Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Кислые вулканиты севера Урала

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Кислые вулканиты севера Урала"

российская академия наук

уральское отделение р Г С л п коми научный центр институт геологии _ 1 Мдр ^

На правах рукописи

СОБОЛЕВА Анна Алексеевна

КИСЛЫЕ ВУЛКАНИТЫ СЕВЕРА УРАЛА

Специальность 04.00.08 - Петрология, вулканология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Сыктывкар - 2000

Работа выполнена в Институте геологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук.

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Л.В.Махлаев

Официальные оппоненты: доктор геолого-минсралогических наук,

С.А.Куренков (ГИН РАН, г.Москва), доктор геолого-минералогических наук, профессор БЛ.Голдин (Институт химии Коми НЦ УрО РАН, г.Сыктывкар)

Ведущее предприятие - Уральская горно-геологическая академия,

г.Екатеринбург

Защита состоится 21 марта 2000 года в 9 часов 30 минут на заседании специализированного совета К,200.21.01 по петрологии, вулканологии в Институте геологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук по адресу: 167982, ГСП-2, г.Сыктывкар, ул. Первомайская, 54.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Коми научного центра УрО РАН.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять но адресу: 167982, ГСП-2, г.Сыктывкар, ул.Первомайская, 54, Институт геологии Коми НЦ УрО РАН.

Автореферат разослан 19 февраля 2000 года.

Ученый секретарь

специализированного совета /,' /7

кандидат геолого-минералогическихнаук г//, Л.Н.Андреичева

Я) 3 42 - ¿Г с?

о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Вулканиты кислого состава широко развиты на Приполярном Урале в его осевой зоне, где их объемы соизмеримы с объемами гранитов. Несмотря на относительно высокий уровень изученности района, который базируется на неоднократно проводившихся перекрывающих друг друга геолого-съемочных работах разного масштаба, вплоть до 1:50 ООО, а также на многочисленных тематических исследованиях, включая и целенаправленное изучение проявлений магматизма, многие вопросы остались неразрешенными. До сих пор существуют разногласия по поводу происхождения кислых вулканитов, их возраста, тектонической позиции, соотношения с гранигоидами. Требует существенного дополнения и геохимическая характеристика этих образований.

Цель работы. Установление генезиса кислых вулканитов и их соотношения с родственными плутшштами Приполярного Урала.

Основные задачи. При проведении исследованийрешались следующие задачи:

1. Выявление главных особенностей геологического положения кислых вулканитов и определение их места в развитии региона.

2. Изучение основных особенностей структуры и состава кислых вулканитов.

3. Исследование соотношений вулканитов и плута гитов грашггоидного ряда.

Научная новизна. В работе с разной степенью детальности охарактеризованы несколько полей развития кислых вулканитов на Приполярном Урале - Малдинское, Лемвинское, Тынаготское, Лапча-вожское, - и на основе петрографических и геохимических критериев установлена их комагматичность соответствующим гранитоидным массивам. Риолиты расчленены на структурные разновидности, соответствующие, по всей вероятности, разным вулканическим фациям. Выявлено трехчленное строение риолит-гранигных вулкано-плутонических ассоциацийПриполярного Урала, включающих образования вулканической, субвулканической и плутонической фаций, подобное описанному Е.К.Усгиевым в Охотско-Чукотском вулканическом поясе. Генезис кислых вулканитов рассмотрен как результат предрифтовой активизации восточной окраины Печорской плиты.

Практическая ценность работы состоит в том, что геологические, петрографические и геохимические особенности

кислых вулканитов могут служить основой для их фациального расчленения, необходимого при картировочных работах и составлении легенды, которое может оказаться немаловажным и при металлогенических прогнозах, особенно для элементов, избирательно накапливающихся в вулканитах эффузивной или субвулканической фации.

Фактический материал. В основу диссертации положены материалы, собранные в период с 1987 по 1998 годы. В работе использованы результаты следующих анализов: химического силикатного (70), рентгено-флюоресцентного (квантометрического) силикатного (97), количественного спектрального (143), инструментального нейтропио-активационного (82), масс-спектро-мегрического (изотопы Rb и Sr) (20), микрозондового (52), а также определения абсолютного возраста пород Rb-Sr изохронным методом (20) и определения возраста цирконов методом термоионной эмиссии свинца (9). Анализы были выполнены в Институте геологии КНЦ УрО РАН и ГЕОХИ РАН (нейтронно-активационный анализ). Изучено более 300 прозрачных шлифов, 70 монофракций минералов. При работе использован материал геолого-съемочных работ Воркутинской геолого-поисковой экспедиции АО "Полярноуралгеология", материалы научных отчетов ИГ КНЦ УрО РАН и многочисленных публикаций, характеризующих в той или иной степени геологическое строение района и прежде всего особенности проявлений магматизма.

