Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Малоглубинные гранулиты Западного Сангилена (Юго-Восточная Тува)

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Малоглубинные гранулиты Западного Сангилена (Юго-Восточная Тува)"

На правах рукописи

\ Г У 0 г,

2 4 НОЯ

Каргополов Сергей Анатольевич

МАЛОГЛУБИННЫЕ ГРАНУЛИТЫ ЗАПАДНОГО САНГИЛЕНА (ЮГО-ВОСТОЧНАЯ ТУВА)

специальность 04.00.08 - петрология, вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

4

и

Новосибирск 1997

Работа выполнена в Институте Геологии СО РАН.

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук Г.Г. Лепезин.

Официальные оппоненты:

член-корреспондент РАН Е.В. Скляров

кандидат геолого-минералогических

П П V--

1шул. и.и. ЛЛС^ИЛ»

Оппонирующая организация:

Институт геохимии им. Виноградова (г. Иркутск)

Защита состоится К* декабря 1997 г. в /У час. на заседании диссертационного совета Д.002.50.05 при Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН.

Адрес: 630090, Новосибирск, 90, просп. академика. Коптюга, 3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИГТМ СО РАН

(

Автореферат разослан « /Г»

т.

Л » 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Д.Г.-М.Н.

Ф.П. Леснов

Введение

Актуальность темы. Проблема формирования и эволюции континентальной коры - одна из основных в современной геологии. Большинство исследователей считает, что основной обьем коры (80130%) был сформирован к рубежу 2500Ма (Добрецов, 1980, Борукаев, 1985, Хаин, 1988, Тейлор, Макленнан, 1988). Дальнейшая ее эволюция происходила, преимущественно, в поясах тектоно-термальной переработки (орогенических, складчатых или мобильных).

Характерная особенность таких поясов - широкое развитие метаморфизма высоких температур/низких давлений (HT/LP, «контактовый региональный метаморфизм», «малоглубинные гранулиты») в тесной ассоциации с гранитоидами (Запад Северной Америки, Аппалачи, Скандинавия, Шотландия, пояса Хидака и Риоки Японии, Пиренейский полуостров, Бретань и т.д). Термин «малоглубинные гранулигы» был предложен в 1967 году (Green, Ringwood, 1967). В начале 80-х он начал широко использоваться в литературе, в связи с детальными геологическими исследованиями и разработкой моделей малоглубинного метаморфизма в коллизионных сооружениях.

Выделение и характеристика HT/LP метаморфизма стали особенно актуальными в связи с проблемой геодинамической типизациии обстановок его проявления: островные дуги; коллизия с «удвоением» коры; зоны утонения коры (Barton, Hanson, 1989, De Yoreo et al., 1991, Добрецов, 1995). Диагностика HT/LP метаморфизма позволяет детализировать оценки геодинамического режима, в том числе, и его PTt - эволюции. Вместе с тем, существует множество проблем, связанных с поясами HT/LP: тепловые источники; механизм теплопереноса; причинно-следственные связи с гранитоидами, тектоническая эволюция; информативность PTt-траекторий и т.д.

Настоящая работа посвящена изучению процессов этого типа на примере метаморфической толщи западной части Сангиленского выступа, который относится к Тувино-Монгольскому массиву (Ильин, 1971) Центрально-Азиатского складчатого пояса. Полученные данные свидетельствуют, с одной стороны, о сходстве, изученного региона, с классическими поясами развития HT/LP метаморфизма, а с другой - о присущих только ему особенностях.

Цель исследований - определение условий и последовательности метаморфических событий, складчатых

дислокаций в кристаллическом фундаменте Западного Сангилена, а также закономерностей изменения минеральных ассоциаций, химизма отдельных минералов и пород в целом в этих процессах. При этом, решались следующие задачи: 1) определение последовательности этапов метаморфизма; 2) оценка РТ-параметров каждого этапа; 3) выявление синхронных структурных парагенезисов; 4) петрю- и геохимическая характеристика субстрата, палеореконструкции и оценка степени изохимичности высокоградиентного метаморфизма.

Защищаемые положения:

1) В кристаллическом фундаменте Сангиленского выступа выделяются два этапа метаморфизма: М1 - региональный метаморфизм типа Барроу (1100 Ма?); М2 - НТ/ЬР, конгактово-региональный с возрастом 440 Ма.

2) В результате события М2 сформирован пятнисто-зокалькый комплекс малоглубинных гранулитов при Р=3-4 кбар и Т до 1000°С с мощной гиперстен-калишпатовой зоной, проявлениями эндербитов и обширными гранитными массивами. Формирующаяся зональность М2 пересекает главный структурный план толщи.

