Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Метаморфизм в архее и протерозое Алдано-Станового щита

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Метаморфизм в архее и протерозое Алдано-Станового щита"

Р\3 од

г» На правах рукописи

^ 1 НОВ Ьйэ

СМЕЛОВ Александр Павлович

МЕТАМОРФИЗМ В АРХЕЕ И ПРОТЕРОЗОЕ АДЦАНО-СТАНОВОГО

ЩИТА

04.00.08 - петрология, вулканология

Автореферат

диссертация на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

НОВОСИБИРСК 1996

Работа выполнена в Якутском институте геологических наук Сибирского отделения Российской Академии наук.

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

член-корр. РАН Борукаев Ч.Б.

доктор геолого-минералогических наук, проф. Лепезин Г.Г.

доктор геолого-минералогических наук Скляров Е.В.

Ведущая организация - Институт геологии и геохронологии

докембрия РАН (г.Санкт-Петербург)

Защита состоится нсл/мл- 199 6 г. в /О час. на заседании

диссертационного совета Д 002.50.05 в Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН, в конференц-зале.

Адрес: 630090, Новосибирск, 90, Университеттский пр-т, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИГГМ СО РАН Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного __

совета, доктор геолого-минералогических </

наук /1 Леснов Ф.П.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность_исследований. Проблемы формирования

раннедокембрийской континентальной земной коры являются актуальными как в теоретическом, так и в практическом отношении. Наиболее дискуссионными из них, без решения которых невозможно создание геодинамических моделей становления сиалической коры, долгое время остаются вопросы пространственно-временных соотношений между высоко- и низкометаморфизованными террейнами -главными геотектоническими элементами структуры докембрийской коры. В решении проблемы важная роль отводится метаморфизму как комплексу структурно-вещественных преобразований горных пород. Изучение фациальных условий метаморфизма, его эволюции и взаимосвязей с тектоническими и магматическими событиями несет объективную информацию о физико-химических условиях эндогенного петрогенезиса и геотермическом состоянии коры на разных стадиях ее развития. В этом плане Алдано-Становой щит является одним из наиболее удачных объектов, так как слагающие его породы весьма разнообразные по составу и условиям метаморфизма претерпели неоднократную переработку в течение, по крайней мере, 1.5 млрд лет.

Цель и задачи исследования. Целью работы являлось выявление пространственно-временных закономерностей проявления процессов разнофациального метаморфизма в раннем докембрии, их геологической природы, особенностей термодинамических режимов и роли при формировании структуры и вещественного состава континентальной коры Алдано-Станового щита. Исследования осуществлялись главным образом на примере Олекминской гранит-зеленокаменной и Алданской гранулит-гнейсовой областей Алдано-Станового щита с привлечением материалов по Становому домену и Батомгской гранит-зеленокаменной области. Первые два региона з последние годы стали международными полигонами для изучения не только региональных, но и общих теоретических проблем геологии докембрия. Достижение поставленной цели стало возможным в результате решения следующих задач:

1. Анализ особенностей геологии и петрологии метаморфических комплексов раннего докембрия на примере представительных геологических объектов Алдано-Станового щита.

2. Выявление последовательности проявления и корреляция процессов метаморфизма в гранит-зеленокаменной и гранулит-гнейсовой областях в течение архея и протерозоя.

3. Реконструкции термодинамических условий метаморфизма и его режимов в разновозрастных структурно-вещественных комплексах.

4. Выявление пространственно-зременных и парагенетических связей метаморфизма с тектоногенезом и магматизмом, анализ геологической природы метаморфических процессов.

5. Анализ геотектонических факторов формирования раннедокембрийской структурно-метаморфической неоднородности Алдано-Станового щита, моделирование палеогеотермического состояния коры и геодинамических обстановок проявления различных типов метаморфизма.

Фактический материал. В основу работы- положены главным образом результаты личных девятнадцатилетних исследований и материалы по геологии, петрологии и тектонике щита, полученные при систематических целенаправленных исследованиях, проводимых сотрудниками лаб. геологии докембрия ЯИГН СО РАН в течение 35 лет, а также обобщенные опубликованные и фондовые данные.

В ходе работы использованы десятки тысяч шлифов, химических составов минералов и пород, несколько тысяч анализов радиоактивных и более 100 анализов редкоземельных элементов в породах, данные возрасга по 90 объектам, а также результаты структурно-петрологических исследований всех ключевых комплексов.

Геологический и петрологический материал был получен в ходе выполнения госбюджетных тем НИР: "Геотектонические режимы и эндогенные процессы в раннем докембрии" - 1980-1985 гг., "Формации, эндогенные режимы и геодинамика раннего докембрия Южной Якутии" - 1985-1990 гг., "Эндогенные режимы и геодинамика в раннем докембрии Алданского щита" - 1990-1995; конкурсных программ РАН и СО РАН: "Глобальные изменения природной среды и климата" и "Атлас карт метаморфизма РФ", а также ряда хоздоговорных тем с производственными организациями Якутии.

Методика исследований. Основным методологическим принципом исследований является историко-геологический подход к решению поставленных задач на основе комплексного учета геологической, петрологической, минералого-геохимической и изотопно-геохронологической информации. Теоретической базой исследований служат концепции метаморфических фаций и фациальных серий, методы минералого-геохимической геотермометрии и структурно-петрологического анализа последовательности деформационных и метаморфи-

ческих событий, а также формационный анализ кристаллических комплексов. Так как при решении поставленных задач использован целый комплекс методов, многие исследования проводились совместно со специалистами в различных областях геологии:

1. Детальное структурно-геологическое картирование кристаллических комплексов и их формационный анализ - с B.JT. Дуком, JI.M. Богомоловой, В.Ф. Тимофеевым, Н.В. Поповым, А.Н. Зедгенизовым.

2. Моделирование глубинного строения Алдано-Станового щита на основе гравиметрических данных - с В.В. Стогнием.

3. Реконструкции первичного химического состава метаморфических пород и моделирование условий их формирования - с В.И. Березкиным, В.П. Ковачем, H.H. Добрецовым.