Апробация работы. Основные положения диссертации опубликованы в 29 работах, из которых 5 статей и 1 брошюра. Доклады представлены на II Всесоюзном совещании по теории минералогии (Сыктывкар, 1991 г.), I, Ш-Vm научных конференциях "Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента" (Сыктывкар, 1992,1994- 1999 гг..), I Всероссийском петрографическом совещании "Магматизм и геодинамика" (Уфа, 1995 г.), Всероссийском совещании "Геология и минералогия докембрия Северо-Востока Европейской платформы и Севера Урала" (Сыктывкар, 1996 г.), 30-м Международном геологическом конгрессе (Китай, 1996 г.), Всероссийском совещании "Гранитоидные вулкано-плутонические ассоциации" (Сыктывкар, 1997 г.), Всероссийском совещании "Магматизм, метаморфизм и глубинное строение Урала" (Екатеринбург,

1997 г.), Всероссийской конференции "Золото, платина и алмазы Республики Коми и сопредельных регионов" (Сыктывкар, 1998 г.). Международной конференции "Проблемы генезиса магматических и метаморфических пород" (Санкт-Петербург, 1998 г.), XIII Геологическом съезде Республики Коми (Сыктывкар, 1999 г.), Научной конференции "Чтения памяти П.И.Чирвинского" (Пермь, 1999 г.), Международном семинаре Европроба (Сыктывкар, 1999 г.), Международной научной конференции "Чтения А.Ы.Заварицкого" (Екатеринбург. 1999 г.). Материалы изложены в трех научных фондовых отчетах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения. Содержит 106 страниц машинописного текста, 70 рисунков, 15 таблиц, список использованной литературы, включающий 135 наименований, и приложение, состоящее из 32 таблиц.

Работа выполнена в процессе очного обучения в аспирантуре ИГ КНЦ УрО РАН и дальнейших исследований под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Л.В. Махлаева и согласуется с программой научных исследований института, являясь разделом госбюджетной темы 3.1.3.2, № госрегистрации 01.9.50000208, "Вулкано-плутопические, метаморфические и гидротермальные комплексы эвгеосинклинальной зоны Полярного Урала и прилегающих территорий". В основу работы положены материалы личпых исследований автора.

Автор выражает искреннюю благодарность академику Н.П.Юшкину, докторам геолого-минералогических работ Л.В.Махлаеву, Я.Э.Юдовичу, А.М.Пыстину, кандидатам геолого-минералогических наук В.И.Мизину, В.И.Силаеву, Е.П.Калинипу, Д.Н.Ремизову, О.В.Удоратиной, И.И.Голубевой за помощь и содействие в работе над диссертацией. Автор глубоко признателен В.А.Капитановой, К.В.Куликовой, Д.Б.Соболеву, О.И.Пель-меговой, Н.А.Чернепко, Э.ИЛПиповой и Н.С.Дорохову за участие в техническом оформлении диссертации, а также коллективам химико-аналитической группы и шлифовальной мастерской.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Рассматриваемый район расположен на севере Приполярного - юге Полярного Урала в зоне сочленения меридиональных и северо-восточных структур.

Древние позднедокембрийские-кембрийские кислые вулканиты и гранитоиды выходят на поверхность в пределах Центральноуральской мегазоны, образуя прерывистую субмеридиональную цепочку.

Кислые вулканиты в работе рассматриваются в постоянной связи с гранитоидами как части единой целой системы. Выделение гранитоидных вулкано-илутогшческих ассоциаций на севере Урала в настоящее время является практически общепризнанным, хотя остаются разногласия относительно возраста и геодиыамической обстановки их формирования.

Изучение геологии Приполярного Урала началось в 20-х годах А.Н.Алешковым и было продолжено работами Н.А.Сирина, К.А.Львова, К.Г.Войновского-Кригера, В.В.Меннера, М.Е.Раабен и др. Дальнейшие исследования осуществлялись в двух направлениях -проводилась планомерная геологическая съемка 1:200 ООО, а затем 1:50 ООО масштаба, и параллельно велись тематические исследования, касающиеся металлогении, геохимии, магматизма и метаморфизма.