3) Появление контрастной температурной зональности, вплоть до гиперстен-калишпатовой зоны, не сопровождается сколько-нибудь значительным изменением состава метаморфических пород, т.е. метаморфизм имеет существенно изохимический характер.

Научная новизна. 1) Предложена и обоснована модель двухэтапного, метаморфизма фундамента Сангиленского выступа. Для каждого этапа получены количественные характеристики РТ-параметров. 2) В масштабе 1: 10000 закартирована метаморфическая зональность М1-М2 с изо градами исчезновения кианита, ставролита, мусковита, адалузита, появления силлиманита, пшерстена и закономерной сменой химизма минералов. 2) Закартирована площадь распространения силлиманитовой зоны («силлиманитовое плато») с «пятнами» гиперстеновых образований. 3) Показана специфика минеральных ассоциаций метапелитов: а) присутствие «запрещенных» в авдалузит-силлиманиговом типе метаморфизма ассоциаций (Ну+БШ, Бар-К^и, Сог-К^и1); б) предельно железистые фазы в ассоциации

Обозначения минералов: And-андалузит, Bi-биотит, Cd-кордиерит; Сог -корунд; Fib - фибролит, Gr - гранат, Ну - гиперстен; Ку-кианиг, Ksp - калиевый полевой шпаг, Ми - мусковит, Р1 - плагиоклаз; Qu - кварц, Бар-салфирин; Sill -силлиманит, Sp - шпинель; St - ставролит. F -железистость.

Qu+Gr95+Cd78+Sill, свидетельствующие о минимально возможном давлении для данного парагенезиса. 4) Охарактеризована петрохимия метапелигов региона и проведена реконструкция их первичного состава. 5) Показан изохимический характер HT/LP метаморфизма. 6) Выделена последовательность складкообразования в метаморфической толще. 7) Определен возраст метаморфизма М2 (U-Pb метод).

Практическая значимость. Полученные результаты по одному из древних блоков сиалической коры Центрально-Азиатского складчатого пояса могут служить основой для геологических корреляций с другими комплексами в южном обрамлении Сибирской платформы, с целью выявления единых закономерностей структурно-метаморфической эволюции коллизионно-аккреционных сооружений.

Фактический материал. В основу работы положены материалы, собранные автором во время полевых работ в 1986-1996 гг. По собранной коллекции выполнено более 300 анализов пород, 12 определений РЗЭ, более 1000 анализов породообразующих минералов, описано более 1000 шлифов.

Публикация и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 8 статей и 2 тезисов. Результаты работы представлялись на совещаниях "Геолого-геохимические методы реконструкций первичной природы метаморфических пород" (Ленинград, 1988), «Тектоника и метаморфизм» (Москва, 1994), "Магматизм и геодинамика" (Уфа, 1995).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы из 233 наименований. Обьем работы - страниц, рисунков и таблиц.

Благодарности. Автор выражает большую благодарность В.Б. Василенко, А.Г. Владимирову, A.C. Гибшеру, А.Э. Изоху, E.H. Нигматулиной А.П., Пономаревой, Э.В. Сокол, Е.В.Склярову, В.В. Хлестову за обсуждения и критические замечания, Мириевской О. С. и Бигковой В.В. - за помощь в оформлении работы. Г.Г. Лепезину за научное руководство.

Глава L Геологический очерк и изученность Западного Сангилена.

В структуре Дентрально-Азиатского складчатого пояса

Сангиленский выступ1 является частью Тувино-Монгольского массива, выделенного А. Ильиным (1971). В западной части массива обнажается кристаллический фундамент, относимый больщинством исследователей, к раннедокембрийским образованиям (Ильин, 1971, Волобуев и др., 1981,1982, Митрофанов и др.,1981, Козаков,1986, Рогов,1989, 1992 и др). На тектонической карте Северной Евразии (1979) они показаны как фрагменты древней континентальной коры в составе Саяно-Байкальской эпикратонной складчатой системы.

Вопросы возраста и соотношения различных толщ в разрезе Сангиленского выступа остаются дискусионными. В данной работе к фундаменту отнесена глубокометаморфизованная толща, традиционно объединяющая тесхемскую и мугурскую свиты (PRi). На них, с несогласием (тектоническим и/или стратиграфическим), залегают слабо-и неметаморфизованные отложения, карбонатной сангиленской серии (бш1ыктыгхемская, чартысская, нарынская и др. свигы - PR2-3). В разрезе фундамента доминируют мстапелиты (сланцы и гнейсы). В подчиненных количествах присутствуют амфиболиты, мраморы, кварциты и железистые кварциты.

