоюзных петрографических совещаниях (1976 и 1981 гг., Алма-Ата и Ленинград). На П Среднеазиатском и 1У Восточно-Сибирском региональных петрографических совещаниях (в Душанбе, 1971 г. ; Иркутске, 1985 г.)* На Всесоюзном совещании по принципам и методам изучения структурной эволюции (Ленинград, 1976 г.). На Всесоюзном и Международном симпозиумах по палеогео-термике (Москва, 1978 г. , Ленинград, 1979 г.). На Всесоюзных совещаниях: по докембрию фанерозойских складчатых поясов (Новосибирск, 1981 г.), по проблеме древнейших серых гнейсов (Ленинград, 1982 г.), по троговым комплексам региона БАМ и их металлогении (Новосибирск, 1983 г.), по проблемам эндогенных режимов (Воронеж, 1983 г.). На совещании по геологии и геохронологии Сибирской платформы и её обрамления (Иркутск, 1987 г.). На 27-ом Международном геологическом конгрессе (Москва, 1984 г.).

Структура и объем работы. Содержание работы изложено в девяти главах, составляющих три части диссертации, введении и заключении. Приложения включают 15 таблиц, 65 рисунков и список литературы из более 400 наименований.

Диссертация отражает направление в изучении кристаллических пород, которое на протяжении многих лет разрабатывалось в Институте геологии и геохронологии докембрия АН СССР под влиянием работ профессора Н.Г.Судовикова. В дальнейшем оно развивалось под влиянием двух школ отечественной геологии - петрологической, возглавляемой академиком Д.С.Коржинским, и тектонической, где большой вклад принадлежит членам-корреспондентам АН СССР К.О.Кратцу и В.В.Белоусову. Многие годы исследования автора проходили под руководством доктора геолого-минералогических наук В.А.Глебовицюого при участии сотрудников ИГГД АН СССР -- В.Б.Дагелайского, Г.М.Друговой, В.Л.Дука, А.Н.Казакова,

С.Б.Лобач-Жученко, Ю.В.Миллера, Л.П.Никитиной, Л.А.Прияткиной, И.С.Седовой, Ю.М.Соколова, Ю.Салье, С.И.Турченко, В.Я.Хилыо-вой. Поддерживались творческие контакты со многими геологами, среди которых А.Б.Бакиров, Р.Я.Белевцев, В.И.Буданов, К.Т.Буданова, Н.Л.Добрецов, И.А.Зотов, В.М.Кастрыкина, Л.П.Карсаков, С.П.Кориковский, Ю.И.Лазарев, В.И.Ленных, А.В.Сиворонов, Б.Я.Хо-рева. Завершению диссертации во многом способствовали член-корреспондент АН СССР Д.В.Рундквист и профессор В.А.Рудник. Автор выражает свою признательность этим исследователям, а также научно-техническому персоналу ИГГД АН СССР за поддержку на разных этапах выполнения этой работы.

ГЛАВА I. ЭНДОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ГЕОТЕРМИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ КАК ПОКАЗАТЕЛИ ТЕКТОНИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ГЛУБИННЫХ ЗОН ЗЕМНОЙ КОРЫ

Основание складчатых областей сложено кристаллическими образованиями, отражающими высокую степень деформированности и метаморфизма исходных осадочных и магматических пород. Изменения состава, искажение начальной формы геологических тел и их соотношений здесь столь значительны, что достоверность признаков первичного генезиса во многом утрачивается. Вместе с тем, появляются качественно новые характеристики, не свойственные малоглубинным сечениям, а именно, новоприобретенные неоднородности состава в виде различной морфологии полосчатости, ряды структурных форм, сочетания минеральных парагенезисов и т.д. Они обязаны совокупности процессов вещественной дифференциации, физико-химических превращений, тектонических движений - то есть, тому, что вызвано тепловым и механическим взаимодействием, а также массо-обменом в тектоносфере. Смена энергетических состояний на протяжении всего пути формирования природных ассоциаций пород проявляется в закономерных связях первичных и вторичных признаков. В сечениях инфраструктуры преобладают вторичные признаки, создаваемые при магматизме, метаморфизме пород и их деформациях. Поэтому, анализ строения и развития глубинных зон опирается на комплексное изучение эндогенных процессов корообразования.

У истоков тектоники эндогенных процессов как способа познания нижних сечений коры стояли Г.Барроу, Дж.Беккер, Е.Тилли, И.Седерхольм, Е.Вегман, А.Харкер, Дж.Тернер и др. В нашей стране особое значение имели работы Н.Г.Судовикова, давшие мощный толчок развитию тектонических аспектов метаморфизма. Позднее это направление активно разрабатывалось В.В.Белоусовым, В.А.Глебо-вицким, А.Б.Бакировым, Н.Л.Добрецовым, Ф.П.Митрофановым и др. Благодаря исследованиям сложилась определенная методология тек-

тонического анализа глубинных зон. В её основе - выделение последовательности всей совокупности главных эндогенных процессов и их корреляция при помощи структурно-возрастных шкал. Создание таких шкал включает геологическое картирование, изучение элементов макроструктуры, морфологии малых форм и природы деформируемых неоднородностей. В результате подготавливается выделение структурно однородных доменов и проведение в них геометрического анализа рассеивания ориентировок. Особое внимание уделяется разного рода генерациям сланцеватости и линейности, выступающими как возрастные реперы для пространственно-временной корреляции процессов структурообразования и перекристаллизации пород. Следующая ступень анализа направлена на ввделение признаков цикличности эндогенного развития. Сейчас известны многие черты, повторение которых обосновало цикличность деформационных, магматических, метаморфических и других эндогенных процессов. Наибольшее значение имеют те, которые отмечают рубежи тектонической активности по совокупности разных процессов. Среди таких признаков -нисходящий ряд структурных форм на фоне снижения пластичности пород, изменение геотермических состояний за счёт величины давления, появление аллохимических преобразований с преобладанием кислотного метасоматоза, смена автохтонного гранитообразовапия аллохтонным с одновременным возрастанием щелочности магм, формирование разделяющих даек основного состава. Степень обоснованности границ эндогенных циклов определяется полнотой сочетания указанных признаков.

В зависимости от участия пород в циклах эндогенных процессов, кристаллические образования подразделяются на различные структурно-вещественные комплексы. Комплекс представляет последовательный ряд пород разного генезиса, формационное и структурно е единство которых обусловлено общностью пути развития, включая циклы эндогенной активности. Экзогенные и эндогенные факторы оказываются, при этом, в сложных возрастных соотношениях. Наряду с традиционными - соответствующими рамкам одного геологического цикла, возможны и другие варианты. Так, структурно-метаморфические преобразования вещества иногда оторваны от времени седиментации на несколько циклов развития. Последние же, в свою очередь, не имеют собственного вещественного носителя, а лишь усложняют состав и структуру древнего субстрата. В других случаях седиментационные к эндогенные процессы протекают сопряженно. Между ними возникают причинно-следственные связи, которые приводят к закономерной последовательности разновозрастных ассоциаций пород по вертикальному разрезу коры. При его

Зак.446

9

расчленении степень структурно-метаморфических преобразований всегда играла решающую роль и длительное время принималась как показатель возраста. Сейчас, учитывая неоднозначный характер временных соотношений между процессами разных уровней глубинности, этот признак служит основанием лишь для отнесения комплекса к инфраструктуре. Именно здесь, в силу утраты первичных признаков, анализ строения и развития комплексов строится на принципах тектоники эндогенных процессов. Для комплексов супраструктуры, независимо от их возраста, сохраняют силу традиционные методы тектонического анализа.