Вопросам гранитоидного магматизма было уделено особое внимание. Еще Н.А.Сириным было отмечено существование латеральной зональности в распределении гранитоидных массивов севера Урала. Он выделил 3 полосы гранитов - Западную, Центральную и Восточную и отнес все граниты к кембрию. М.В.Фишман впервые получил радиоизотопный возраст гранитов и пришел к выводу об их полихронностн, выделив три этапа магматизма - добайкальский, байкальский и каледоно-герцинский (Фшпман и др., 1969 и др.). В то же время Е.П.Калшшн на основе летрохимических и геохимических данных и анализа комплекса акцессорных минералов считал все гранитоиды одновозрастными позднедокембрийскими. Им была обоснована на имеющемся материале комагматичиость гранитоидов и кислых эффузивов и выявлена их геохимическая специализация. По результатам приближенно-количественного анализа были посчитаны региональные кларки гранитоидов и риолитов (Калинин, 1995 и др.). ИЛ.Лучинин объединил риолиты и граниты севера Урала в единый вулкано-

плутонический пояс (Лучишш, 1968 и др.). Б.А.Голдиным была дала характеристика вулканических комплексов Центральноуральской мегазоны, определена их формашгошгая принадлежность, совместно с В.Н.Пучковьш определена позиция венд-раинепалеозойских риолит-гранитных ассоциаций как рифтогенных (Вулканические., 1973, Голдин и др., 1999 и др.).

В 1981 году Б.А.Голдин, Е.П.Калинин и В.Н.Пучков выделили генетические типы грашггоидов западного склона и определили закономерности их размещения: гранитные массивы восточной полосы опи считали более глубинными, водными по Г.Б.Ферштатеру, а западной полосы - приповерхностными, маловодными, входящими в вулкано-плутонические ассоциации. В 1988 году эта идея нашла развитие в работах Л.В.Махлаева. Он, следуя модели Чаппела, разделил все грапитоиды севера Урала на I и А типы, различающиеся составом субстрата.

Характеристике магматизма изучаемого района в последние годы посвящены также работы С.Г.Червяковского, Е.Н.Волчек, В.А.Душина. К.Н.Котова, И.А.Петровой, В.П.Водолазской, А.М.Пыстина, И.И.Голубевой и многих других.

Дальнейшее изложение материала и выводов диссертации дается нами по защищаемым положениям.

Первое защищаемое положение:

Кислые вулканиты Приполярного Урала генетически связаны с гранитоидами сальнерско-манъхамбовского комплекса и образуют с ними вулкано-плутонкческие ассоциации.

Кислые вулканиты севера Урала пространственно связаны с массивами гранитопдов нерасчлененпого сальнерско-манъхамбовского комплекса. Тела вулканитов залегают в обрамлении гранитных массивов. Риолиты известны в северном обрамлении Лемвинского массива, к северо-западу от Малдинского массива и к запад)' от Тынаготского массива. Вулканиты кислого-среднего состава слагают юго-восточное обрамление Лапчавожского массива.

Риолиты рассматриваемых ассоциаций имеют сходный минеральный состав. Вкрапленники в них представлены калиевым полевым шпатом (бывшим санидином), кварцем и реже - измененным плагиоклазом. Основные акцессорные минералы - титанит, циркон, алланиг, апатит.

Для основной массы характерны микропойкилобластовая, микро-сферолитовая и микролепидогранобластовая структуры перекристаллизации. Порфировые андезидациты Лапчавожской ассоциации содержат 15-30 об.% вкрапленников измененного плагиоклаза, кварца, редких зерен калиевого полевого пшата и псевдоморфоз комплекса вторичных минералов по роговой обменке и клинопироксену. Акцессорные минералы представлены титанитом, цирконом и апатитом. Структура основной массы микролепидогранобластовая. Породы ассоциаций метаморфизованы до уровня фации зеленых сланцев.

Риолиты, ассоциирующие с гранитными массивами, сравнительно однообразны. Во всех рассматриваемых ассоциациях (Лемвинской, Малдинской и Тынаготской) распространены два типа риолитов -редкопорфировые и обильнопорфировые, различающиеся количеством вкрапленников - 1-10 об.% и 20-50 об% соответственно. Разное содержание вкрапленников может быть связано с различными термодинамическими условиями формирования риолитов. Не исключено, что это условия формирования разных фаций вулканитов -эффузивной и субвулканической. Это предположение подтверждается для пород Малдинской ассоциации. На хребте Малдынырд существование эффузивной фации доказывается тесной ассоциацией редкопорфировых риолитов с пирокластическими породами. Обильнопорфировыми же риолитами здесь сложена гигантская однородная Малдянская субинтрузия.

В других ассоциациях доказать, что редкопорфировые риолиты относятся к эффузивной фации, труднее или невозможно, так как не сохранилось свидетельств этого - четких границ потоков, прослоев туфов. В Лемвинской ассоциации присутствуют лавобрекчии, по условия их формирования неясны. В Тынаготской ассоциации выходы риолитов небольшие, согласные и имеют линзовидную форму. Из-за плохой обнаженности и сильных метаморфических изменений установить фации здесь также не удается. Для этих ассоциаций принимаем, что существование двух типов риолитов связано с разной глубиной становления, и выделение фаций производится условно, по аналогии с Малдинской ассоциацией.