Глава IL Метаморфизм фундамента Сангиленского массива.

В основании Сангилена выделяется два этапа метаморфизма. Региональный метаморфизм Ml типа Барроу, и наложенный М2 (HT/LP). Их соотношение показано на рис.1. Поле развития малоглубинных гранулитов маркирует Sill- зона.

По особенностям метаморфизма в пределах Западного Сангилена выделено несколько участков, из которых «мугурский» рассматривается ниже как эталонный.

Участок «Мугур» является наиболее ярким примером метаморфической зональности М1-М2. Здесь наблюдается наиболее полный «температурный» разрез М2 на Сангилене и выделены изограды исчезновения: Ку, St, Mu, And, появления Ksp Sill, Ну. Соответственно определены пять метаморфических зон: ставролитовая (включая кианитовую), мусковитовая, андалузиговая, силлиманитовая и гиперстеновая (рис. 2).

1 Как равнозначные, в литературе используются определения: Сангиленский массив, выступ или геоблок.

Рис. 1. Схема метаморфизма Западной части Сангиленского массива.. Условные обозначения: 1- рыхлые отложения; 2- метабазиты зоны Агардагского разлома; 3-карбонатные толщи Сангиленской серии; 4- метаморфиты тесхемской и мугурской свит; 5- граниты; 6-диориты; 7-габбро; 8- гипербазиты. Зоны метаморфизма М2: 9 - андалузитовая; 10 - силлиманитовая; 11 - гиперстеновая. 12 - разломы; 13 - восточная граница толщ Сангиленской серии. М1 - районы развития метаморфизма первого этапа. Стрелкой М показано положение мугурского опорного участка (рис.2).

Рис. 2. Метаморфическая зональность на опорном участке «Мугур» 1 - метапелшы; 2 - амфиболиты; 3 - мраморы с прослоями метапелигов и кварцитов;

4 - железистые кварциты;

5 - гранты; 6 - граниты (преобладают) с реститами метаморфитов, (крестики в поле метаморфитов - многочисленные мелкие тела, апофизы, теневые мигматиты

ют); 7 - дайки лейкогранитов; 8 - диориты; 9 - долериты; 10 - измененные габбро; 11 -ультраосновные породы; 12 -изограды.

В ставролитовой зоне породы изменены НТ/ЬР метаморфизмом в наименьшей степени и могут содержать критическую ассоциацию М1: С>и+Р1+Ми+В1+Сг+81+Ку. Основной обьем новообразований М2 приходится на кордиерит и андалузит, которые замещают ставролит и кианит с образованием келифитов (±8р). Поэтому, предельная ассоциация содержит Ои+Р1+В1+Ми+С(1+8р+81+ Сг+Ку+АпсМчЬ. Мусковитовая зона характеризуется появлением кордиериг-шпинелевых келифитов уже вокруг андалузита и фибролита. Такие структуры обычны в комплексах низких давлений ( особенно зональных), и формируются по реакции В1+А128Ю5-К>и -> Сс1+К5р+Н20±8р. В андалузитовой зоне наблюдается отчетливое ороговикование: исчезают сланцеватость и тонкая полосчатость. Формируются грубозернистые массивные породы, в которых, подобно роговикам, сохраняются только реликтовые директивные структуры.

Широко распространены симплекгиты СсН-Бр. Предельная ассоциация Ои+Р1+К8р+В1+Сс1+8р+Сг+Апс1ЛчЬ. В силлиманитовой зоне интенсивность «роговиковых» преобразований нарастает, иногда до полного уничтожения всякой метаморфической полосчатости. В мигматитах с большой долей лейкосомы образуются изометричные кордиеритовые стяжения размером от 0.5 до 20 см. Содержание граната в метапелитах достигает 15%, а кордиерига - 70%. Типичная ассоциация содержит <Зи+Р1+КБр+В1+С(1н-8р+Сг+8Ш. Гиперстеновая зона. Прогрессивный характер образования кордиерита подчеркивается параллельным замещением биотита гиперстеном по схеме В1+С>и -» СсМ-Ну+Квр+НгО. Типичная ассоциация метапелигов Ои + Р1+Кбр+В1 +Сс1+Ну+5р±Сг, в метабазитах - С>и + Р1 ± ВЛ-Ну+Срх+НЫ. С последними ассоциируют эндербиты. В этой зоне появляются диатектиты (гомогенные, либо дифференцированные).

В целом, мугурский участок является петротипом зонального метаморфизма М2 и наблюдаемые, по всей площади Западного Сангилена, особенности пород и состава минералов, в соответствующих зонах М2, практически идентичны вышеописанным.