4. Изучение изотопно-геохимических особенностей пород и интерпретация их возраста - с А.Б. Котовым, В.П. Ковачем, Е.Б. Сальниковой, И.М. Морозовой, JI.A. Неймарком, А. Натманом, X. Баадсгардом, И.М. Гороховым.

5. Изучение радиогенного тепловыделения структурно-вещественных комплексов - с А.Д. Ножкиным, О.М. Туркиной, В.И. Березкиным, Н.В. Поповым.

6. Расчеты термодинамических условий метаморфизма, реконструкции РТ-трендов его эволюции - с В.И. Кицулом, В.И. Березкиным, Н.В. Поповым.

В ходе исследований были критически рассмотрены и дополнительно развиты некоторые методические подходы к реконструкциям палеогеотермического состояния коры, основанные на принципах корреляции РТ-параметров метаморфизма в одновозрастных кристаллических комплексах в пределах единой структурно-формационной зоны или провинции, а также к выявлению роли радиогенного корового тепла и фрикционной теплогенерации при метаморфизме. Разработаны модели палеогеотермического состояния коры.

Защищаемые положения.

1. Алдано-Становой щит образован гранит-зеленокаменными и гранулит-гнейсовыми областями. Каждая из них состоит из разновозрастных террейнов, сформированных как в архее, так и протерозое. Доказано, что процессы низко-, среднетемпературного и высокотемпературного метаморфизма проявились в ходе становления

сиалической коры неоднократно и в разных формах. Эти процессы в одновозрасгных кристаллических комплексах в одних случаях отражают изменения фациальных условий метаморфизма в вертикальном разрезе, а в других - дифференциацию геодинамических обстановок по латерали, подчеркивая аккреционную природу докембрийской коры.

2. В раннем и позднем архее Алдано-Станового щита происходило становление сиалической коры гранит-зеленокаменного типа. Раннеархеский высокотемпературный метаморфизм характеризует доколлизионную стадию формирования сиалических комплексов и вызван высоким мантийным тепловым потоком, обусловившим геотермический градиент - 28-30°/км. Одновременно возникли протолиты зеленокаменных толщ в обстановках близких к современным островным дугам и океаническим бассейнам. Фациальные условия позднеархейского метаморфизма определяются геотермическим состоянием коры во время коллизии и контролируются конвективным теплопереносом в нижней коре, что приводит к повышению регионального геотермического градиента до 40°/км в верхней.

3. В протерозое Алдано-Станового щита установлены три периода эндогенной активности 2.6-2.3, 2.3-2.1 и 2.1-1.9 млрд лет. Показано, что фациальные условия высокотемпературного метаморфизма и дифференциация его режимов в рамках одного возрастного интервала определяются различным вкладом мантийной и коровой составляющих в региональный тепловой поток в процессе эволюции эпиконтинентального бассейна. Кульминационные условия низко- и среднетемпертурно метаморфизованных супракрустальных комплексов достигаются на заключительной стадии развития подвижных зон в период деструкции нижней коры.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и списка использованной литературы (323 наименования). Главы объединены в три части, которые посвящены обоснованию основных защищаемых положений. Общий объем работы составляет 445 страниц, из них 270 страниц машинописного текста, 51 рисунок и 62 таблицы.

Научная новизна. Несмотря на большое количество исследований, посвященных изучению метаморфизма Алдано-Станового щита, настоящая работа по существу является первым обобщением оригинальных и литературных данных по петрологии, геологии и геохронологии кристаллических комплексов, с акцентом на выявление

периодизации и закономерностей метаморфизма, а также его геолого-генетической типизации. В ходе исследований был получен ряд новых научных результатов, вносящих вклад в понимание эндогенной истории Алдано-Станового щита и отличающихся от ранее имевшихся или отсутствующих в литературе.

1. Разработана оригинальная геохронологически и структурно обоснованная шкала времени проявления метаморфизма, на основе которой проведена его периодизация, показана многократность проявления высоко- и низкотемпературных процессов метаморфизма в архее и протерозое.

2. Впервые изучены и уточнены термодинамические режимы метаморфизма и их эволюция в Тунгурчинском, Тасмиелинском, Тарыннахском и Олондинском зеленокаменных поясах, Соголохской и Балаганахской структурах, олекминском инфракрустальном комплексе, Хани-Курультинском гранулитовом блоке, Нижне-Ханинской и Олдонгсинской грабен-синклиналях, а также в метамагматических комплексах Олдонгсинском и Амнуннактинском.

3. Проведена реконструкция палеогеотермического состояния коры и его эволюции для различных террейнов в процессе формирования континентальной коры.

4. На конкретных петрологических материалах показана связь между процессами метаморфизма и тектоногенеза, определено влияние радиогенного корового тепла на РТ-параметры: а также обсуждены проблемы возможности проявления фрикционной теплогенерации в зонах разломов.

Практическое значение. Полученные новые данные по возрасту процессов метаморфизма и петрологии структурно-вещественных комплексов существенно корректируют представления об эндогенной истории развития Алдано-Станового щита. По существу они являются базовыми для построения геохронологически обоснованных стратиграфической шкалы и корреляционной легенды как для отдельных провинций, так и для щита в целом. Установленная последовательность проявления процессов метаморфизма представляет практический интерес для металлогенического анализа, определения направлений поисково-разведочных работ на важные виды полезных ископаемых, таких как: золото, платина, медь, никель.