Комплексы инфраструктуры на разных циклах развития отличаются условиями минералообразозания, одновременного с созданием структурных парагенезисов, формационных характеристик плутоно-и метаморфогенных пород. Цдинство структурно-петрогенетических и вещественных признаков отражает состояния, которые В.В.Белоу-сов назвал эндогенными режимами. Они зависят от взаимодействия развивающегося комплекса (системы) и окружающих слоев тектоно-сферы (среды), при котором возникает устойчивое сочетание вторичных признаков - эндогенный парагенезис. Он отвечает смене энергетических состояний при тепловом, механическом и вещественном взаимодействиях, определяющих специфику эндогенного режима. В соответствии с первым началом термодинамики, числовыми параметрами режимов являются температура и давление, связанные в структурах земной коры через величину геотермического градиента.

Эмпирические и расчетные данные показывают, что вертикальный градиент температур определяется типом тектонических движений. Это же подтвердил и первый опыт классификации структур докембрия с учетом геотермических данных, проведенный в ИЕГД АН СССР под руководством К.О.Кратца и В.А.Глебовицкого. В возрастном интервале 3.7-3.3 млд.лет, когда в древнейших гранит-зелено-каменных и гнейсо-гранулитовых областях (рис.1) преобладал высокий градиент температур, его вариации достигали 10-15°. Наибольшей неоднородностью отличались фемические (гранулит-зелено-каменные) области, где уже в раннем архее геотермический градиент снижался до 30°/км. Ранние низкоградиентные структуры тяготеют к окраинам кратонов. Здесь широко представлены мафит--эндербитовая, мафит-ультрамафит-железистая и другие формации меланократовых пород гранулитовой и высокотемпературной ам|>ибо-литовой фаций. С их составами связано представление о нижнем гранулито-базитовом слое коры. По условиям петрогенезиса грану-литы относятся к сутамской фации глубинности, выделенной A.A.Маракушевым для южной окраины Сибирской платформы.Большин-

12

а 8

673

873 1073

г,к

Термодинамические режимы и пути их эволюции в разновозрастных структурах докембрия.

Области термодинамической устойчивости минералов: 1 - гранули-товой фации (а - гранулито-гнейсовых, б - гранулито-зеленокамен-ных областей); 2 - гранит-зеленокаменных областей; 3 - структур (а - позднеархейских и протерозойских без геосинклинальной подготовки в фундаменте древних платформ, а также раянедокембрий-ских структур основания молодых складчатых поясов, б - позднего докембрия с геосинклинальной подготовкой в основании складчатых поясов фанерозоя); 4 - протерозойских поясов фундамента древних платформ; 5 - складчатых поясов фанерозоя. Метаморфические комплексы: гранулитовые (АЛ - алданский, КЛ - кольский, СУ - су-тамский, ЧГ - чогарский типы); гранулито-базитовые (АК - Ак-килия, ЗВ - серия Зверева, БМ - беломорид, ТМ - тимптонской линейной зоны, ГР - Западной Гренландии, ЛП - Лапландского глубинного разлома, Л - Льюисского комплекса в провинции Гленелг): пиргарнито- и эклогито-гнейсовые комплексы основания складчатых поясов фанерозоя (П - Ваханский на Юго-Западном Памире. МЛ - Молданубский, Ш? _ Центральнофранцузского массива. ГЛ -Кабо Ортегал в Галисии, АК - Актюзский); эклогито-сланцевые (МК - Макбальский, К - Кокчетавский, БЛ - Барлингтоеккй (Ньюфаундленд). М - Мюнхбергский и Рудных гор): эклогито-глаукофан-слаицевые (МС _ Максютовгкий, А'Г - Атбаишнский >.

б

ство выходов здесь контролируется протяженной зоной» отделяющей Витимо-Алданский ареал от Джугджуро-Становой складчатой области. Геолого-геохронологаческие данные последних лет показывают, что развитие этой структуры проходило полициклически и завершалось на рубеже 2.7-2.6 млд.лет при самых низких для архея градиентах температур ~ 25°/км, когда сформировался Сутамский метаморфический пояс. В позднем архее формируются сходные по составу и пет-рогенезису высокобарические гранулиты Балтийского, Гренландского, Южно-Африканского щитов. Они трассируют протяженные структуры, такие как Лапландский пояс, Лимпопо и др. зоны раздела щитов, сопряжены с пол«циклическими процесса»! архея, растянутыми на длительное время. Проявляется их связь с большим объемом основных магм, в частности, расслоенными интрузиями габбро-анортозитов. На этапе их становления создаются главные черты глубинного петрогенезиса и структуры полихронной февдческой ассоциации пород, выделяемых в гранулито - базитовые комплексы.

Низкоградиентные режимы, впервые реализованные на границе архея и протерозоя, в дальнейшем систематически проявляются в течении всего позднего докембрия. С конца раннего протерозоя возникают высокобарические ассоциации эклогитов с гнейсами и сланцами. Геотермический градиент их формирования - 15-20°/км, то есть, более низкий чем в архее (рис.1). Выделенные на диаграмме условия типичны для докембрия кристаллического основания и форланда складчатых поясов фанерозоя. Наиболее высокотемпературные из этих ассоциаций содержат эклогиты, связанные с гранатовыми гипербазитами, разнообразные гранат-клинопироксеновые сланцы (пиригарниты), основные гранулиты и чарнокитоиды. Контрастной составляющей им выступают лептивиты, кинцигиты и кислые гранулиты. Такое сочетание устойчиво повторяется в Молдануб-ской зоне Центрально-Европейского пояса герцинид, где породы четырех единопостроенных кристаллических массивов - Чешского, Центрально-Французского, Армориканского и Кабо Ортегал несут печать полициклических эндогенных процессов, почти непрерывно охватывающих пояс с середины рифея до конца палеозоя. Свойственные им черты глубинного петрогенезиса проявлены ив Бадахшан-ском массиве Юго-Западного Памира, где высокобарические процессы впервые имели место около 2-х млд.лет тому назад. Именно здесь установленны типовые особенности состава,строения и развития, которые воспроизводятся независимо от возраста и позволяют выделять эту формационную группу пород в эклогито--гнейсовые комплексы. Сходную тектоническую позицию

и возраст имеют более разнородные ассоциации эклогитов и кварци-то-сланцевых толщ, сформированные при градиенте температур около 15°/км. Чаще всего среднетемпературные эклогиты ассоциируют с белыми фенгитовыми сланцами, кварцитами и мраморами, В других случаях они связаны с формированием метабазитовых толщ и контролируются дайками среди пород фундамента. Такие комплексы, ввделяемые под названием эклогито - сланцевых, тяготеют к основанию складчатых поясов каледонского возраста. Они слагают выступы центральной зоны метаморфид Аппалач-Каледонского пояса. Вдоль осевой зоны каледонид Казахстана и Северного Тянь-Шаня расположены массивы аналогичных образований - Кокчетавский, Макбаль-ский, Ак-Тюзский, где высокобарические процессы имели место в конце раннего протерозоя. Эклогито-сланцевые комплексы характерны и для позднего докембрия. В это время берут начало и самые низкоградиентные эклогитсодержащие ассоциации, отвечающие значениям градиента температур около 10°/км. Средне- и низкотемпературные эклогиты связаны здесь с кремнисто-базитовыми и сланцевыми толщами, изобилующими глаукофансодержащими парагенезисами. Такие эклогито - глаукофансланцевые комплексы распространены в основании герцинских и более молодых складчатых областей, где пространственно всегда связаны с офиолитами и эв-геосинклинальными формациями. Самые древние из них представлены в основании герцинид Сжного Тянь-Шаня и Урала. Высокобарические фрагменты атбашинского и максютовского комплексов сформировались здесь не позднее среднего рифея. В других складчатых поясах сходные породы рассматриваются как основание зональных серий метаморфид фанерозоя.