Участок «Морен» (междуречье рр. Солчер-Морен). Общая мощность зональности М2 меньше 2 км и в «температурном разрезе» отсутствуют малоглубинные гранулиты 5/7/- и Ну-зон. Площадь метаморфитов М1 здесь максимальна (рис.1). «Тес-Хем» (левобережье р.Тес-Хем). Доминирует Апс1- зона М2. Метаморфиты М1 встречаются на самом западе участка. «Нарын левобережный» простирается вдоль р.Нарын от п.Эрзин до р.Хондей, за которым кристаллическое основание Западного Сангилена перекрывается карбонатными покровами сангиленской серии. Типичный парагенезис: Ои+Р1+К8р+В1+Сг+Сб+5р+8Ш. Гиперстеновая зона с эндербитами наблюдается спорадически. Отчетливой зональности на участке не наблюдается. «Нарын правобережный» расположен в междуречье рр. Нарын и Эрзин. Характерно обилие гранитов (до половины всего разреза), теневых мигматитов и диатектигов. Переход от мигматитов к массивным гранитам (с единичными рестигокристами) - постепенный. Преобладают ассоциации 5>7//-зоны, спорадически появляются «пятна» #у-зоны и эндербиты. «Цаган-Тологой» находится к югу от водораздела рр.Нарын - Тес-Хем. М2 здесь «пятнистый». Максимальная ступень характеризуется ассоциацией Ои + Р1+К5р+В1+Сг+Сс1+8р+8Ш. Андалузит редок, а кианит наблюдался только на самом востоке

участка, в районе пер. Марат. «Тарлашкин-Хем». (нижнее течении одноименной реки). В наиболее крупном фрагменте метаморфической толщи (левый борт р.Сонгу-Мугур) наблюдается зональность (до Ну-зоны), нарушенная, субмеридиональным разломом. Вблизи Правотарлашкинского расслоенного массива габбро, обнажаются наиболее высокотемпературные породы участка, в которых биотит отсутствует: С>и + РИ-Квр+СсН-Орх.

Характеристика этапов метаморфизма. М1. Метаморфты М1 с критическим парагенезисом <2и+Р1+Ми+В1+Сг+81+Ку располагаются по периферии выделенного «палеотермального купола» ниже (по температуре) изограды Ку. Корродированные реликты ивдекс-минералов М1 встречаются в и А/и-зонах. Однородность М1 (вне М2) иллюстрируется однообразием как минеральных ассоциаций, так и химизма (зональности) минералов, более чувствительных к любым изменениям, чем фазовый состав пород.

М2. Проведенные исследования позволяют оконтурить «палеотермальный купол» М2 (рис. I), хотя и не везде четко, вследствие неоднородной обнаженности. Термин «термальный купол» определенное допущение, поскольку в значительной мере, его форму определяют поздние разломы, срезающие зональность М2.

Характер пород М2: грубозернистые роговики, обилие келифигов СсЬ-Бр, минеральные ассоциации и состав минералов, морфология мигматитов и диатектитов, единообразны на всей рассматриваемой площади.

Некоторые ассоциации малоглубинных гранулитов Сангилена весьма специфичны (диагностические?): «запрещенные» для коры С>и+Сог (Ои+Р1+К5р+В1+Сг89+СгсЦо+8р188+8111+Ап(1+Сог); ранее «запрещенные» для ЬР метаморфизма: (^и-НЗар (С>и+Р1+К$р+В1+С(11о+ 8р50+ 8ар2з+ БШ) и Ну+БШ (0и+Р1+К5р+В1б2±Сг83+Сс148+8р+8Ш + Орхй7). Вопрос об их стабильности требует дальнейшего изучения. Например, в последней ассоциации, в сравнении с минералами глубинных гранулитов, составы всех фаз смещены в железистую сторону, а пироксен имеет низкую глиноземисгость (менее 5% А120з). В общем, повышенная железистость - характерная черта ЬР -метаморфизма. На «мугурском» участке обнаружен кордиериг с предельной Рса =78% в ассоциации (Зи+Р1+К.5р+В1+Сг95+С£178+8рс>о+8П (в вг<1% МпО). Находки кордиерита с подобным составом в метаморфических породах (не пегматитах) автору неизвестны.

Глава Ш. Оценка РТ - параметров метаморфизма.

Особенность метапелигов Западного Сангилена - значительные колебания составов минералов в маловариантных ассоциациях.