Публикации и апробация работы. Непосредственно по теме диссертации опубликовано 49 работ, в том числе 1 персональная и 4

коллективные монографии. Основные результаты исследований докладывались на различных совещаниях, симпозиумах, конференциях: "Докембрийские троговые структуры Байкало-Амурского региона и их металлогения" (Новосибирск, 1983), "Петрология, рудоносность и корреляция магматических и метаморфических образований, флюидный режим эндогенных процессов" (Иркутск, 1985), VII петрографическое совещание (Новосибирск, 1986), "Метаморфизм зеленокаменных поясов" (Петрозаводск, 1987), "Структурный анализ кристаллических комплексов" (Тбилиси, 1988, Киев, 1990), "Геолого-геохимические реконструкции первичной природы метаморфических пород" (Ленинград, 1988), Международная экскурсия на Алданском щите по проекту № 280 "Древнейшие породы Земли" МПГК ЮНЕСКО (Нерюнгри, 1989), III международный симпозиум по архею (Перт, Австралия, 1990), Международный семинар "Состав и эволюция высокомета-морфизованных областей" (Канди, Шри Ланка, 1991), Петрографические чтения, посвященные Ю.А. Кузнецову (Новосибирск, 1993), Международное совещание по проекту № 280 МПГК ЮНЕСКО (Пекин, Китай, 1993), "Благородные и редкие металлы" (Донецк, 1994), Международный геологический конгресс посвященный 100-летию геологической службы ЮАР (Иоганнесбург, ЮАР, 1995), Международная конференция "Термальное и механическое взаимодействие в глубокозалегающих породах" (Прага, Чехия, 1995).

Благодарности. Автор выражает особую признательность и благодарность своим коллегам: В.И. Кицулу, В.И. Березкину, Л.М. Богомоловой, В.Ф. Тимофееву, А.Н. Зедгенизову, Н.В. Попову, H.H. Добрецову, В.Г. Картавченко, В.Л. Дуку, А.Б. Котову, В.П. Ковачу, Е.Б. Сальниковой, В.В. Стогнию. Многолетняя совместная работа с ними, постоянные дискуссии способствовали выработке идеологии данной работы. Большое значение в выборе научного направления исследований имели консультации с Н.Л. Добрецовым, В.А. Глебовицким, Л.Л. Перчуком, Б.Г. Лутцем. Весьма полезными были обсуждения геологии и петрологии раннедокембрийских комплексов с Р.Н. Ахметовым, Дж. Бартоном, Е.В. Бибиковой, Г.В. Бирюлькиным, М.В. Болдыревым, Г.А. Буйко, С.А. Бушминым, С.Н. Гавриковой, В.Г". Гадиятовым, Т.В. Герей, М.З. Глуховским, Г.М. Друговой, Д.З. Журавлевым, Н.Ю. Загорной, Л.П. Карсаковым, К. Конди, H.H. Красниковым, А. Кренером, А.И. Мельниковым, Е.П. Миронюком, В.М. Моралевым, И.М. Морозовой, Н.И. Московченко, С.П. Мурзаевым, А. Натманом, Л.А. Неймарком,

JI.M. Парфеновым, И.С. Пухтелем, О.М. Розеном, A.B. Самсоновым, А.К. Симоном, О.М. Туркиной, К. Фрейдом, И.М. Фрумкиным, В.М. Шемякиным, B.C. Шкодзинским, В.И. Шульдинером. Всем названным и многим другим ученым автор искренне благодарен.

ГЛАВНЫЕ ЧЕРТЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ АЛДАНО-СТАНОВОГО ЩИТА Тектоническое районирование Алдано-Станового щита, принятое в работе, основано на различиях в вещественных характеристиках слагающих его комплексов, последовательности и условиях проявления в них эндогенных процессов и характере главных структур. В соответствии с этими принципами наиболее существенные различия обнаруживают два крупных тектонических домена: Чаро-Алданский и Становой, граничащих по Становой зоне разломов (Неелов и др., 1971; Докембрийская геология..., 1988). Северный Чаро-Алданский домен является главным объектом настоящего исследования. Структурно-вещественной основой для его расчленения являются "Карта раннего докембрия Южной Якутии" (Ранний докембрий..., 1986) и "Карта матаморфических и магматических формаций Алданского щита" (Попов, Смелов, 1996). Домен сложен кристаллическими комплексами, представленными нестратифицируемыми породами гранитоидного состава с резко подчиненным количеством основных кристаллических сланцев (инфракрустальный комплекс) и метаморфизозанными осадочными и вулканогенными породами (супракрустальный комплекс). Нестратифицированные образования занимают более 50 % площади и являются вмещающими для супракрустальных, которые слагают сравнительно небольшие по площади, изолированные и сложнодислоцированные фрагменты (Кицул, Зедгенизов, 1979). По формационному составу и степени метаморфизма пород инфра- и супракрустального комплексов Чаро-Алданский домен разделяется на три главных тектонических элемента: Алданскую гранулит-гнейсовую область (АГГО) в его центральной части и расположенные соответственно к западу и востоку от нее Олекминскую (ОГЗО) и Батомгскую (БГЗО) гранит-зеленокаменные области (рис. 1). В АГГО выделяются блоки, отличающиеся типами метаморфических формаций и их сочетаниями (табл. 1), а также условиями гранулитового метаморфизма (Ранний докембрий ..., 1986). Обычно близкие по формационному составу и условиям метаморфизма блоки объединяются

58

56

56'

120

132

1 2 3 4 ¡1111

Ш! 1яШ£

Рис. 1. Схема тектонического районирования и метаморфических фаций Чаро-Алданского домена.

ОГЗО - Олекминская и БГЗО - Батомгская гранит-зеленокаменные области. Блоки гранулитов в ОГЗО: О - Оломокитский Чар - чарские блоки. Алданская гранулит-гнейсовая область: Ч -Путинский блок; Н - Нимнырский и М - Мелемкенский блоки; См - Сеймский и Ст - Сутамский блоки, И - Иджекский аллохтон;, Сн - Суннагинский, Тр - Тыркандинский, X - Холболохский, Т -Тырканский и УГ -Учуро-Гонамский блоки; К - Хани-Курультинский и 3 - Зверевский блоки.

Фации метаморфизма: 1 - неметаморфизованные породы мезо-кайнозоиских впадин и чехла Сибирской платформы, 2 - зеленосланцевая, эпидот-амфиболитовая и амфиболитовая, 3-5 -низкотемпературная гранулитовая умеренных давлений, амфиболитовая, эпидот-амфиболитовая, 4-5 -высокотемпературная гранулитовая: умеренных (4) и высоких (5) давлений, 6-8 - низкотемпературная гранулитовая: умеренных (6), повышенных (7) и высоких (8) давлений.