Все рассмотренные ассоциации имеют близкий возраст формирования. Верхняя граница возраста ассоциаций определяется как поздний кембрий на основании находок гальки кислых вулканитов и гранитоидов в груботерригенных отложениях алькесвожской толщи,

имеющей возраст поздний кембрий-рашшй ордовик и тельпосской и погурейской свит раннего ордовика.

Нижняя граница возраста формирования ассоциаций - это время формирования самых ранних их членов - эффузивных вулканитов. Они относятся к саблегорской свите венда-кембрия и ее возрастным аналогам - маньинской и кокпельской свитам.

Цифры абсолютного возраста не противоречат геологическим данным. Существующий диапазон датировок велик - от 650 до 200 млн лет, но лишь древнейшие из лих -венд-кембрийские - отвечают геологическому возрасту формирования пород. Более молодые палеозойские датировки, видимо, отражают этапы регионального метаморфизма.

По нашим образцам риолигов и гранитов Лемвинской и Малдинской ассоциаций В.Л.Андреичевым методом термоионной эмиссии свинца получен кембрийский возраст цирконов, соответствующий, вероятно, времени кристаллизации пород. Возраст цирконов то пород Лапчавожской ассоциации получился более древний - вендский, но ЭД>8г датировки дают для этих пород изохрону, которая соответствует поздпекембрийскому возрасту (табл.1). Цирконы из гранитов Лемвинского и Малдинского массивов имеют немного более древний возраст, чем цирконы го соответствующих им риолигов. Это противоречие возникло, вероятно, из-за возможного сохранения в ядрах гранитных цирконов более древних затравок. В риолитах же, как более высокотемпературных породах, меньше вероятность сохранения реликтов субстрата, и их цирконы будут точнее отражать возраст кристаллизации пород.

При рассмотрении геохимии каждой грашггоидной ассоциации обращают на себя внимание две закономерности: с одной стороны геохимическое сходство вулканитов и плутонитов, а с другой стороны их комплементарность, связанная с тем, что вулканиты и плутониты возникли на разных этапах жизни эволюционирующего магматического очага.

Для риолит-гранитных ассоциаций характерен более кислый состав вулканитов по сравнению с гранитами, меньшая (в Тынаготской и Лемвинской ассоциациях) или примерно равная (в Малдинской ассоциации) щелочность (рис. 1). Риолшы отличаются более выраженным калиевым уклоном и большей железистостыо при более высокой степени окислешюсти железа. Отмеченные закономерности, а также пониженное содержание Са, А1 и в риолитах по сравнепию с гранитами, характерны для дифференциационных серий, то есть риолигы являются более высоко

Таблица 1

Результаты радиоизотопного датирования пород гранитоидных вулкано-плутонических ассоциаций

Исследуемый объект, местонахождение Возраст, млн лег Метод датирования

Цирконы из гранита Малдинский массив 584+9 Термоионная эмиссия свинца

Цирконы из редкопор-фирового риолита, северное обрамление Малдин-ского массива 516+19 — « —

Цирконы из обильнопор- фирового риолита — « — 519+17 - « -

Цирконы из гранита, Лемвинский массив 530+20 - 564+6 - « -

Цирконы из обилыюпор-фирового риолита, северное обрамление Лемвин-ского массива 526+7 - « -

Гранитоиды, Лапчавожский массив 513+9 ЯЬ-Бг

Вулканиты,обрамление Лапчавожского массива 535+10 ЯЬ-Яг

Цирконы из кварцевого диорита, Лапчавожский массив 632+7 Термоионная эмиссия свинца

Цирконы из андезидаци-та, обрамление Лапчавожского массива 695+19 Термоионная эмиссия свинца

Примечание. Определения выполнены В.Л.Андреичевым в ИГ Коми НЦ УрО РАН.

фракционированными членами системы. По содержанию псгрогенных элементов редкопорфировые и обильнопорфировые риолиты практически не различаются, что можно рассматривать как свидетельство единства магматического очага и очень близкого времени формирования.

Вулканиты непрерывной Лапчавожской ассоциации, наоборот, более основные, чем соответствующие им плутошпы и содержат больше Са, 1У% А1. Но при этом они, как и вулканиты риолит-гранитпых ассоциаций, характеризуются более высокой щелочностью, более сильным калиевым уклоном, повышенной железистосгью и более высокой окислешюстью железа по сравнению с гранитоидами. Составы вулканитов и гранитоидов

в г

♦ I О 2 Аз— 4 И5 *6 +7 Х8 □ 9

Тл . Ч тт_---------------/Т Г л I /"Л\___ТТ___________„а Л

I ПС. I . ЦУ1Л1 рймма I а2У~>) АЛЛ .; И.Л1 (1 ш IV. (1 т«лд«ии.дин

Тынапггской (в) и Лапчавожской (г) ассоциаций. 1 - редко- и 2 - обильнопорфировые риолиты, 3 - дацигы, 4 - андезидацигы, 5 - андезиты, 6 - авдезибазальты, 7 - граниты, 8 - гранодиориты, 9 - кварцевые диориты. Щ, СЩ, Н - поля щелочных, субщелочных пород и пород нормальной щелочности.