Гранат. Fgt=70-96%, при МпО=0.2-22% (0.6-57% спессартина). Содержание CaQ в сланцах Ml - 3-5%, в мигматитах М2 -менее 2%. Кордисрит. FCd=7-78%, в ассоциации с гранатом Fcd= 34 - 78 %. Ставролит: Fst=80-87 %; ZnO=1.2-2.4 %; Ti02 - 0.5- 0.7%. Биотит. FBi =20-76%, ТЮ2= 1,5-7%. Шпинель - FSp =82-93%, (без граната до 35%). ZnO = 0.6-1.4% (обычно 1-3%). Ортопироксен. FHy=25-67%, с гранатом - FHy=51-61%. А1203=0.3-5%. Низкоглиноземистые пироксены наблюдаются в эндербитах. Полевые шпаты. Ортоклазы: Хоп =0.75-0.90, АЬ (¿0.25) и Ал (<0.008). Плагиоклазы: Хш=0.15-0.58 (в среднем -0.30)иХоП<0.02.

Оценка Р и Т. Петрогенетическая решетка. Для Ml сетка экспериментальных кривых, показывает Т=550-670°С, однако не позволяет определить Р (интервал 4-12 кбар) и его конкретизация проводилась с использованием Gr-Pl - геобарометра. Для М2, последовательность изоград:(-)Ку, St, Mu, And и (+)Sill, Ну реализуется в интервале 2-3 кбар. С использованием концепции батозон (Carmichael, 1978, Pattison, Tracy, 1991), получаем Р< 2.5 .кбар, при Т=720-750°С на изограде Ну. Судя по мощности 7/у-зоны и присутствию ассоциации Qu+Ksp+Cd2o+Opx25 максимальная Т превышала 900°С.

Минералогическая термобарометрия. В расчетах Р и Т использовались различные варианты (калибровки) термобарометров и расчета активностей компонентов. Как правило, они дают близкие результаты, и ниже рассматриваются только некоторые из них.

Gr-Pl-Al2SiOs-Qu геобарометр. Калибровка (Ghent, 1976) дает для Ml среднее Ра"р1=7.3 кбар, что хорошо согласуется с геотермальным градиентом Барровианского типа метаморфизма («нормального регионального метаморфизма», Miyashiro,1994). Для М2 - (Sill- и //у-зоны) Ра р1=4.1 кбар на участках севернее р. Эрзин, а для южных - 4.8 кбар кбар.

Gr-Cd-AI¡Si Оs-Qu геобарометр. Калибровка (Thompson, 1976) дает среднее р01-01 =4.8 кбар для участков, расположенных к северу от р. Эрзин, а для южных - 5.3 кбар. Учитывая последние работы (Mukhopadhyay , Holdaway, 1994) можно полагать, что значения р01"01 должны быть систематически завышены на 1-1.5 кбар, и, в целом,

близки с оценкой по петрогенетической решетке. Следует отметить выявленные сложности в интерпретации системы Gr-Cd-Л l2SiOyQu. С одной стороны, происходит отчетливая кордиеритизация с ростом Т, а с другой - понижение For,см и рост дисперсии составов, даже в низковариантных ассоциациях. Например a And-зоне - средняя FGr= 87 (s=3.3 - стандартное отклонение), Fcd= 52 (s=6.0) ;Ну-зона FGr= ll(s=3.6), FCd= 40(s=7.1). Полученный материал, свидетельствует об определенной противоречивости экспериментальных данных по этой системе, поскольку ни положительный, ни отрицательный наклон краевой реакции (в системе FAS) не описывает удовлетворительно, наблюдаемые соотношения.

В целом, для этапа М2 участки, расположенные к северу от р. Эрзин, показывают систематически меньшее Р: на 0.5-0.6 кбар по Gr-Cd, и 0.6-0.7 кбар по Gr-Pl геобарометрам, а их глубинность (с учетом плотности пород) различается на »2-3 км (безотносительно к абсолютным значениям Р). Учитывая «срезание» изоград на различных участках, поздней разрывной тектоникой, можно утверждать, что указанные блоки совмещены на одном уровне после М2.

Термометрия. Результаты минералогической геотермометрии (Gr-Cd, Cr-Bi геотермометры) согласуются с данными парагенетического анализа и не приводятся здесь. Интерес представляют максимальные значения Т. Для их оценки использовался Gr-Opx геотермомегр. Калибровки (Harley, 1984) и (Sen, Bhattacharya, 1984) дали средние Т0'1"0^ соответственно 890 и 830°С для Яу-зоны Западного Сангилена, с предельными значениями 750-1100°С.