Таблица 1

Формацпонный состав высокометаморфнзованных супракрусгальных комплексов в тектонических блока,". Алдано-Сганового щита

Ч А Р О - А Л Д А Н С К И И ДОМЕ II

Элементы тектонического строения области ОГЗО АГГО СМГП БГЗО

ПРОВННЦШ) Цетралыш-Алданская Тпмптоно-Учурсхая

сгруктурио-фор-мацноиныезоны 3-А Ц-А И-С В-А И-С Ю-А

блоки О Ч II М См II X Си УГ Тр т Ст К 3 Тг

Толща Формация кур чуг а мел курм фед сейм ИДЖ хол кур зв

Карбонатпо-сланцево-гиеисовая

Сляицево-гиеНсопяя

Гнперстен-плапюгнейсовая

Гранат-гнейсовая и гранат-плагиогнейсовая ШЙ

1Сондалитовая

Кварцитовая

Примечание. Области: ОГЗО - Олекминская граннг-зеленокаменмая область, АГГО - Алданская 1ранулнт-гнейсовая область, СМГП •- Становой мобильный гранулнтовый пояс, БГЗО - Батомгская гранит-эелеиокамешшя область; Структурио-формацпонные зоны: 3-А - Западно-Алданская, Ц-А - Центрально-Алданская, И-С - Иджеко-Сугамская, В-А - Восточно-Алданская, Ю-А - Южно-Алданская СФЗ. Блоки: О -Оломокитский, К - Курультнский, Ч -Чугннский, 3 -Зверевскнй, Н - Ннмнырский, М - Мелемкенский, Тг -Тангракскии, Ст - Сутамский, См - Сеймскпй, И - 1 ¡джекский аллохтон, X - Холболохский, Т - Тырканскин, Си - Супнагинский, УГ - Учуро-Гонамскнй, Тр - Тыркандннскпй. Толщи: кур - курультинская, чуг -чугииская, амед - амедичниская, курм - курумканская, фед -федоровская, сейм - сеимская, хол - холболохская, зв - зверевская, идж - иджекская. Названия сунракрустальных толщ и СФЗ по В.Л. Дуку (Ранний докембрий..., 1986). Названия метафорических формации но П.Л.Добрецову (1У81).

в структурно-формационные зоны (СФЗ): Центрально-Алданская (Нимнырский, Мелемкенский блоки), Южно-Алданская -(Курультинский, Зверевский блоки) СФЗ, Западно-Алданская (Чугинский блок), Иджеко-Сутамская (Сеймский, Сутамский блоки) и Восточно-Алданская СФЗ (Холболохский, Суннагинский, Тырканский, Тыркандинский, Тангракский блоки) (Геология СССР, 1972; Ранний докембрий..., 1986; Докембрийская геология ..., 1988). В действительности границы между СФЗ всегда представлены разломами Становой, Амгинской или Тыркандинской зон, а слагающие их породные ассоциации существенно отличаются по возрасту (Глебовицкий, 1996; Попов, Смелов, 1996). Эти данные позволяют рассматривать СФЗ в качестве отдельных террейнов, а АГГО как составной террейн. Последнее справедливо для ОГЗО и БГЗО. Термин СФЗ сохраняется и используется в работе по традиции для определения только географического положения всем известных геологических объектов. Примечательно, что широтные разломы Становой зоны и сопряженные с ними складчатые формы наложены на ранние субмеридиональные границы террейнов Чаро-Алданского тектонического домена. Это часто служит основанием для объединения гранулитов Хани-Курультинского, Зверевского, Тангракского и Сутамского блоков, характеризующихся наиболее глубинными парагенезисами, в Сутамский мобильный пояс (Дук, 1989; МоькоусЬепко, 1993 и др.). В то же время ранние складчатые формы в слагающих блоки структурно-вещественных комплексах обнаруживают пространственную и временную связь с ранними северо-западными структурами в ОГЗО и АГГО. Широтный структурный план этого района связан с заложением в протерозое Становой зоны разломов и деструкцией ранее сформированной коры (Дук, 1977; 1989). Это подчеркивает, что большая часть разломов между разномасштабными тектоническими элементами структуры щита представляет собой вторичные или существенно искаженные ранние тектонические границы.

Геолого-геофизическое моделирование глубинного строения Алдано-Станового щита, основанное на гравиметрических и магнитных данных (Стогний и др., 1995) позволило установить, что верхний слой земной коры глубиной до 15-20 км характеризуется гетерогенностью вещественного состава и инверсией средневзвешенных плотностей, слагающих его комплексов. Более высокими плотностями по сравнению с инфракрустальным комплексом обладают супракрустальные толщи.

Среди разрывных нарушений глубинное продолжение предполагается только для собственно Амгинского, Тыркандинского и Станового разломов, являющихся границами между тектоническими доменами, областями и провинциями с различными термодинамическими режимами метаморфизма. Разломы, закартированные геологическими методами и являющиеся границами между СФЗ (террейнами), обычно не находят отчетливого отражения в поле силы тяжести и, по-видимому, Быполаживаются с глубиной. В частности установлено, что гранулитовые комплексы Южно-Алданской и Иджеко-Сутамской СФЗ слагают крупные тектонические пластины мощностью 15-20 км, выведенные на современный эрозионный срез по системам надвигов.

Нижний этаж земной коры может быть представлен в виде среднего (промежуточного) и нижнего слоев с условной границей на глубинах 30-35 км. Сейсмические материалы (Булин и др., 1972; Щукин и др., 1984) показывают отсутствие резких границ между всеми слоями земной коры. Интерпретация вещественного состава среднего и нижнего слоев проведена с учетом данных по изменению плотности пород под действием литостатического давления (Уразаев и др., 1973), согласно которым инфракрустальные образования тоналит-трондьемитового состава ОГЗО уже у верхней границы слоя могут иметь средневзвешенную плотность около 2.79-2.80 г/см^ при сохранении фазового состава. Напротив, в Центрально-Алданской и Тимптоно-Учурской провинциях обнару-живаются существенные различия в петрофизических свойствах породных ассоциаций верхнего и среднего слоев. Последний по сравнению с верхним, преимущественно гранитным, должен содержать значительные количества пород среднего состава, которые могут иметь как интрузизную, так и реститовую природу или быть близкими но составу к среднему слою в ОГЗО (Стогний и др., 1995).