Лапчавожской ассоциации образуют длинный плавный ряд дифференциации.

Геохимическая специализация вулканитов и соответствующих им плутонитов близка, но распределение элементов-примесей также

неодинаково: риолиты обычно обогащены по сравнению с гранитами комплексом центробежных и дефицитно-центробежных элементов - У, 2г, Ш". 1ШЕ, Ая, БЬ. Вулканиты непрерьшной Лапчавожской ассоциации, кроме этих элементов, обогащены еще V, Сг, №, Со, Си, РЬ, Бс, 2п, Сэ, и.

Вулканиты и гранитоиды в составе отдельных ассоциаций характеризуются сходной тенденцией распределения РЗЭ (рис.2). При этом в риолит-грашгшых ассоциациях относительно обогащены редкими землями более кислые члены - рисшиты, и особенно их редкопорфировые разности. В породах непрерывной Лапчавожской ассоциации отмечается отрицательная корреляция концентрации лантаноидов с содержанием 8Ю2, что связано с увеличением содержания аллашпа и титанита в более основных породах.

1000 г

Рис.2. Нормированное по хондриту распределение РЗЭ в породах гранитоидных ассоциаций (средине составы). 1 -рнолигы, 2 - граниты, Лемвннскоп ассоциации; 3 - риолиты, 4 - граниты Малдинской ассоциации; 5 - риолигы, 6 -грашггы Тынаготской ассоциации; 7 - аццези-дацпты, 8 - гранодио-риты Лапчавожской ассоциации.

Таким образом, для ассоциаций кислых вулканитов и гранигоидов севера Урала характерно:

1. Пространственная сопряженность.

2. Трехчлашое (Лроениеришиг-гранштк ассюц^

и обвдьнопорфировые риолшы и граниты.

3. Близкий возраст формирования

4. Геохимическое сходство, с одной стороны, и закономерные отличия, с

другой, связанные с формированием вулканитов и плутонитов на разныхстадиях жизни очага.

Второе защищаемое положение:

Кислые вулканиты, также как и соответствующие гш граннтоиды, разделяются па два типа, различающиеся составам магмообразующего субстрата.

Все рассматриваемые ассоциации можно разделить на два типа: слабо дифференцированные риолиг-гранигные ассоциации, к которым относятся Лемвииская, Малдинская и Тьшаготская, и непрерывную сшшгодиф-ференцировшшую авдезпг-шадсзида1дтг-дащп-дисфш'-грш1од1юрт'-гран!т1>то ассоциацию (Лапчавожскуго).

Эга типы различаются по ряду признаков:

1. По набору пород. Ассоциации первого типа представлены почти исключительно риолигами и гранитами, лишь в Малдинсюй ассоциации присутствует немного риодоцигов. Составы пород очень однородны, с небольшими вариациями. Объемы рису ютов и гранитов соотносятся по-разному. Для второго типа характерен широкий спектр составов -вулканиты представлены даципами, преобладающими андезидацигами, андезитами, плугониты - гранитами, наиболее распространенными гранодиоритами, диоритами. Объемы соагеетсгвующих фаз вулканитов и гранитоидов примерно равны.

2. Геохимически вулканиты немного отличаются от плутонотов в обоих типах, но как было отмечено, для каждого типа характерны свои закономерности, некоторые из которых противоположные.

Каждый тип имеет свой характер распределения редких земель. Для риалиг-граяитных ассоциаций характерно более сильное обогащение как легкими, так и тяжелыми лантаноидами, и выраженный в разной степени дефицит европия. В породах Лапчавожскон ассоциации распределение наклонное, и епропиевый минимум незначительный.

Среди элементов-примесей, содержащихся в надкларковых количествах, можно выделить следующие основные группы:

1. '"Сквозные" элементы, которыми обогащены породы всех

рассматриваемых ассоциаций - Аб, БЬ, ве, Аи, Бп.

2. Элементы, характерные для определенного типа ассоциаций. Для

риолит-грапитных ассоциаций общими элементами являются У, Щ ТЬ, и, ЮБЕ, N1), дая непрерывной андезит-андезидацит-

дацит-диорш--гранодаюрит-гращпнойассопиащш-V, Сг,№, 8с,

\V.Mo.

3. Элементы, которыми обогащены породы отдельных ассоциаций

- С§, Та, Сг, V, Бс, Мо, РЬ, Си, В.