Таким образом, геотермическая эволюция литосферы сопровождается систематическим обновлением структур с пониженными вертикальными градиентами температур. Они воспроизводятся на протяжении всего докембрия, чем отличаются от высокоградиентных гранит--зеленокаменных и гнейсо-гранулитовых областей, отмирающих в раннем протерозое. В ходе развития отмечается устойчивое снижение геотермического градиента за счёт плотности теплопотока, что подчеркивается уменьшением температуры минералообразования при незначительных вариациях давления в пределах 9-12 кбар. (рис.1).

Расчётные модели возникновения отрицательных термических аномалий показывают, что снижение градиента температур определяется возрастанием скорости нисходящих движений и захоронения холодного вещества. Независимо от факторов, влиявших на термодинамическое давление при минералообразовании, его величина является функцией глубины погружения. Поэтому, комплексы высокого давления являются

одновременно и индикаторами наиболее глубинных состояний нижних сечений коры на разных возрастных рубежах докембрийской истории. Геодинамические механизмы возникновения пониженных геотермических градиентов определяют характер тепловых, механических, вещественных взаимодействий и отражены особенностями состава,структуры, петрогенезиса и минерагении высокобарических комплексов. Демиссионный этап их развития и не менее сложный выход на поверхность сопряжены с изменяющимися во времени вертикальными и латеральными градиентами интенсивных параметров, влияющих на степень дифференциации вещества и специфику эндогенного рудообразования. В результате, гранулито-базитовые и эклогитовые комплексы составляют ряд плутоно-метаморфогенных формаций основания низкоградиентных структур, которые возникают в ходе поступательной геотермической дифференциации литосферы. Особенности комплексов отражают состояния нижней коры на различных этапах истории докембрия.

ГЛАВА 2. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ПЕТРОГЕНЕЗИСА ГРАНУЛИТО--БАЗИТОВЫХ И ЭКЛОГИТОВЬК КОМПЛЕКСОВ

Для определения параметров глубинного петрогенезиса на разных стадиях формирования высокобарических комплексов и последующих палеогеотермических реконструкций проведена систематизация минеральных равновесий на основе природных парагенезисов и экспериментов в условиях высокого давления. Принимая во внимание ма-фичность комплексов, прежде всего исследовались равновесия мета-базитов в широком интервале температур (Т «= 'Ю0-950°С). Особое внимание уделялось, при этом, эклогитам и разнообразным эклоги-топодобным породам. Были использованы закономерности изменения состава фаз и межфазовых распределений в главных породообразующих минералах - гранатах, клинопироксеиах, кальциевых и щелочных амфиболах, плагиоклазах. В гранатах при высокой степени смесимости Са.Мд и 3?е увеличение магнезиальности связано не только с ростом Т, но и Р. Возрастание кальциевости гранатов вызвано снижением Т, ростом Р и щелочности. Для разных комплексов установлены индивидуальные тренды изменения составов, интегрирующие влияние всей совокупности факторов. В клинопироксеиах широко развиты изоморфные замещения: Са ( Мд , ¥в) Ыа^ЛЕ. ; Са(М9.Ге)^==Ыа,Те';" N0.51 ^ Яур Я1у, а также проявляется связь Са, Ге, Ыа^^Мд, Яур АГ^у. Предложен вариант пересчета на 3-х компонентный состав, резко обособляющий поля различных комплексов. Расчёт жадеитовой и чермакитовой составляющей проводился на основе содержаний Я и А1 £у, соответственно. Установлены параметры, позволяющие разграничить поля различных

групп кальциевых амфиболов, отличающихся широкими вариациями составов. К таким параметрам относятся глиноземистость и щелочность. Снижение общей глиноземистости амфиболов от гранулито-ба-зитовых к эклогито-сланцевым комплексам происходит за счёт AI jy и сопровождается возрастанием Я yj и щелочности. Значительная диссперсия внутри отдельных групп связана с характером фазовых отношений. Среди гранулитов, как известно, преобладают составы, близкие гастяигситам. Наряду с ними,развиты амфиболы с относительно низкой общей глиноземистостью при высоком AI yj. Эти амфиболы обычно встречаются с гранатом и одним из пироксенов, отличаются повышенной щелочностью и образуют непрерывный переход к каринтинам эклогито-гнейсовых комплексов. В амфиболитах экло-гито-сланцевых комплексов происходит заметный рост щелочности и значительные вариации глиноземистости, отклоняющиеся от стандартных миналов. Амфиболы эклогит-глаукофансланцевых комплексов представлены почти чистым глаукофаном и кросситом. Широко развиты винчиты с почти непрерывной смесимостью Nia и Са, разрыв которой происходит в узком интервале СаО/СаО + ^а20 + К20 = = 0.2-0.35.

Проведен анализ эффективности гранат-амфиболового и гранат--клинопироксенового геотермометров. Он подтвердил выявленные Л.Л.Перчуком зависимости К ^ в этих парше от температуры. При этом, установлено влияние на коэффициенты Кмд и Rea давления, а также параметров состава фаз. Сравнение различных природных равновесий показало увеличение К Mg с ростом Т и а К Са -- с ростом Р и снижением Т. Разнаправленные тенденции изменения этих коэффициентов от температуры и давления были использованы для определения параметров метаморфизма с помощью пересечения линий постоянных значений. Их положение на Т-Р диаграмме определялось с помощью топологического анализа моновариантных равновесий с участием граната, амфибола и клинопироксена, а также экспериментальных 'данных по их синтезу.

Расчёт моновариантных равновесий метайазитов в области высоких и средних температур разграничил поля разнообразных пара-генезисов. Была уточнена граница гранулитовой фации йо линии соответствующего равновесия: граяат-ортопироксен-клинопироксен--амфибол-плагиоклаз-кварц. Оказалось, что с ростом Р и магнези-альности она выполаживается вдоль оси Т. Благодаря этому, расширяется устойчивость роговообманковых парагенезисов, а минералогические признаки перехода к гранулитовой фации внешне не выразительны. Со стороны высоких Т от линии этого равновесия расположена широкая область устойчивости гранат-двупироксеновых пара-

генезисов и одноименная фация основных (Гранулитов. При более , низких температурах расположено поле пиригарнитов с парагенезисом гранат-клинопироксен-роговая обманка-плагиокЛаз-кварц для широких вариаций состава пород. Оно разделено линиями реакций исчезновения амфибола с плагиоклазом. С ростом Р они захватывают все более магнезиальные составы, пока в высокобарической части не становятся окончательно устойчивы эклогиты, гранатовые лерцо-литы, гранатиты и другие парагенезисы эклогито-гнейсовых комплексов. Это поле отвечает эклогито-пиригарнитовой фации. Линией предельной устойчивости амфибола с плагиоклазом оно разделено на субфации эклогитов и пиригарнитов. Его нижней по давлению границей служит линия реакции экстремального типа: роговая обманка = = гранат + клинопироксен + кварц.