Состав нижнего слоя коры, по-видимому, близок к вещественным комплексам, обнажающимся в виде отдельных тектонических отторженцев (Зверевский, Чогарский и др.). Они сложены преимущественно ортогнейсами среднего и основного составов при подчиненном развитии парапород (Карсаков, 1983; Шульдинер и др., 1983). Надо полагать, чго ранние минеральные парагенезисы метабазитов были представлены эклогитовыми и гранатсодержащими ассоциациями. В настоящее время отсутствуют корректные петрологические данные, позволяющие установить различия в составе нижнего слоя АГГО и ОГЗО. Вместе с тем, полученная информация о

глубинном строении весьма полезна для модельных реконструкций палеогеотермического состояния сегментов земной коры, сформированных в различных геодинамических обстановках.

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

1. Алдано-Становой щит образован гранит-зеленокаменными и гранулит-гнейсовыми областями. Каждая из них состоит из разновозрастных террейноз, сформированных как в архее, так и протерозое. Доказано, что процессы низко-, среднетемпературного и высокотемпературного метаморфизма проявились в ходе становления сналической коры неоднократно и в разных формах. Эти процессы в одновозрастных кристаллических комплексах в одних случаях отражают изменения фаииальных условий метаморфизма в вертикальном разрезе, а в других - дифференциацию геодинамических обстзновок по латерали, подчеркивая аккреционную природу докембрийской коры.

За последние годы благодаря совместным усилиям сотрудников ИГГД РАН, ЯИГН СО РАН, ГЕОХИ РАН, ИГЕМ РАН при поддержке научных организаций Австралии, Германии, США, удалось выполнить большой объем аналитических работ и определить значения изотопно-радиологического возраста пород для большинства главных метаморфических и магматических комплексов Алдано-Станового щита, что позволило перейти к качественно новому этапу интерпретации времени проявления различных эндогенных процессов, и, в частности, метаморфизма. При определении наиболее вероятных временных интервалов метаморфических событий использовались датировки пород, местоположение которых определено в структурно-возрастных шкалах для отдельных провинций, СФЗ и геологических объектов. За нижний возрастной предел интервала принимается возраст протолита метаморфических пород, а за верхний - возраст интрузивных тел, секущих плоскостные и линейные элементы складчатых структур, выраженных метаморфическими минералами. Установленный интервал не отражает длительность метаморфизма, а только показывает, что с равной долей вероятности процесс мог проходить в любой момент определенного таким образом отрезка времени.

Анализ геохронологических данных позволил определить главные периоды метаморфизма докембрийских комплексов (табл. 2). Сопоставление вероятных временных интервалов метаморфизма в различных структурно-вещественных комплексах позволяет выделить

Таблица 2

Вероятные интервалы проявления процессов прогрессивного метаморфизма

О ГЗ О 3-А С Ф 3 Ц-А СФЗ 11-е СФЗ В-А СФЗ Ю-А С Ф 3

Сейм-й бл. Идж. ал-ои К^р. блок Звер. блок

Г А Э 3 Г А Э 3 Г А Э 3 Г А Э 3 Г А Э 3 Г А Э 3 Г А Э 3 Г А Э 3

2.0 2.5 11 г о т Е Р О 3 о П

¡т

N.

ё! ХФ":

1 П А Р X Е а

в )

Примечание. Фации: Г - граиулитовая, А - амфиболитовая, Э - эпидот-амфиболитовая, 3 - зеленосланцевая.

пять периодов регионального метаморфизма: архейский - 3.2-2.6 млрд лет (при детальном рассмотрении расчленяется на ранне- и поздне-археские 3.2-3.0 и 3.0-2.6), позднеархейский - раннепротерозойский - 2.6 -2.3 млрдлет, среднепротерозойские - 2.3-2.1 и 2.1-1.9 млрд лет.

В архейские периоды были метаморфизованы главным образом породы ОГЗО и Южно-Адданской СФЗ АГГО в условиях: эпидот-амфиболитовой фации - субганский зеленокаменный комплекс, амфибо-литовой и эпидот-амфиболитовой - олекминский тоналит-трондьемит гнейсовый комплекс (исключение представляет высокотемпературный метаморфизм комплекса восточной части ОГЗО, где кульминация метаморфизма достигается в период 2.4-1.9 млдр лет) и гранулитовой -курультинский и зверевский комплексы. Вероятные периоды процессов разнофациального метаморфизма практически перекрываются между собой, указывая, что в пределах данных структур на современном эрозионном срезе совмещены комплексы, состав которых и условия метаморфизма могут отражать дифференцированность режимов метаморфизма в архейской коре как по вертикали, так и по латерали. В то же время различия РТ-режимов метаморфизма в отдельных структурах относящихся к одному комплексу, демонстрируют их дифференциацию по латерали (например Олондинский ЗП (андалузит-силлиманитовый тип) и Тарынахский ЗП (кианит-силлиманитовый тип)), так и эволюцию во времени (пример Тунгурчинский ЗП (кианит-силлиманитовый тип) и Тасмиелинская структура (андалузит-силлиманитовый тип)).

Позднеархейский-раннепротерозойский период (2.6-2.3 млрд лет) прогрессивного высокотемпературного метаморфизма проявлен в породах Иджеко-Сутамской СФЗ. Среди изученных структурно-вещественных комплексов не обнаружены слабометаморфизованные возрастные аналоги супракрустальных толщ СФЗ, что не позволяет достаточно полно охарактеризовать характер изменения РТ-условий метаморфизма в раннепротерозойской коре. По существу, изученные блоки представляют собой отдельные экзотические тектонические фрагменты среди образований, метаморфизованных в среднем протерозое.