Высокоградиентный метаморфизм и проблема теплового источника. Метаморфизм М2 вызывает вопрос об источнике тепла. Например, на участке «Мугур» в контакте (субвертикальном) с метаморфитами находятся кварцевые диориты. С'учетом известных соотношений температур интрузивных/вмещающих пород и результатов термометрии, интрузия должна иметь температуру не ниже 1100°С, что маловероятно. Кроме того, в контакте- наблюдаются не «горячие» взаимоотношения метаморфитов и диоритов, а зона рассланцевания и диафтореза, с мелкими телами гипербазитов, что указывает на их тектонические взаимоотношения. Если рассматривать опубликованный материал по высокотемпературным комплексам HT/LP с мощной Ну-зоной, то в качестве теплового источника они имеют интрузивы основного - ультраосновного состава (Contact metamorphism, 1991).

В целом по Западному Сангилену, наблюдается еще более сложная картина: в контактах с Яу-зоной основных пород нет вообще. По-видимому, единственное исключение - «горячий» контакт Правотарлашкинского расслоенного массива габбро.

Проблема теплового источника для HT/LP метаморфизма может быть решена в рамках модели конвективного теплопереноса (Norton,Knaight, 1977, Ревердагго, Калинин, 1989, 1990 и др.). Использование модели В. Ревердатто и А.Калинина (1990), позволяет интерпретировать высокоградиентный метаморфизм как следствие транспорта тепла флюидом от высокотемпературного источника по зонам повышенной проницаемости. Такими зонами могут служить крупные разломы, вдоль которых (по р. Эрзин, Нарын) и располагаются выходы Яу-зоны. Безусловно, пока это качественная картина, поскольку ряд параметров модели (проницаемость, состав флюида и т.д.), применительно к конкретному региону, требует уточнения.

Глава IV. Структурный анализ метаморфической толщи.

Характерная черта метаморфической толщи Сангилена -доминирование северо-восточных простираний складок.

При выделении систем складок учитывались не только различия в ориентировке и выраженности элементов структурного парагенезиса, но и их распространенность. Сравнительно редкие, значительные отклонения в ориентировке структурных элементов, могут быть обусловлены, гетерогенностью деформации (дисгармоничностью, реологической неоднородностью и др.) и не рассматривались гак основание для введения дополнительных этапов деформации. Кроме того, известно, что даже при однократной деформации, возникающая система складок может характеризоваться большим рассеянием элементов структурного парагенезиса (Ghosh,Ramberg, 1968, Казаков, 1976, Hansen, 1971, Connors, Lister, 1995).

Складки Fj деформируются всеми другими и выделяются как первичные. Они образованы тонкой полосчатостью, имеют амплитуду до первых десятков сантиметров, кливаж осевой плоскости, и увеличение мощности в замках. Как правило, они почти симметричны, а их зеркала и шарниры субвертикальны. Складки F2 образуют основной структурный мотив: северо-восточные простирания изоклинальной складчатости, с субвертикальными осевыми плоскостями

(слегка опрокинутыми на северо-запад) и пологими зеркалами (с амплитудой до сотен метров). Увеличение мощности в замках незначительное. Большинство шарниров (bj погружаются на северо-восток под углами 20-40°. Ь2 (маллионы, линейность по Bi, St, НЫ, Ку и др.) в большинстве случаев параллельна Ъ2. Статистическое сбпоставление Ь-линейносгей и шарниров Ь2, показало отсутствие значимых различий в их ориентировке, подтверждая их синхронность. Складки F3 - открытые складки. Большая дисперсия Ь3, вероятно следствие дисгармонии F2 и/или нескольких этапов складкообразования.

Геологические наблюдения и анализ стереограмм свидетельствуют о выдержанности мотива F2 по всей площади Западного Сангилена, с некоторой спецификой на разных участках. Анализ линейностей затруднителен, поскольку уже в 5/7/-зоне большая часть Ь2 «затерта» метаморфизмом М2. Структура F2 формировалась во время Ml, а его индекс-минералы, образуя директивные структуры, находятся в структурно-метаморфическом парагенезисе D2. Характер и последовательность развития складчатости в целом, отвечает полному деформационному циклу Ю.В. Миллера (1982).

Диагностическим признаком М2 можно считать отсутствие девиаторных напряжений (в противоположность Ml), с редким проявление синхронных деформаций. Микроструктурные наблюдения показывают, что высокотемпературные зоны М2 содержат только реликтовые директивные структуры Ml. Уничтожение таких структур в процессе HT/LP метаморфизма является типичной чертой большинства образований такого рода в метаморфических поясах Кордильер, Аппалачей, Пиренейского п-ва, Скандинавии и других регионов (Barton, Hanson 1989, Martinez, Rolet, 1988, и др).

Глава V. Петрохимия мстапелитов и изохимичность метаморфизма.