При снижении температуры до 600°С становятся устойчивы разнообразные парагенезисы апоэклогитов. Путем анализа шести- и семифазных парагенезисов из эклогито-сланцевых и глаукофанслан-цевых комплексов была рассчитана и приведена в соответствие с эмпирическими и экспериментальными данными система линий моновариантных равновесий. Это позволило разделить температурную область в пределах 350-600°С на ряд фаций и субфаций. Линией равновесия гранат-клинопироксен-ам|)ибол-глаукофан-фенгит-цоизит--кварц она подразделена на фации цоизит-роговообманюовых и цои-зит-глаукофановых апоэклогитов. Первая включает кианит-цоизит--роговообманковую и альбит-цоизит-роговообманковую субфации. Критическими парагенезисами являются: гранат-клинопироксен-роговая обманка-кианит-цоизит-кварц и гранат-клинопироксен-рого-вая обманка-альбит-цоизит-кварц, соответственно. Фация цоизит--глаукофановых апоэклогитов подразделена на низкотемпературную субфацию глаукофан-лавсонитовых сланцев, среднетемпературные -- гранат-глаукофан-хлоритоидных и глаукофан-альбит-цоизитовых сланцев и наиболее высокобарическую - глаукофан-цоизит-хлорито-идных сланцев. Линией предельной устойчивости высокожелезистых граната и клинопироксена снизу по давлению отграничиваются фации лавсойит-глаукофановых сланцев и глаукофан-зеленосланцевая. В пределах последней, ниже линии предельного сосуществования глаукофана с цоизитом расположено поле празинитовых сланцев. Здесь устойчивы гранат-глаукофан-винчитовые, гранат-винчит-цои-зитовые и винчитовые сланцы.

Парагенетический анализ пород, бедных СаО был направлен на пересмотр некоторых равновесий с целью приведения в соответствие фаций метабазитов и семипелитов. Это было необходимо для решения вопроса изофациальности эклогитов и окружающих пород.

Не меняя ухе устоявшихся систем фаций» здесь было проведено уточнение некоторых граничных равновесий. В результате было получено соответствие поля гранат-двупироксеновых гранулитов фации гранат--гиперстен-силлиманитовых гнейсов. Со снижением Т и повышением Р она граничит с гранат-кианит-ортоклазовой, а со снижением Т - с фацией гранат-кианитовых жедрититов и гранат-кианит-талыФвых сланцев. В совокупности они перекрывают большую часть поля фаций эклогит-пиргарнитовой и цоизит-роговообманковых апоэклогитов.При снижении Т высокобарический ряд фаций семипелитов продолжает недавно выделенная С.П.Кориковским фация гранат-хлоритоид-тальковых сланцев, отвечающая цоизит-глаукофановым апоэклогитам. Наконец, верхнее по давлению поле устойчивости кварц-ставролитовых сланцев соответствует субфации празинитовых сланцев.

Удовлетворительное совпадение объемов фаций метабазито.в и пород, бедных СаО, указывает на изофациальность некоторых групп эклогитов с коровыми образованиями. Степень конформности полей и границ зависит от реализации термодинамических эффектов негидростатического давления. Согласно теории негидростатического поля, допускаемые отклонения от линий при равностороннем давлении составляют 3/2 прочности породы. Последняя связана с температурой, литостатическим давлением, водонасыщенностью системы, скоростью деформаций. При вариациях этих параметров в конкретных тектонических структурах принципиально возможно максимальное соответствие границ фаций для пород разного состава. Метаморфизм высокого давления является, таким образом, региональным процессом. Он отвечает уровням нижней коры, где изофациально формируются смешанные ассоциации при большом участии плутоно- и метадарфогенных пород. Типовыми для таких глубинных формаций являются гранулиты высокого давления, пиригарниты, эклогиты, гранатовые перидотиты, пиро-повые кварциты и другие специфические образования.

ГЛАВА 3. ГРАНУЛ ЙТО-БАЗ ИГО ВЫЕ КОМПЛЕКСЫ РАННЕГО ДОКЕМБРИЯ

Фемические гранулиты и связанные с ними метабазиты глубинных фаций метаморфизма имеют закономерную тектоническую позицию. Они приурочены к зонам раздела подвижных областей раннего архея с разными режимами тектонического развития. По крайней мере одна из них принадлежит к геотермически неоднородному фемическому типу, эталоном которого является Джугджуро-Становая область и традиционно сопоставляемая с ней - Беломорская. Их границы контролируют развитие Сутамского и Лапландского поясов гранулитов высокого давления. Границы неоднородностей древней коры наследуют и пояса

у

высокобарических гранулитов Лимпопо, Пикуитоней, на западе Гренландии. Развитие гранулито-базитовых комплексов связано здесь с полициклическими эндогенными процессами, охватывавшими огромные интервалы времени, превышающие 1.5 млд. лет. Первый метаморфизм имел место в раннем архее и завершился до рубежа 3.4-3.5 млд.лет. Однако, низкоградиентные режимы и процессы высокого дарения проявились в позднем архее, на рубеже 2.7 млд. лет. Циклы эндогенной активности в пределах этих структур не сопоставимы ни по времени» ни по условиям с этапами развития разделяемых областей. Так, в Сутамском поясе пять циклов эндогенного развития от раннего аркея до конца нижнего протерозоя не имеют непосредственной корреляции с этапами формирования ни Олекмо-Алданского геоблока, ни Джу1джуро-Становой складчатой области.

В условиях полициклического развития выделение первичных коровых образований представляется весьма спорным. Тем не менее, наряду с широким развитием мафитов, здесь несомненно присутствуют и сиалические массы древней коры. От составов ясерых гнейсов" они отклоняются в сторону анортозит-эндербитовых серий. Если эти породы возникали в результате одностадийного водного плавления перидотитов, то уже на ранних этапах развития состояние мантии отличалось пониженными отношениями Т к Р, а также низкими значениями |о2 и Ун20 • Этим был индуцирован многократный глубинный магматизм, определивший фемический состав комплексов. Петро-химия магматических пород отражает сложную эволюцию условий маг-магенерации. Так, в Сутамском поясе и оперяющих его структурах Джугджуро-Становой области древнейшие метабазиты относятся к ко-матиит-толеитовому-^ В некоторых зонах им предшествуют андезито--базальты с высокоглиноземистой и натровой базитовой составляющей. В позднем архее магматизм становится более дифференцированным. Он начинается комачиит-толеитовым вулканизмом высокой степени океаничности и уступает место известково-щелочным магмам со становлением в инфраструктуре слоистых габбро-анортозит-эндерби-товых интрузий. Дальнейшая эволюция магматизма связана р несколькими возрастными генерациями даек толеитового состава и породами габбро-щелочногранитного ряда.

Такая направленность основного магматизма характерна и для других гранулито-базитовых комплексов. По мере наращивания их объема метаморфизм пород неоднократно достигал гранулитовой фации. В истории Сутамского и Лапландского поясов,в Лимпопо установлено не менее двух циклов гранулитового минералообразования. В раннем архее оно проходило в высокоградиентных режимах. Одновременно существовали локальные зоны с пониженными градиентами

температур и гранулитами г'ранат-двупироксеновой фации. Региональное развитие парагенезисов этой фации имело место позднее, при кристаллизации пород габбро-анортозит-эндербитовой серии. Температура минералообразования в пределах плутонов составляла 850--950°С, давление - 10-12 кбар. В субстрате в это же время образовалась близкая к изобарической зональность при Т = 700-780°С и Р — 9 кбар. По этим данным для позднего архея реконструирован геотермический градиент, близкий к 25°/км. Линия градиента наклонена к оси температур, указывая на дополнительные коровые источники тепла, которыми, видимо, и были очаги известково-щелочных расплавов. С ними же связан интенсивный постмагматический метасоматоз, вызвавший дифференциацию вещества интрузий и окружающих пород. Типовыми образованиями возникающей таким образом вторично-расслоенной формации, помимо габбро-анортозит-эндербит-чарнокито-вой серии являются разнообразные кальциево-магнезиальные, алюмо--магнезиальные, апюмо-кремнистые и др. метасоматиты. Они завершают формирование вещественных характеристик гранулитов, последующее развитие которых связано с регрессивными изменениями при процессах плутоно-тектонической активизации, наращивающих объем формаций преимущественно за счёт гранитоидного магматизма и даек основных пород.