Среднепротерозойские периоды метаморфизма (2.3-2.1 и 2.1-1.9 млрд лет) были выделены А. Натманом и др. (ИШтап е1 а!., 1992) как этап эндогенной переработки архейских кристаллических образований. Полученные новые данные по возрасту высокометаморфизованных

супракрустальных пород, гранитогнейсов и эндербитогнейсов (Сальникова, 1993; Сальникова и др., 1993; Ковач и др., 1995; Котов и др., 1995) показывают, что среднепротерозойский высокотемпературный метаморфизм носит наложенный характер только по отношению к архейским и раннепротерозойским комплексам ОГЗО, Иджеко-Сутамской и Южно-Алданской СФЗ, а также к инфракрустальным образованиям Западно-Алданской СФЗ. Для всех остальных супракрустальных и магматических образований АГГО он является прогрессивным. Для него характерна существенная дифференциация фациальных условий метаморфизма по латерали: зеленослащевая -эпидот-амфиболитовая фации - удоканская и угуйская серии в западной и центральной части ОГЗО, экпогитовая и амфиболитовая - гранулитовая фации - олекминский комплекс в восточной части области, субгранулитовая фация - в Западно-Алданской СФЗ, высокотемпературная гранулитовая фация умеренных давлений - в Центрально-Алданской СФЗ, низкотемпературная гранулитовая фация повышенных давлений - в Восточно-Алданской СФЗ. В тех районах, где наблюдается тектоническое совмещение различных по условиям метаморфизма структурно-вещественных комплексов (Западно-Алданская и ЮжноАлданская СФЗ), отчетливо устанавливается последовательность проявления процессов метаморфизма от высокотемпературных к низкотемпературным. При этом иногда древние образования (Субганский ЗП) оказываются метаморфизованы при более низких температурах, чем молодые (чугинская толща, унгринский габбро-диорит-плагиогранитный комплекс). Примечательно, что участки земной коры, испытавшие гранулитовый метаморфизм в архее раннем протерозое, представляют собой тектонические пластины, выведенные на поверхность по системе пологих надвигов и надвинутые на менее метаморфизованные образования. Напротив, СФЗ (террейны), в которых проявлен среднепротерозойский метаморфизм, представляют собой крупные сегменты земной коры с относительно постоянным поверхностным и глубинным строением, хотя и сочетаются друг с другом по системам надвигов или крупных сдвигов.

Таким образом, в архейский период были метаморфизованы большинство пород ОГЗО и Южно-Алданской СФЗ, в ранне-протерозойский - Иджеко-Сутамской СФЗ, а в среднепротерозойский -Центрально-Алданской, Западно-Алданской и Восточно-Алданской СФЗ.

2. В раннем и позднем архее Алдано-Станового щита происходило становление сиалической коры гранит-зеленокаменного типа. Раннеархеский высокотемпературный метаморфизм характеризует доколлизионную стадию формирования сиалических комплексов и вызван высоким мантийным тепловым потоком, обусловившим геотермический градиент - 28-30ь/км. Одновременно возникли протолиты зеленокаменных толщ в обстановках близких к современным островным дугам и океаническим бассейнам. Фациальные условия позднеархейского метаморфизма определяются геотермическим состоянием коры во время коллизии и контролируются конвективным теплопереносом в нижней коре, что приводит к повышению регионального геотермического градиента до 40°/км в верхней.

Анализу фациальных условий метаморфизма, времени его проявления и особенностей строения архейских структурно-вещественных комплексов щита посвящена вторая часть диссертации. Установлены три метаморфических события. Наиболее ранний (древнее 3.0 млрд лет) — высокотемпературный метаморфизм {гранулитовая и амфиболитоеая фации), проявлен в породах Курультинского участка Хани-Курультинского блока (предполагается, что реликты аналогичных пород присутствуют в блоке Зверева), а также в тоналит-трондьемитовых гнейсах первой возрастной группы (>3.0 млрд лет) олекминского инфракрустального комплекса в районе Тунгурчинского зеленокаменного пояса (Смелов, 1989; БшеЬу, 1990). Следующее метаморфическое событие (эпидот-амфиболитовая фация) происходит на рубеже 3.0 млрд лет и задокументировано только в породах Тунгурчинского зеленокаменного пояса с возрастом протолитов 3.2-3.0 млрд лет . Позднеархейское метаморфическое событие (3.0-2.6 млрд лет) проявлено в породах (зеленосланцевая - эпидот-амфиболитовая фации) зеленокаменных поясов второй возрастной группы (Олондинский, Тасмиелинский и' др.), в тоналит-трондьемитовых гнейсах (амфиболитовая фация) в районе Олондинского зеленокаменного пояса, в диоритогнейсах и амфиболитах (гранулитовая фация) блока Зверева. На основе сравнения геологических и петрологических данных предполагается, что в этот же период происходит высокотемпературный

метаморфизм пород, локализованных в Бырылахском и Куранахском участках Хани-Курультинского блока, Оломокитском блоке и в районе месторождений "Снежное" и "Ималыкское".

Положение на Р-Т диаграмме (рис. 2) средних значений давления и температуры минеральных равновесий, контролируемого результатами парагенетического анализа, для структурно-вещественных комплексов, метаморфизованных в течение одного этапа, характеризует различные типы вертикальной зональности. Проверка и конкретизация этого предположения была проведена на основе реконструкций палеогеотермического состояния коры с использованием данных по радиогенной теплогенерации в коре в различные периоды ее становления, а также расчетов влияния фрикционной и/или диссипативной теплогенерации на условия метаморфизма с использованием математического аппарата, предложенного Д. Теркотом и Дж. Шубертом (1985).