Повышенное содержание элементов первой группы связано, вероятно, с общим флюидным режимом, существовавшим в единой геодинамической обстановке. Элементы третьей группы, по-видимому, отражают частные особенности гракитообразующего субстрата. А повышенное содержание элементов, характеризующих два разных типа ассоциаций, может быть связано с сильным различием субстрата, приводящим к выплавлению разных типов гранитоидов. При этом конечно нельзя исключить и разные механизмы образования расплава. Таким образом, тины ассоциаций различаются и по набору элементов-примесей.

Гранитоиды Приполярного Урала, в том числе и рассматриваемые массивы, были отнесены Л.В.Махлаевым (1988 г.) к А и I типам по классификации Чаппела и Уайта. Граниты Лемвинского и Тьшаготского массивов отнесены им к А-типу, Малдинского - к лейкократовому подтипу 1-типа, гранитоиды Лапчавсокского массива - к 1-типу. Вулканиты рассматриваемых ассоциаций, также как и связанные с ними гранитоиды, отражают особенности субстрата. Риолит-гранитные вулкано-плутонп-ческие ассоциации отнесены нами к А-типу, а непрерывная Лапчавожекая ассоциация - к 1-типу. Отнесение это довольно условное, так как породы рассматриваемых ассоциаций образуют ряд составов от А до I типов (рис.3). Наиболее близки к А-гранитам породы Лемвинской ассоциации, вулканиты и плутониты двух других ассоциации - Малдинской и Тьшаготской - тоже попадают в область А-гранитов, но занимают промежуточное положение между А и лейкократовым I типами. Лапчавожекая ассоциация достаточно четко коррелирует с 1-типом.

1000

N

100 •

и

>

Рис.3. Диаграмма 2х-Ю'Оа/А] для средних составов кислых вулканитов и гранитоидов. А, 1,М-типы граиигов по Чаппелу, остальные обозначения см. рис.2.

1

10

104Са/А|

Таким образом, грапитоидиые вулкано-плутонические ассоциации Приполярного Урала различаются как по набору пород, так и по геохимическим особенностям. Одним из главных факторов различий является, по-видимому, состав субстрата.

Третье защищаемое положение:

Одинаковая геохимическая специализация ассоциаций кислых вулканитов и гранитоидов определяется единым геодинамическим режимом предрифтовой активизации восточной окраины Печорской плиты в позднем докембрии-кембрии.

Рассматриваемые два тгага гранитоидных ассоциаций на севере Урала имеют и общие черты.

1 .Сходпая геологическая обстановка и близкий возраст формирования.

Кислые вулканиты Приполярного Урала стратиграфически занимают единый уровень, входя в состав одновозрастных вецд-кембрийских свит-саблегорской. мапыш-ской и кокпельскон. Радиоизотопные датировки вулканитов и гранитоидов подтверждают этот возраст. Глубина выплавления магмы разных ассоциаций также примерно одинакова и составляет по диаграмме Конди около 30 км (рис.4). 2.0бщая геохимическая специализация обоих типов ассоциаций на Аз.

8Ь, ве, Аи, 8п.

Факт существования двух типов вулкано-плутонических ассоциаций близкого возраста, характеризуюпщхся примерно одинаковой глубиной магмогенерации и имеющих общие геохимические черты приводит к мысли об общем геодинамическом режиме их формирования. Чтобы определить этот режим, воспользуемся следующими фактами:

Бг.^т

Рнс.4. Диаграмма Конди (СопФе, 1973) для средних составов кислых вулканитов и гранитоидов. Условные обозначения см. рис.2.

1. В позднем докембрии на восточной окраине ВЕК осадконакопление

по мнению многих исследователей имело платформенный характер (Пронин, 1971; Иванов, 1979; Баранов, Пелевин, 1982; Клюжина, 1982, и др.)

2. Рассматриваемые кислые вулканиты западного склона севера Урала

образуют с базальтами саблсгорской свиты и ее возрастных аналогов парагенетическую бимодальную ассоциацию, являющуюся индикатором условий растяжения.

3. Базальты этой ассоциации являются континентальными толеитами,

сопоставимыми с базальтами континентальных рифтов.

4. О наземном характере вулканизма свидетельствует краснокаменное

изменение, наблюдаемое в базальтах на хребте Малдынырд и структуры основной массы в редкопорфировых риолитах риолит-гранитных ассоциаций, типичные для наземных пород. Кроме того, на севере Урала в кембрии фиксируется перерыв в осадконакоплении и описана верхлекембрийская кора выветривания, что свидетельствует о существовании поднятия.

Вероятным геодинамическим режимом формирования гранитоидных ВПА был режим предрифтовой активизации, сопровождавшейся кембрийским сводовым поднятием.