Структура комплексов обусловлена неоднократной сменой вертикальных и горизонтальных движений. Они привели к чередованию разновозрастных круто- и пологозалегающих генераций складок, сланцеватости и линейности. Поступательные изменения в характере движений сопровождались пространственным совмещением метабазитов разного возраста и глубины формирования. Происходило тектоническое перемешивание пород разных структурных ярусов. Во многом оно было обязано деформациям низкоградиентного метаморфизма, когда возникло субгоризонтальное изоклинально-чешуйчатое строение. Движения пород сопровождались тектоническим расслоением и расплющиванием, результатом чего явилась повторно выравненная, пологоориен-тированная структура. В ней участвуют как полихронные гранулиты, так и метабазиты супрауровня менее высокой степени метаморфизма. Современный структурный план определился еще более поздними -постметаморфическими деформациями. Они привели к линейному чередованию пород, изначальное распространение которых далеко не соответствовало тому, что выступает после завершающих деформаций.

Корреляция эндогенных процессов показывает, что большая часть метабазитов разных уровней глубинности принадлежит к единой структурно-метаморфической зональности. Она возникла при низкоградиентных режимах, синхронно формированию высокобарических гра-

нулитов. Зональность контролирует размещение рудопроявлений орто-и реометаморфического типа. В инфраструктуре сосредоточены руды апатит-титаномагнетитовой формации, связанные с постмагматическим метасоматозом. В супракрустальных комплексах верхних ярусов, среди базитов коматиит-толеитовой и андезито-базальтовой серий сопряхенные эндогенные процессы приводят к золото-сульфидной минерализации. Большое рудогенерирующее значение, при этом, имели постметадарфический низкотемпературный метасоматоз и плутоническая активизация. С завершающим основным магматизмом, к тому хе, связано сульфидно-никелевое оруденение, а с гранитоидами - золото- редкометалвное.

Дискретный ряд процессов отвечает смене различных эндогенных режимов трёх периодов формирования. В начальный период гомо-дромный магматизм ведет к появлению коматиит-толеитовых расплавов высокой степени океаничности. Метаморфизм проходит в высокоградиентных режимах, без заметных складчатых деформаций. Линия геотермического градиента,субпараллельная оси Т даже в зонах его пониженных значений; свидетельствует о высоком разогреве вещества, независимо от уровня глубинности. Ареальный характер высокоградиентных процессов указывает на слабую тектоническую дифферен-цированность фемических областей. Второй период протекает на фоне антидромной направленности магматизма и смены высокоградиентных режимов на низкоградиентные. Высокобарические процессы отвечают этапу становления наиболее глубинных магм. Они сопровождаются зональностью, где распределение Т-Р параметров указывает на относительный разогрев нижних сечений структуры при тенденции её к остыванию. Градиенты параметров по вертикали и латерали благоприятствуют аллохимическому характеру процессов метаморфизма. Деформации протекают в обстановке тангенциального сжатия и неоднократно сопровождаются образованием надвигов. В течении этого периода создаются главные особенности состава и структуры гранули-то-базитового комплекса, определяющие его типовой эндогенный парагенезис. Они контролируются протяженными линейными структурами, обособившимися вдоль границ древних фемических областей в гранулито-базитовые пояса позднего архея. В третий - завершающий период эти структуры приобретают признаки зон глубинных разломов. Здесь преобладают сквозные деформации вязкого течения с низкотемпературным диафторезом пород, формируются рои базитовых даек и интрузии габбро-щелочногранитного ряда. В поздних вулканогенных трогах, развивающихся на этом жёстком и теплонепроницаемом фундаменте, возникают повторные низкоградиентные режимы. При общей невысокой степени метаморфизма пород они характеризуются изобариче-

ской зональностью, отражающей остывание верхних сечений коры. Преобладают вертикальные тектонические движения, которые осложняют покровные структуры предшествующего периода и приводят к регулярному чередованию метабазитов разного возраста и глубины формирования. Этим усиливается общая линейная конфигурация гра-нулито-базитовых поясов. Третий период обычно завершается к концу раннего протерозоя. Однако, впоследствии структуры становять-ся ареной процессов плутоно-тектонической активизации с широким проявлением гранитоидного магматизма.

Гранрито-базитовые комплексы обязаны многократному основному магматизму и метаморфизму. Контролирующие их структуры развивались полициклически на границах гетерогенных блоков древней коры, при направленной смене высокоградиентных режимов низкоградиентными. Типовыми образованиями являются породы габбро-анорто-зит-эндербито-чарнокитовой формации, с которыми связаны высокобарические гранулиты, тектонически совмещенные с метабазитами слабой степени метамэрфизма верхних структурных ярусов.

ГЛАВА ЭКЛОГИТОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ ОСНОВАНИЯ МОЛОДЫХ СКЛАДЧАТЫХ ПОЯСОВ

Группы эклогитовых комплексов резко отличаются друг от друга по формационным особенностям и тектонической позиции. Вместе с тем,приуроченные к разновозрастным областям, они с удивительным постоянством воспроизводят ряд характерных закономерностей эндогенного развития. В пределах одного складчатого пояса разные группы составляют полные или редуцированные серии, в которых древнейшими образованиями являются эклогито-гнейсовые комплексы. Для них характерно 3-х членное строение, представленное: ^-монотонными толщами гнейсов, 2) - бимодальной и 3) - пестрыми толщами, включающими кварц ито-сланце вые, карбонатно-кварцито-слан-цевые и терригенно-вулканогенные отложения. Особую часть разреза представляют фемические ассоциации пород высоких ступеней метаморфизма. Вещественным носителем такого метаморфизма оказываются интрузии ультраосновного и основного состава. Они отвечают началу формирования ортокомплексов, где сосредоточены самые глубинные парагенезисы эклогитов и гранатовых перидотитов. Позднее, в результате известково-щелочного магматизма в составе ортокомплексов появляются эндербиты, мангериты и другие чарнокитоиды.Их становление сопровождается разогревом окружающих пород и формированием гранулитов умеренного давления. В породах ваханской серии Юго-Западного Памира, в молданубикуме, на северо-западе Испании такие ортокомплексы тяготеют к средней части эклогито-

-гнейсовой триады. Её невыдержанный разрез связан с особенностями структурно-метаморфического развития, настолько исказившего древний структурный план пород, что на первый взгляд проступают результаты их поздних соотношений, особенно тех, что сопровождают выход комплексов на эрозионный уровень. Ими же маскируются структурно-метаморфические несогласия, подразделяющие разрез суп-ракрустальных серий на самостоятельные комплексы. В Бадахшанском массиве Юго-Западного Памира установлено три цикла деформаций, метаморфизма и плутонизма. Высокобарические процессы начала эндогенного цикла захватывают преимущественно бимодальную хорогскую толщу, где достигается Т = 700-750°С при Р^Ю кбар. В конце цикла происходит спад давления до 8 кбар и разогрев, сопряженный с интрузиями чарнокитовдов. В деформации и метаморфизм вовлекается уже почти весь объем супракрустальных пород вахан-ской серии. Исключение составляют лишь некоторые фрагменты пестрой толщи, которые испытывают структурно-метаморфическую переработку, начиная лишь со следующего цикла. Он приносит наложенный метаморфизм кианит-силлиманитового типа (Т = 700°С, Р = 6-9 кбар) при широком развитии автохтонного гранитообразования. Его процессы продолжают наметившийся с конца первого цикла переход к более высокоградиентным режимам. В это время начинается прогрессивный метаморфизм пород, обрамляющих выходы эклогито-гней-совой ассоциации. Условия метаморфизма в обрамлении заметно отличаются величиной давления. Кварцито-сланцевые толщи (аличур-ская свита) развиваются в высокоградиентных режимах. Разрезы же с основными вулканитами (комплекс Халге-Яр) испытывают низкоградиентный метаморфизм. Неоднократные деформации в обстановке тангенциального сжатия завершаются в конце цикла [варьированием глубинных ассоциаций на метаморфические породы более низкого давления. Происходит их совместное расплющивание, приведение всех ориентировок во вторичное субгоризонгальное положение, и тектоническое перемешивание пород разной глубины с выравниванием режимов петрогенезиса. Завершающие процессы связаны с деформациями и метаморфизмом фанерозоя в высокоградиентных режимах. Они сопровождаются становлением гранитных массивов и зональным регионально-контактовым метаморфизмом при низком Р-1* кбар. В ва-ханском комплексе в это время возникают главные картируемые складчатые структуры, которые осложняют субгоризонтальную тектоническую расслоенность и сопровождаются региональной низкотемпературной бластомилонитизацией пород.