Проблема поведения вещества при метаморфизме - одна из важнейших в метаморфической петрологии. Через ее призму рассматриваются вопросы коровых потоков флюида (актуальные для Сангилена), анатексиса, палеореконструкций и т.д. Особую важность имеет оценка степени изохимичности в HT/LP поясах метаморфизма, в связи с дискуссией о механизмах теплопереноса и создания аномальных градиентов температуры в региональном масштабе.

Наиболее перспективными для решения поставленных вопросов представляются комплексы с зональностью, субперпендикулярной к простиранию лигологических горизонтов, что характерно для участка «Мухур». Для оценки степени изохимичности анализы проб (п=262), равномерно отобранных по площади, обрабатывались с использованием процедуры кластерного анализа. Выделенные однородные по составу группы (кластеры) пород анализировались с точки зрения их пространственного распределения. При изохимичности метаморфизма отдельные пробы кластеров должны быть распределены в пределах комплекса равномерно, а частота встречаемости в разных зонах -примерно одинаковой. Различные алгоритмы (программы), использованные при обработке данных, дают близкие результаты.

Пробы в наиболее крупных кластерах (п>20) равномерно распределены по площади и содержат примерно равное количество анализов из каждой зоны. Например, в наибольшем кластере (п=76) наблюдается следующее распределение (в %): St зона-50; And -46; Sill -44; Ну -39. Отсюда следует, что в процессе М2 не происходило заметного изменения состава субстрата. В противном случае, отдельные кластеры должны были быть приурочены к зонам метаморфизма. Однако, два кластера (всего 28 проб), представляют только Sill- и #у-зоны. Они имеют самые высокие концентрации Al, Ti, Fe, Мл, Mg и Са и являются реститами. Неизменность состава подавляющей части метапелитов во всех зонах приводит, в частности, к двум выводам: масштабная сегрегация образующегося расплава отсутствует; большая часть гранитов на современном срезе Sill- и Hymn является, как минимум, параавтохтонной.

Таким образом, в пределах опорного участка, HT/LP метаморфизм имеет существенно изохимический характер). Такая характеристика подтверждается и распределением РЗЭ: при нормировании метапелитов по стандартам NASC, PAAS, ES их среднее отношение по всем элементам находится вблизи единицы. Изохимичность метаморфизма позволяет оцсшггь первичную природу осадочного субстрата. На диаграммах А.Предовского (1970,1980) большая часть анализов попадает в поле глин и меньшая в поля кластогенных осадков (аркозов, субграувакк и граувакк) с высокой степенью глинистости. «Глинистые» же составы отвечают гидрослюдистым образованиям (152 из 262 проб). Аналогичные выводы следуют из анализа диаграмм других авторов и подтверждаются

величинами индикаторных, для осадочных пород, отношений и модулей: гидролизатного, калиевого, алюмокремниевого и др.

По совокупности петро- и геохимических показателей и состава толщи в целом, можно полагать, что исходные осадки формировались на фоне трансгрессии в гумидных, эпиконгиненгальных условиях (Ронов, Ермишкина, 1959, Страхов, 1963).

Глава VI. Возраст и тектонические модели НТ/ЬР метаморфизма Сангиленского массива.

Геохронологические данные. Ранние изотопные исследования мегаморфигов Сангилена (и-РЬ и РЬ/РЬ) М. Волобуева с коллегами (1980, 1982, 1983) дали древние даты 3100±(200,280)Ма, которые были интерпретированы Ф.Мктрофаповым и И.Козаковым (1981,1986) в рамках серии раннедокембрийских тектоно-метаморфических циклов.

После выявления метаморфической зональности была сделана попытка ревизовать геохронологические данные. Датирование М2 проводилось на мугурском участке по грану лигам Ну- зоны, для того, чтобы иметь полностью «переустановленные» изотопные часы (и-РЬ). Для метаморфических пород получена дискордия с нижним пересечением Т2=442 Ма . и верхним - Т1=1130 Ма (Лебедев и др. 1991,1993). Подтверждением ордовикского возраста малоглубинных гранулитов и синхронного гранигообразования явились и работы А. Петровой и Ю. Косгицына (Петрова, Косгицьш, 1996) по метаморфитам и гранитам региона - 460-470 Ма (Шэ-Бг -метод).

Если ордовикский возраст малоглубинных грану литов не вызывает сегодня сомнений, то определение возраста М1 (1130 Ма?) нуждается в дополнительных подтверждениях.

Возможные тектонические модели развития Западного Сангилена. Изложенные материалы, указывают на значительное сходство Сангилена с классическими коллизионными сооружениями Кордильер, Аппалачей, Скандинавии, Пиринеев. Проявление малоглубинных грану литов с обилием гранитоидов можно свести к двум основным типам обстановок: коллизия с ростом мощности коры, или ее утонынение - рифтинг (Ое Уогео е! а1., 1991 и др).