Список публикаций по теме duccepmaifuu

1. Соболева A.A. Риодиш Приполярного и южной части Полярного Урала,-Сыкгывкар: Геоприш; 1995.—20 с.

2. Соболева А А., Андреичев В JL Вутчшю-плутоническая ассоциация габбро-топалнт-гранодиорит-граншного состава на Приполярном Урале // Грашйхщдные пулкансъплугонические ассоциации: Тез. докл.- Сыкгавкар-

1997.-С.38-39.

3. Соболева АА. Риолиг-грапгашя вулкано-плутоническая ассоциация на западном склоне севера Урала // Гранитоидные вулкано-плутмшческие ассоциации: Тез. докл.- Сыктывкар -1997.- С. 101-102.

4. Соболева A.A. Риатит-гранигпая ассоциация хребта Тынаготанырд // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральсюэго сегмента: Тез. докл.- Сыктывкар - 1997.-C.146-14S.

5. Соболева A.A. Вулканическая и плутоническая стадии формирования риолиг-гранигаых ассоциаций Приполярного Урала // Проблемы генезиса магматических и метаморфических пород: Тез. докл.- Саикг-Петербург-

1998,-С. 135.

6. Соболева Л.А. Новые данные о вулканитах и гранитах севера Урала // Магматизм и геодинамика - Екатеринбург: УрО РАН, 1998 - С. 108118.

7. Соболева А.А. Базиты контрастной базальт-риолитовой ассоциации хребта Малдынырд // Геология европейского севера России. Сб.4-Сыктывкар,- 1999,- С.48-57 (Тр. Ин-та геологии Коми науч. центра УрО Российской АН; Вып. 103).

8. Соболева А.А. Кислые вулканиты севера Урала, их место в раннепалеозойской грашггощщой вулкано-плутошиеской ассоциации // Геология и минеральные ресурсы европейскох-о северо-востока России: Мат. ХШГеол. съезда Респ. Коми - Сыктывкар -1999.-С. 169171.

9. Soboleva АА. Geodinamic aspects of volcano-plutonic complexes formation in the North of Urals // Timan-Pechora-Polar Urals tectonic évolution: Abstr. of International Workshop. - Syktyvkar.- 1999.-P.73-74.

10. Тарбаев М.Б., Кузнецов C.K., Моралев Г.В., ЛапутинаИ.П., Соболева А. А. Новый золото-палладиевый тип минерализации в Кожимском районе Приполярного Урала//Теология рудных месторождений-М,- 1996.- Т.38.-№1.-С.15-30.

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Соболева, Анна Алексеевна

Введение

1. История изучения кислых вулканитов на севере Урала

1.1. Эволюция представлений о генетической связи вулканических и плутонических пород

1.2. История выделения вулкано-плутонических комплексов гранитоидного состава на западном склоне севера Урала

2. Краткий геологический очерк

2.1. История геологического изучения района

2.2. Геологическое строение территории

2.2.1. Тектоника и стратиграфия

2.2.2. Интрузивные образования

2.2.3. Региональный метаморфизм

2.2.4. Геологическая характеристика участков работ

3. Петрографическая характеристика кислых вулканитов

3.1. Лемвинское поле

3.2. Малдинское поле

3.3. Тьшаготское поле

3.4. Лапчавожское поле

4. Геохимия кислых вулканитов и ассоциирующих с ними гранитоидов

4.1. Петрохимическая характеристика

4.1.1. Лемвинская риолит-гранитная ассоциация

4.1.2. Малдинская риолит-гранитная ассоциация

4.1.3. Тынаготская риолит-гранитная ассоциация

4.1.4. Лапчавожская вулкано-плутоническая ассоциация

4.2. Геохимия элементов-примесей

4.2.1. Характеристика элементов-примесей в породах

Л емвинской ассоциации

4.2.2. Характеристика элементов-примесей в породах Малдинской ассоциации

4.2.3. Характеристика элементов-примесей в породах Тынаготской ассоциации

4.2.4. Характеристика элементов-примесей в породах Лапчавожской ассоциации

4.3. Минералогический контроль размещения элементов-примесей в некоторых кислых вулканитах и гранитоидах

4.4. Сравнительный геохимический анализ ассоциаций кислых вулканитов и гранитоидов

5. Вулканиты основного состава, связанные с риолит-гранитными ассоциациями

6. История формирования гранитоидных вулкано-плутонических ассоциаций севера Урала

Введение Диссертация по геологии, на тему "Кислые вулканиты севера Урала"

Актуальность темы. Вулканиты кислого состава широко развиты на Приполярном Урале в его осевой зоне, где их объемы соизмеримы с объемами гранитов. Несмотря на относительно высокий уровень изученности района, который базируется на неоднократно проводившихся перекрывающих друг друга геолого-съемочных работах разного масштаба, вплоть до 1:50 ООО, а также на многочисленных тематических исследованиях, включая и целенаправленное изучение проявлений магматизма, многие вопросы остались неразрешенными. До сих пор существуют разногласия по поводу происхождения кислых вулканитов, их возраста, тектонической позиции, соотношения с гранитоидами. Требует существенного дополнения и геохимическая характеристика этих образований.