Метаморфизм в раннем архее (>3.0 млуд лет). Положение точек средних температур и давлений метаморфизма раннеархейских образований Олекминской ГЗО и Южно-Алданской СФЗ, с учетом данных по минеральным парагенезисам и составам минералов, характеризует геотермическое состояние нижней коры - глубже 20 км и контролируется геотермой 28-30°/км (см. рис. 2). Расчеты необходимого теплового потока для соответствующих метаморфических реакций с учетом коэффициентов теплопроводности, измеренных В.Т. Балабаевым (1991) в породах Алдано-Станового щита, дают значение 93 мВт/м2. Породы комплексов изначально содержали незначительное количество радиоактивных элементов, а, следовательно, коровая радиогенная теплогенерация существенно не сказывалась на процессах метаморфизма нижней части коры. Примечательно, что внедрение протолитов тоналит-трондьемитовых гнейсов и эндербитов инфракрустального комплекса происходит как до, так и в период метаморфизма и деформаций. На основе распределения редкоземельных элементов в них установлено, что одной из возможных моделей образования магм могло быть 10% плавление толеитов с остаточной фазой - гранатом и/или амфиболом (Ранний докембрий..., 1986). Для соблюдения этих условий необходимо, чтобы геотермический градиент в коре находился в пределах 25-30°/км (Конди, 1983), а мантийная составляющая теплового потока должна быть 81-95 мВт/м-. Преобладание тоналит-трондьемитового магматизма, присутствие среди супракрустальных гнейсов аналогов

300 400 500 600 700 800 900 Т,°С

Рис. 2. Положение средних значений РТ-параметров метаморфизма для ранне- (квадраты) и позднеархейских (залитые кружки) комплексов: к -. Курультинского участка, чар - чарских блоков, ол - олекминского комплекса восточной части области, з - блока Зверева, о -Оломокитского блока, кр - Куранахского и бр - Бырылахского участков, ол - олекминского комплекса центральной части области, олд -Олондинского ЗП, тс - Тасмиелинского ЗП, тн - Тунгурчинского ЗП (полые кружки).

Равновесие полиморфов AbSiOs по М. Холдэвею (Holdaway, 1971). Штрих-пунктирная линия - солидус тоналита в присутствии 2 % Н20 (Ridley, 1992).

андезитов и андезито-базальтов, а также высокий тепловой поток из мантии позволяют предполагать, что формирование протолитов пород происходило в условиях, сравнимых с островодужными. Интервал значений давления при метаморфизме пород курультинской толщи соответствует глубинам порядка 25-30 км. Вероятно, последняя величина приближается к мощности существовавшей сиалической коры, косвенным подтверждением чему выступает отсутствие гранат-гиперстен-кордиеритовых ассоциаций в богатых К2О метапелитах. Другими словами, ранний высокотемпературный метаморфизм протекал в основании коры вблизи границы с мантией за счет поступления тепловой энергии из мантии.

Одновременно с образованием и метаморфизмом сиалических комплексов в обсгановках сравнимых с океаническими бассейнами формируются протолиты зеленокаменных толщ ранней возрастной группы (Тунгурчинский ЗП), содержащих в своем составе коматииты, толеиты, железистые кварциты, пелиты карбонатные породы. Их метаморфизм приходится на рубеж 3.0 млрд лет . В настоящее время-Тунгурчинсктй ЗП представляет собой серию тектонических пластин, заклиненных среди тоналит-трондьемитовых гнейсов ранней возрастной группы в зонах надвигов. Данные микроструктурного анализа свидетельствуют, что кульминация метаморфизма зеленокаменных пород достигается в период образования лежачих складок, сопряженных с формированием надвигов (Смелов, 1983; БтеЬу, 1995).

Минеральные парагенезисы и расчеты РТ-параметров по всем типам пород показывают неоднородность температурных условий метаморфизма, соответствующих кианит-биотит-ставролитовой, силли-манит-биотит-ставролитовой субфациям ставролитовой фации, и фации биотит-мусковитовых гнейсов. Соотношение температур и давлений минеральных равновесий контролируется главным образом РТ-трендом - 28- 30° /км и отражает условия кианит-силлиманитовой фациальной серии (см. рис. 2). Если РТ-тренд (28- 30° /км) эволюции метаморфизма тунгурчинских образований определяется региональным геотермическим градиентом, то тепловой поток на глубинах 15-20 км должен составить 89-93 мВт/м^. Учитывая, что в этот период возможно увеличение мощности коры до 40 км (Конди, 1983) радиогенный коровый тепловой поток может составить от 16 до 32 мВт/м2. В этом случае мантийный тепловой поток соответствует 57-77 мВт/м2, то есть стадия совмещения в едином разрезе земной коры тоналит-трондьемитовых гнейсов и

зеленокаменных образований сопровождается метаморфизмом, протекающим на фоне снижения мантийного теплового потока и возрастания роли радиогенного корового тепла. Вместе с тем в отдельных частях пояса устанавливается субизобарическое повышение температуры метаморфизма в среднем на 50°С. Предположив, что дополнительное тепло генерировалось в процессе деформаций, были рассчитаны необходимые физические условия. Главным из них является снижение давления флюида на 2 % по сравнению с общим, при скорости тектонических движений 2 см/год (Smelov, 1995). Однако, длительность этого воздействия (« 0.35 млрд лет), вероятно, недостаточна для протекания реакций, поэтому предполагается, что увеличение степени метаморфизма может быть связано и с надвиганием "горячей" пластины тоналитовых гнейсов на зеленокаменные породы.

Позднеархейское метаморфическое событие (3.0-2.6 млрд лет) проявлено в Олекминской ГЗО в Оломокитском блоке, в железорудных толщах месторождений "Снежное" и "Ималыкское", в олекминском инфракрустальном комплексе и зеленокаменных поясах (Олондинский и Тасмиелинский и др.); в Южно-Алданской СФЗ в блоке Зверева, Куранахском и Бырылахском участках Хани-Курультинского блока. Средние значения давления и температуры метаморфизма структурно-вещественных комплексов ложатся вдоль единого тренда (см. рис. 2). Геотермический градиент в нижней части коры (глубже 18-19 км) составлял 10-11°/км, а в верхней 38-40°/км (см. рис. 2). Выравнивание температур в нижней коре Алдано-Станового щита согласуется с данными по кратону Йилгарн (Ridley, 1992; Kramers, 1988) и результатами исследований В.И. Шульдинера (1992). В качестве одного из объяснений данного явления они рассматривают модели конвективного теплопереноса в частично расплавленном слое мощностью 17 км в нижней коре, при мощности сиалической коры - 3739 км, мантийном тепловом потоке 40-60 мВт/м^ и в присутствии дополнительных теплогенерирующих источников с А=2.5 мкВт/м^ на глубинах превышающих 18 км. Полученные нами петрологические данные по Алдано-Становому щиту не противоречат этой модели и показывают, что мощность коры, судя по минеральным ассоциациям диоритогнейсов и амфиболитов блока Зверева, могла достигать 40 км за счет коллизии и подкорового наращивания. Величина радиогенной теплогенерации в нижней коре изменялась от 2.0 до 2.45 mkBt/nA что достаточно для увеличения теплового потока на 26-32 мВт/м^, а