По масштабам и характеру метаморфизма, присутствию купольных структур (хотя и редких), наличию предположительного сутурного шва по Агардагской зоне (с фрагментами офиолигов)

Западный Сангилен, может отвечать коллизионной модели. Но, в такой ситуации должны участвовать два коллизирующих сиалических блока. В современном северо-западном обрамлении Сангилена, пока трудно найти «кандидата» на эту роль. Сложности вызывает и присутствие мощной Яу-зоны, которая должна обеспечиваться теплом основного-ультраосновного источника большого обьема, возможность интрузии которого в верхние горизонты «удвоенной» коры вызывает сомнения.

Другой возможной моделью HT/LP метаморфизма на Западном Сангилене является модель растяжения (Sandiford, Pawell, 1986 и др). В изучаемом регионе, отсутствует ряд специфических черт, характерных для такого режима, например: наложение HT/LP метаморфизма непосредственно на осадочные толщи образующейся депрессии, максимум метаморфизма не совпадает с интенсивной деформацией. С другой стороны имеется и ряд признаков в пользу такого варианта, например высокотемпературный метаморфизм (Ну-зоны), который не может быть инициирован гранигоидами, как в классических коллизионных орогенах (Goldberg, Leyreloup 1990).

Таким образом, на сегодняшний день однозначный выбор тектонической модели развития Сангилена проблематичен и нуждается в дополнительных исследованиях.

Заключение. Соответствует по содержанию основным защищаемым положениям.

Представляется, что проведенный структурно петрологический анализ расширяет знания о высокоградиентном метаморфизме, как характерной особенности орогенических поясов, и послужит дополнительной основой для геологических корреляций метаморфических комплексов коллизионно-аккреционных сооружений в южном обрамлении Сибирской платформы, с целью выявления единых закономерностей их структурно- метаморфической эволюции.

Список опубликованных работ по теме диссертации.

1. Лебедев В.И., Халилов В.А., Каргополов С.А., Владимиров А.Г., Гибшер A.C. U-Pb возраст высокотемпературного метаморфизма Сангилена // ДАН СССР, -1991. - N3. - С. 682-686.

2. Каргополов С.А. Метаморфизм мугурского зонального комплекса (Сангилен, Юго-Восточная Тува). Геология и Геофизика.- 1991.-N3.-C. 109-119.

3. Лебедев В.И., С.А., Владимиров А.Г., Халилов В.А., Гибшер A.C., Каргополов С.А., Пономарева А.П., Изох А.Э., Ступаков С.И., Руднев С.Н. U-Pb датирование и проблема расчленения докембрийских-раннепалеозойских метаморфических образований западного Сангилена (Юго-Восточная Тува) // Геология и Геофизика,- 1993,- N 7,- С. 45-52.

4. Федоровский B.C., Владимиров А.Г., Хаин Е.В., Каргополов С.А., Гибшер A.C. Тектоника, метаморфизм и магматизм коллизионных зон каледонид Центральной Азии//Геотекгоника.- 1995,- N3,- С.3-22.

5. Владимиров А.Г., Каргополов С.А., Руднев С.Н. Два типа корового гранитообразования в коллизионных обстановках // Доклады РАН,-1996.-t.348.-N 1,- С.85-88.

6. Каргополов С.А. Структурный анализ метаморфической толти мугурского зонального комплекса // Геолого-петрологические исследования Юго-Восточой Тувы. - Новосибирск, Изд-во ИГиГ СО АН СССР, 1988,- С. 106-119.

7.. Каргополов С.А. Условия метаморфизма пород мугурского зонального комплекса (нагорье Сангилен) // Геолого-петрологические исследования Юго-Восточой Тувы.- Новосибирск, Изд-во ИГиГ СО АН СССР, 1989. -С. 55-70.

8. Каргополов С.А. Парагенетические типы гранатов метапелитов мугурского зонального комплекса // Критерии оценки эволюции параметров метаморфизма. - Новосибирск, Наука, 1989,-С. 17-23.

9. Каргополов С.А. Распределение андалузита и силлиманита в контактовом ореоле и особенности химизма роговиков. Тезисы докладов Всесоюзного совещания "Геолого-геохимические методы реконструкций первичной природы метаморфических пород." Ленинград, 1988,- С.28.

10. Каргополов С.А. Метаморфизм высоких температур/низких давлений и геодинамические обстановки его проявления // Тезисы докладов 1-го Всероссийского Петрографического Совещания "Магматизм и геодинамика", Уфа, 1995,- Т.1.