Цель работы. Установление генезиса кислых вулканитов и их соотношений с родственными плутонитами Приполярного Урала.

Основные задачи. При проведении исследований решались следующие задачи:

1. Выявление главных особенностей геологического положения кислых вулканитов и определение их места в развитии региона.

2. Изучение основных особенностей структуры и состава кислых вулканитов.

3. Исследование соотношений вулканитов и плутонитов гранитоидного ряда.

Научная новизна. В работе с разной степенью детальности охарактеризованы несколько полей развития кислых вулканитов на Приполярном Урале - Малдинское, Лемвинское, Тынаготское, Лапчавожское, - и на основе петрографических и геохимических критериев установлена их комагматичность соответствующим гранитоидным массивам. Риолиты расчленены на структурные разновидности, соответствующие, по всей вероятности, разным вулканическим фациям. Выявлено трехчленное строение риолит-гранитных вулкано-плутонических ассоциаций Приполярного Урала, включающих образования вулканической, субвулканической и плутонической фаций, подобное описанному Е.К.Устиевым в Охотско-Чукотском вулканическом поясе. Генезис кислых вулканитов интерпретируется как результат предрифтовой активизации северо-восточной окраины Печорской плиты.

Практическая ценность работы состоит в том, что геологические, петрографические и геохимические особенности кислых вулканитов могут служить основой для их фациального расчленения, необходимого при картировочных работах и составлении легенды, которое может оказаться немаловажным и при металлогенических прогнозах, особенно для элементов, избирательно накапливающихся в вулканитах эффузивной или субвулканической фации.

Фактический материал. В основу диссертации положены материалы, собранные в период с 1987 по 1998 годы. В работе использованы результаты следующих анализов: химического силикатного (70), рентгено-флюоресцентного (квантометрического) силикатного (97), количественного спектрального (143), инструментального нейтрон-но-активационного (82), масс-спектрометрического (изотопы Из и 8г) (20), микрозон-дового (52); а также определения абсолютного возраста пород ЯЬ-Бг изохронным методом (20) и определения возраста цирконов методом термоионной эмиссии свинца (9). Анализы были выполнены в Институте геологии КНЦ УрО РАН и ГЕОХИ РАН (нейтронно-активационный анализ). Изучено более 300 прозрачных шлифов, 70 монофракций минералов. При работе использован материал геологосъемочных работ Воркутинской геолого-поисковой экспедиции АО "Полярноуралгеология", материалы научных отчетов ИГ КНЦ УрО РАН и многочисленных публикаций, характеризующих в той или иной степени геологическое строение района и прежде всего особенности проявлений магматизма.

Апробация работы. Основные положения диссертации опубликованы в 29 работах, из которых 5 статей и 1 препринт. Доклады представлены на П Всесоюзном совещании по теории минералогии (Сыктывкар, 1991 г.), I, Ш - УШ научных конференциях "Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента" (Сыктывкар, 1992, 1994 - 1999 гг.), I Всероссийском петрографическом совещании "Магматизм и геодинамика" (Уфа, 1995 г.), Всероссийском совещании "Геология и минералогия докембрия Северо-востока Европейской платформы и Севера Урала" (Сыктывкар, 1996 г.), 30-м Международном геологическом конгрессе (Китай, 1996 г.), Всероссийском совещании "Гранитоидные вулкано-плутонические ассоциации" (Сыктывкар, 1997 г.), Всероссийском совещании "Магматизм, метаморфизм и глубинное строение Урала" (Екатеринбург, 1997 г.), Всероссийской конференции "Золото, платина и алмазы республики Коми и сопредельных регионов" (Сыктывкар, 1998 г.), Международной конференции "Проблемы генезиса магматических и метаморфических пород" (Санкт-Петербург, 1998 г.), ХШ Геологическом съезде Республики Коми (Сыктывкар, 1999 г.), Научной конференции "Чтения памяти П.Н.Чирвинского" (Пермь, 1999 г.), Международном семинаре Европроба (Сыктывкар, 1999 г.), Международной научной конференции "Чтения А.Н.Заварицкого" (Екатеринбург, 1999 г.). Материалы изложены в трех научных фондовых отчетах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения. Содержит 106 страниц машинописного текста, 70 рисунков, 15 таблиц, список использованной литературы, включающий 135 наименований и приложение, состоящее из 32 таблиц,