Типовые черты развития ваханского эклогита-гнейсового комплекса повторяются в массивах Молданубской зоны Центрально-Евро-

пейского пояса. Здесь оно всегда начиналось с низкоградиентных процессов, захвативших лишь лептинит-ам^иболитовые толщи. Метаморфизм достигал субфации эклогитов (эклогито-пиригарнитовой фации), проходил при тангенциальном сжатии и антидромном магматизме, указывающем на углубление очагов магмогенерации. Региональный метаморфизм проявился позднее одновременно с внедрением глубинных магм. Он был ознаменован переходом к пиригарнитам и гра-нат-двупироксеновым гранулитам, составляющим изобарическую зональность. Смена состояний шла через термическую аномалию к сильному разогреву структур. Во второй период метаморфизм и деформации наложились не только на весь объем эклогито-гнейсовой ассоциации, но и несли прогрессивные изменения породам складчатого обрамления, где резко возросла степень геотермической дифференцированно сти. В высоко- и умеренноградиентных режимах проявлялись полимигматизация и гранитообразование, а градиенты Т-Р параметров способствовали аллохимическим превращениям и метасоматозу. В конце периода на стадии надвигообразования имел место окончательный переход к высокоградиентным режимам за счёт спада давления. Относительный разогрев , особенно в верхних сечениях, сохранялся и в третий - завершающий период, когда все эндогенные процессы были связаны со становлением гранитных плутонов при многократной смене вертикальных и горизонтальных движений.

Тот же стиль эндогенных процессов характеризует эклогито--сланцевые комплексы, которые выступают в качестве эквивалента эклогито-гнейсовым в основании некоторых палеозойских складчатых областей. На примере Макбальского поднятия в Северном Тянь-Шане видно, что первый же цикл развития начинался процессами высокого давления (Т = 550°С, Р = 12 кбар) в кварцито-сланцевых горизонтах с телами базитов. Эти условия не распространялись на карбонатно-сланцевые и вулканогенно-сланцевые толщи киргизской серии, которые приняли участие в становлении метаморфической зональности фации альмандиновых амфиболитов лишь на следующем этапе, отделенном дайками метатолеитов. В конце этого этапа,при интенсивных горизонтальных движениях, метаморфические породы разных фаций глубинности оказались тектонически совмещенными по системе надвигов. Внутри пород единой киргизской серии оказывается, таким образом, замаскированно важное структурно-метаморфическое несогласие. Такие же несогласия скрывают и другие суперсерии - зерендинская в Кокчетавском массиве, Флер де Лис на северо-западе Ныофаундлен и др., где эклогиты и другие высокобарические породы в силу тектонизации выглядят чужеродными

фрагментами. В полной мере это относится и к эклогитам глауко-фансланцевых толщ. В максютовском комплексе южного Урала эклоги-ты с составами глиноземистых базальтов рассредоточены среди кварцитов и глаукофановых сланцев, концентрируясь у' поверхности древних надвигов. ГГри этом, аллохтонные толщи метабазитов не содержат эклогитовых парагенезисов. Тектоническое соединение толщ в единый комплекс произошло после раннего метаморфизма высокого давления. Его реликты устанавливаются в телах эклогитов, некоторых кварцитов и сланцев по парагенезисам глаукофан-цоизит--хлоритоидной субфации (Т^500°С, Р & 12 кбар). Синскладчатые преобразования высокобарических пород, совместные с метаморфизмом аллохтонных толщ, проходили в среднетемпературных режимах фации цоизит-глаукофановых апоэклогитов (Т = 450-550°С ; Р = = 9-10 кбар). Смена условий была направлена к празинитовой субфации (за счёт снижения Р до 7-8 кбар и Т до 400°С)и зелено-сланцевой фации. Слабозональный метаморфизм сопровождался развитием крупных лежачих складок, сопряженных с палеозойской историей Сакмарского аллохтона. Как и в макбальском комплексе, эти горизонтальные движения отделяют завершающие процессы неоднократного образования складок, кинк-зон,локальной бластомило-нитизации,катаклаза пород, которые сопровождают интрузии грани-тоидов и метаморфизм низких давлений.

Независимо от возраста и места эклогитовых комплексов в структурах основания высокобарический метаморфизм всегда проявляется первым, как следствие локального снижения геотермического градиента. Ранние процессы глубинного петрогенезиса оказываются сосредоточены у подножья низкоградиентных структур,на участках их насыщения до- и синскладчатыми основными породами. Начавшаяся после этого инверсия градиента температур в сторону его повышения сопровождается общим разогревом структуры и региональным метаморфизмом пород второго периода. На фоне общего спада давления широкие вариации Т-Р параметров сопровождаются вертикальной и латеральной изменчивостью геотермических градиентов. Переработка эклогитовых комплексов ядра структуры продолжается в режимах глубинных фаций, отвечающих нижним уровням вертикальной зональности по давлению. В верхних частях этой же зональности в высокоградиентных режимах происходит прогрессивный метаморфизм супракрустальнмх толщ, не захваченных до этого низкоградиентными процессами. Латеральная зональность мало зависит от давления и определяется температурой, снижающейся в направлении от ядра. В периферических частях такой зональности возможно снижение градиента и повторные высокобарические про-

гч

цессы. Геотермическая неоднородность режимов второго периода отражает возросшую степень дифференцированности структур, когда сформировались главные черты контрастных метаморфических комплексов осевых зон складчатых поясов. Тектоническое смешение контрастных серий сопровождалось надвигообразованием, являющимся частью механизма выхода глубинных комплексов на поверхность. В эт<) же время произошло первое «врастание" эклогитовых комплексов ядра в менее измененные толщи обрамления, часть которых представлена геосинклинальными отложениями складчатых поясов. Завершающий период ознаменован выравниванием геотермических условий и переходом к высокоградиентным режимам. В ходе этого процессы регионально-контактового метаморфизма и плутонизма окончательно спаяли породы кристаллического основания и фанерозойского складчатого чехла.

При формировании эклогитовых комплексов постоянно наблюдается несоответствие литолого-стратиграфических границ и структурно-метаморфических зон. Оно усугубляется непрерывно-прерывистым продвижением фронта эндогенных процессов, которые с каждым новым циклом все более проникают в перекрывающие отложения складчатого обращения. При этом, массивы приобретают зональное строение,подчеркнутое распределением эндогенных парагенезисов одного из трёх периодов развития или их сочетаниями. Зональность возникает как результат единой и направленной последовательности процессов. Её становление было длительным и отличалось дискретной сменой эндогенных режимов. Породы высокого давления в основании таких зональных серий часто контролируют месторождения ювелирного сырья. Особого внимания заслуживает то, что систематически отмечаются рудопроявления золота во втором структурном ярусе.

ГЛАВА 5. НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ НИЗКОГРАДИЕНТНЫХ МОБИЛЬНЫХ ПОЯСОВ ДОКЕМБРИЯ

Гранулито-базитовые и эклогитовые комплексы характеризуют линейные структуры раннего и позднего докембрия, которые разделяли блоки гетерогенной коры и удерживали тенденцию к длительной тектонической активности при возобновлении низкоградиентных процессов. В эволюции высокобарических комплексов каждый цикл проходил примерно на той же глубине, аде завершался предшествующий. То есть, затухание активности означало лишь временной покой до наступления нового импульса процессов. Усложняя старые эндогенные парагенезисы, он приводил к прогрессивным изменениям и созданию собственной вещественной ассоциации- верхних частей разреза. В результате, на различных уровнях глубинности проявлялись дискретные

и сопряженные явления: в инфраструктуре они были выражены сменой эндогенных режимов, в супраструктуре - появлением разновозрастных метаморфических серий, наращивающих разрез.

Эволюция инфраструктуры низкоградиентных поясов проходит под знаком направленного изменения геотермических состояний. Эндогенная история представлена тремя неразрывносвязанными перио-' дами. Их вещественным выражением являются вертикальные ряды разновозрастных формаций» которые создают типовые особенности разреза низкоградиентных мобильных поясов. На разных сечениях этих структур эадогенные процессы - с одной стороны, и седиментацион-ные - с другой, протекают синхронно и взаимозависимо. Низкоградиентные режимы обычно нпорождают" глубинные магмы и инициальный вулканизм в толщах верхнего яруса. Высокоградиентные "режимы, наоборот, подготавливают условия для будущей кластогенной седиментации и малоглубинных магм. Со своей стороны, вещественный состав толщ влияет на характер движений, а, следовательно, и на градиент температур при наложенных циклах развития. Эта сопряженность процессов приводит к тому, что связь эндогенных режимов трёх периодов развития создает фориационное единство пород всего вертикального разреза. Продолжительность, дискретность, направленность и сопряженность процессов разных уровней глубинности -все эти признаки позволяют рассматривать низкоградиентные структуры в качестве наиболее мобильных поясов сквозного развития среди тех, что были свойственны докембрийской литосфере.

Наряду с этим, анализ трендов геотермической эволюции показывает» что достижение и прохождение глубинных состояний комплексами низкоградиентных структур раннего и позднего докембрия было различным. Гранулито-базитовые комплексы входят в эти режимы» минуя высокоградиентные. В дальнейшем они развиваются при снижении величины градиента за счёт температуры» при почти неизменных значениях давления. В эклогитовых комплексах все ранние процессы связаны с низкоградиентными режимами. После достижения максимальных давлений они эволюционируют в сторону высокоградиентных режимов, сначала за счёт преимущественного спада давления, а затем при равномерном снижении Т-Р параметров. Смена геотермических состояний отражает трансформацию импульса тектонической активности из мантии в пределы коры. Геотермические различия указывают на то, что тепловые, механические и другие преобразования должны также иметь существенные отличия. Это подтверждается полученными данными о вещественных, структурных, петро-генетических, эволюционных и других особенностях гранулито-ба-зитовых и эклогитовых комплексов. Они свидетельствуют, что раз-

штие низкоградиентных структур раннего и позднего докембрия шло ) тектонических условиях, отличных друг от друга.

Презде всего, это проявляется в динамике разогрева структур, 'азвитие гранулито-базитовых комплексов показывает, что в ранний 1ериод при общем высоком разогреве вещества, когда изменения тем-гературы с глубиной крайне незначительны, нижние сечения коры !ыли относительно перегреты. В случае эклогитовых комплексов разогрев корового вещества проходил через стадию термальной анома-[ии, после чего имел место резкий разогрев, особенно в нижних зечениях структур. Второй период характеризуется горячим состоящем коры. В структурах раннего докембрия в более разогретом состоянии находятся нижние сечения, на что указывает пологий наклон линии геотермического градиента к оси Т. В структурах позднего докембрия характер метаморфической зональности второго периода свидетельствует о сильном разогреве верхних сечений и ох-наждении нижних уровней. Завершающие процессы в гранулито-бази-товых комплексах имеют место при относительно холодном состоянии корового вещества и зарождении нового импульса плавления мантии. Массивы же основания складчатых поясов проходят свой завершающий период в условиях остаточного разогрева верхних сечений коры и колодного состояния мантии.

Эндогенные режимы трёх периодов направленного развития отвечают ритму энергетических состояний (по В.В.Белоусову) при трансформации импульса активности в литосфере. В раннем докембрии изначально высокий разогрев всей структуры в дальнейшем постоянно сопровождается относительно перегретым состоянием её нижних сечений. Все имеющиеся данные показывают, что развитие шло при возрастающей магматической базификации, а геотермические условия в глубинных сечениях определялись процессами кристаллизации расплавов. Низкоградиентные режимы возникали как результат нарушения изостазии при наращивании нижней коры за счёт большого объема глубинных известково-щелочных магм. Ритм смены эндогенных состояний эклогитовых комплексов находится в полном соответствии с концепцией 3-х стадийного развития Дж.Дьюи и Дж.Берда, которые объяснили многие особенности строения геосинклинальных систем с позиции неомобилизма. В случае справедливости их модели, а также выполненных автором геотермических реконструкций кристаллического основания молодых складчатых поясов, можно сделать вывод, что с конца раннего протерозоя началось проявление механизмов тектоники плит.

Независимо от геодинамических факторов, формирование коры низкоградиентных мобильных поясов докембрия связано с 3-х ста-

дийной геотермической эволюцией на протяжении одного длительного и дискретного мегаритма тектонической активности. Это отражается формационным единством вещественных, структурных, петроге-нетических и минерагенических характеристик вертикального разреза, который повторяется в однотипных низкоградиентных поясах разных континентов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Начиная с раннего докембрия, тектоническая и геотермическая дифференциация земной коры сопровождается поступательным зарождением протяженных линейных структур, полициклическое развитие которых длительное время осуществлялось при пониженных reo термических градиентах. Направленность эндогенных процессов сопровождалась становлением вертикальных разрезов разновозрастных комплексов,среди которых развиты ассоциации породы высокого давления. В раннем докембрии к ним относятся высокобарические гра-нулито-базитовые комплексы. Разрезы протерозойских структур начинаются эклогито-гнейсовыми и/или эклогито-сланцевыми комплексами, а рифейских - эклогито-глаукофансланцевыми.

2. Высокобарические фации регионального метаморфизма отвечают условияи нижних сечений коры, где формируются парагенезисы типовых плутоно-метаморфогенных формаций мобильных поясов. Они включают фемические гранулиты высокого давления, эклогиты, гранатовые лерцолиты, пиригарниты, гранатиты, изофациальные с другими породами комплексов.

3. Гранулито-базитовые комплексы высокого давления инфраструктуры перикратонных областей контролируются зонами сочленения геоблоков, различающихся степенью фемичности. Являясь поли-хронными образованиями, они возникают при неоднократном возобновлении основного магматизма и метаморфизма гранулитовой фации, эволюция которою направлена от высоко- к низкоградиентным режимам. Их типовой ассоциацией являются породы габбро-анортозит--эндербит-чарнокитового ряда, тектонически совмещенные с мета-базитами верхних структурных ярусов.

Эклогитовые комплексы характерны для структур основания складчатых областей фанерозоя, где их появление происходит в порядке снижения геотермического градиента. Эндогенные процессы начинаются при локальном снижении градиента температур. Эти режимы сменяются контрастными, отражающими возрастание тектонической дифференцироваяности области. Развитие комплексов отвечает подготовительному периоду reoсинклинальных процессов.

5. Пониженные геотермические градиенты приурочены к л.иней-

иым структурам вдоль раздела неоднородностей коры. Их развитие является непрерывно-прерывистым при взаимной обусловленности гео-югических явлений разных глубин. Необратимая последовательность эндогенных процессов в инфраструктуре и образование разновозрастных толщ в разрезе супраструктуры выступают как сопряженные явления. Они опосредованы динамикой длительного и дискретного 3-х стадийного тектонического развития.

6. Полициклическое развитие низкоградиентных мобильных поясов сопровождается расслоенностью коры с зональным распределени-эм рудопроявлений. В основании структур сосредоточены промышленные концентрации полезных ископаемых в виде ал юмо силикатных и экисных соединений. Верхние ярусы специализированы на разнообразные сульфидные рудопроявления.

7. Низкие геотермические градиенты могут быть вызваны различными динамическими механизмами. В раннедокембрийских поясах они реализуются по мере разрастания нижних сечений коры за счет глубинных фракционатов мантийного плавления с последующим увеличением скорости нисходящих движений. При формировании различных типов эклогитовых комплексов осевых зон молодых складчатых поясов проявлялись механизмы тектоники плит.

Список основных работ автора, опубликованных по теме диссертации

1. Метаморфические комплексы и пояса Восточной части Балтийского

щита. В кн.: Метаморфические пояса СССР. Л., Наука, 1971. Соавторы В.А.Глебовицкий» Г.М.Другова, Л.А.Прияткина.

2. Некоторые закономерности эволюции процессов метаморфизма киа-

нит-силлиманитового типа. В кн.: Метаморфические пояса СССР, Л. Наука, 1971.

3. Основные закономерности в эволюции метаморфических поясов. В

кн.: Обзорные карты и общие проблемы метаморфизма, 1972. Соавторы К.О.Кратц, В.А.Глебовицкий, А.Н.Неелов, Г.М.Другова и др.

Метаморфизм кианит-силлиманитового типа и сульфидное орудене-ние. Л. Наука. Соавтор С.И.Турченко.

5. Метаморфические пояса СССР, Л. 1975. Соавторы К.О.Кратц,

В. А.Глебовицкий и др.

6. Роль горизонтальных движений в развитии докембрийских комплек-

сов Юго-Западного Памира. ДАН СССР, т.222, № 2, 1975.

7. Некоторые проблемы петрологии процессов метаморфизма в свете

основных положений термодинамики негидросгатичесного поля.

В кн.: Термодинамический режим метаморфизма, 1976. Соавторы В.А.Глебовицкий, В.Б.Дагелайский.

8. Метаморфизм докембрия и тектоника плит. В кн.: Термодинамиче-

ский режим метаморфизма. Л., Наука, 1976. Соавторы В.А.Глебовицкий, Л.А.Прияткина.

9. Эволюция метаморфизма в фундаменте фанерозойских складчатых

областей. В кн.: Термодинамический режим метаморфизма. Л., Наука, 1976. Соавторы Г.М.Другова, И.С.Седова, Ю.В.Миллер.

10. Термо- и барометрия метаморфических пород. Л., Наука, 1977.

Соавторы В.А.Глебовицкий,Л.П.Никитина,Г.М.Другова и др.

11. Разработка структурно-возрастных шкал метаморфических комп-

лексов на основании закономерностей рассеивания структурных элементов и климатического плана деформаций. В кн.: Принципы и методы изучения структурной эволюции. Л.,Наука, 1978.

12. Анализ последовательности развития структурных форм и эволю-

ции полиметаморфизма комплексов фундамента фанерозойских складчатых областей. Геотектоника № 3, 1978.

13. Ранние этапы эволюции метаморфизма в подвижных областях. В

кн.: Цикличность и направленность процессов регионального метаморфизма. Л., Наука, 1978. Соавтор Л.А.Прияткина.

14. Особенности эндогенного режима при формировании и эволюции

эклогито-гнейсовых комплексов. В кн.: Процессы глубинного петрогенезиса и ыинерагении в докембрии СССР. Л.,Наука,1979

15. Основные закономерности тектонической локализации контраст-

ных термодинамических режимов метаморфизма в докембрии. В кн.: Метаморфизм раннего докембрия. 1980. Соавторы В.А.Глебовицкий, Г.М.Другова, Л.А.Прияткина.

16. Ниэкоградиентные эндогенные режимы в докембрии. В кн.: Гео--

термометры палеотемпературных градиентов. М., Наука, 1981. Соавтор Л.А.Прияткина.

17. Высокобарические комплексы докеыЗрия в складчатых поясах

фанерозоя. Л., Наука, 1982.

18. Принципы и методы расчленения кристаллических образований

в фанерозойских складчатых областях. В кн.: Докембрий фанерозойских складчатых областей. 1982. Соавторы К.О.Кратц, Ф.П.Митрофанов, И.К.Козаков.

19. Об эволюции кристаллического основания Центрально-Европей-

ского пояса герцинид. В кн.: Докембрий фанерозойских складчатых областей. Т.1. 1982.

20. Эндогенная эволюция структурно-вещественных комплексов со-

членения алданвд и становид. Л., Наука, 1983. Соавторы Н.Н.Красников, А.П.Семенов.

21. Тектонические и петрологические аспекты полиметаморфизма

кристалличес:сого основания складчатых областей фанерозоя. В кн.: Метаморфическая зональность и метаморфические комплексы. М., Наука, 1983.

22. Палеогеотермический и тектонический режим формирования высо-

кобарических комплексов. В кн.: Палеотермия и палеотемпера-тура. 1984.

23. Проблемы архея в фанерозойских складчатых поясах Евразии.

Тезисы доклада 27 МПС, 1984. Соавторы Ф.П.^трофанов, В.Я.Хильтова, И.К.Козаков.

24. Серые гнейсы Алданского массива и его обрамления, геологиче-

ское положение, ассоциации, петрогенезис. В кн.: Природные ассоциации серых гнейсов архея. Л., Наука, 1984. Соавторы К.О.Кратц, В.М.Шемякин.

25. Гранулитовые комплексы Становой складчатой области. В кн.:

Ранний докембрий Алданского массива и его обращения, 1985. Соавторы А.П.Семенов, В.Н.Верхало-Узкий.

26. Типы эндогенных режимов в геоструктурах докембрия. В кн.:

Эндогенные режимы раннего докембрия. 1985. Соавторы В.А.Гле-бовицкий, Г.М.Другова.

27. Проблемы эндогенных режимов в земной коре. В кн.: Эндогенные

режимы раннего докембрия. 1985. Соавторы В.А.Глебовицкий, Ф.П.Митрофанов.

28. Тектоническая и палеотермическая дифференциация раннедокемб-

рийской литосферы. В кн.: Проблемы эволюции докембрийской литосферы, 1986. Соавтор К.О.Кратц.

29. Эволюция и динамика высокобарических эндогенных режимов в

геоструктурах докембрия. В кн.: Проблемы эволюции докембрийской литосферы. 1986.

30. Становой мегаблок. В кн.: Эволюция раннедокембрийской лито-

сферы Алдано-Олекмо-Станового региона, 1987. Соавторы В.А.Глебовицкий, В.М.Кастрыкина и др.

31. Джугджуро-Становая складчатая область. В кн.: Докембрийская

история СССР, 1988.

Бесплатно

Подписано к печати 17.05. 88 . I'- 42606. Формат 60x90 1/16. Бумага офсетная I. Печать офсетная. Усл.печ.л. 2. Уся.кр.-от. 2. Уч.-изд. л. 1.94. Тираж 100. Тип.зак. I 446 Бе сплатно

Ордена Трудового Красного Знамени издательство "Наука". Ленинградское отделение.

199034, Ленинград, В-34, Менделеевская лин., I.

Ордена Трудового Красного Знамени Первая типография

издательства "Наука".

199034, Ленинград, В-34, 9 линия, 12.