соответственно и геотермы до 34-36°/км, при которой возможно частичное плавление гранитоидов на глубинах 18-20 км. Соотношения между РТ-параметрами минеральных равновесий гранулитовых комплексов в СГЗО и Южно-Алданской СФЗ свидетельствуют в пользу протекания процесса в близких геодинамических обстановках. Другими словами, метаморфизм с груктурко-зещественных комплексов ЮжноАлданской СФЗ мог происходить в глубинных горизонтах сиалической коры гранит-зеленокаменного типа.

На примере Олондинского ЗП, содержащего в своем составе значительные количества андезитов и андезито-базальтов, на которые надвинута коматиит-толеитовая толща (Олондинский зеленокаменный..., 1990), определены условия метаморфизма структурно-вещественных комплексов в верхней коре. Они подчиняются РТ-тренду, соответствующему 38°/км (см. рис. 2) и совпадающему с региональным палео геотермическим градиентом, указывая на первоначально субгоризонтальное положение изоград. В свою очередь последнее свидетельствует о преимущественно кондуктивном способе теплопереноса при метаморфизме, синхронном с формированием гнейсовых куполов, обрамляющих структуру (Полянский, 1989).

В предложенную модель не вписываются данные по Тасмиелинскому ЗП. Рассчитанные значения температуры и давления для разных зон метаморфизма (зоны биотита, граната и ставролита) показывают, что РТ-тренд является изобарическим (см. рис. 2), то есть формирование инвертированной метаморфической зональности обусловлено латеральной неоднородностью в распределении температуры. Это, в совокупности с данными о крутом положении изоград, параллельных восточному тектоническому контакту, и повышении степени метаморфизма по направлению к нему свидетельствует, что зональность обусловлена теплогенерацией при деформациях, приуроченных к зоне пластического сдвига. Расчеты показали, что горизонтальный градиент 40°/км мог быть обеспечен при скорости тектонических движений порядка 4 см/год. При этом касательное напряжение на разломе должно составлять около 0.85 кбар. Относительно высокое значение напряжения, получаемое при проверке расчета скорости тектонических движений свидетельствует, что в данной модели необходимо дополнительно учитывать роль тепла, привносимого с кислыми магмами, флюидами и поднимающимися блоками гнейсового комплекса.

Таким образом, фациальные условия раннеархейского метаморфизма в нижней коре были обусловлены поступлением тепла из мантии, а позднеархейского - конвективным теплопереносом, возникающим в частично расплавленной коре за счет добавления радиогенной коровой составляющей к мантийному тепловому потоку. Метаморфизм в верхней коре протекал при кондуктивном способе передачи тепла из нижней коры с незначительной долей радиогенного, генерируемого в верхней. Процессы фрикционной теплогенерации могли оказывать незначительное влияние на метаморфизм зеленокаменных комплексов, локализованных в зонах вязких разломов.

3. В протерозое Алдано-Станового щита установлены три периода эндогенной активности 2.6-2.3, 2.3-2.1 и 2.1-1.9 млрд лет. Показано, что фациальные условия высокотемпературного метаморфизма и дифференциация его режимов в рамках одного возрастного интервала определяются различным вкладом мантийной и коровой составляющих в региональный тепловой поток з процессе эволюции эпиконтинентального бассейна. Кульминационные условия низко- и среднетемпертурно метаморфизованных супракрустальных комплексов достигаются на заключительной стадии развития подвижных зон в период деструкции нижней коры.

В третьей части диссертации анализируются данные по фациальным условиям протерозойского метаморфизма, свидетельствующие о дифференциации его режимов по латерали и эволюции во времени, отражающих многообразие геодинамических обстановок формирования сиалической коры.

Признаки наиболее раннего кульминационного метаморфизма в период с 2.6 по 2.3 млрд лет несут супракрустальные комплексы Иджеко-Сутамской СФЗ (Сеймский и Сутамский блоки). Верхний возрастной предел образования супракрустальных толщ оценивается в 2.6 млрд лет. Вероятно, что супракрустальные толши к моменту их кульминационного метаморфизма залегали на архейской сиалической коре с возрастом « 3.0 млрд лет (Шемякин и др., 1995). Судя по фациальным условиям и РТ-параметрам метаморфизма пород блоков, процесс протекал на разной глубине (рис. 3) и при различном тепловом потоке, который в Сутамском блоке составлял 85 мВт/м^, а в Сеймском - 110 мВт/м2. Следовательно, для метаморфизма сеймских образований необходимы дополнительные источники тепла в нижней коре и верхней мантии, или

протерозойских комплексов: в Западно-Алданской СФЗ: высокотемпературные комплексы (залитые кружки): амед -амедичинской, чуг - чугинской, cor - соголохской; низкометаморфизованные комплексы (на половину залитые кружки), я -ярогинской, с - субганской, б - булгунняхтахской толщ; в Центрально-Алданской СФЗ (кружки): н - Нимнырском, м - Мелемкенских блоках; в Иджеко-Сутамской СФЗ (треугольники): ст - Сутамском, см - Сеймском блоках и идж - Иджекском аллохтоне; Восточно-Алданской СФЗ (квадраты): сн - Суннагинском, х - Холболохском, уг - Учуро-Гонамском, тр - Тыркандинском и т - Тырканском блоках. Равновесие полиморфов AI2S1O5 по М. Холдэвею (Holdaway, 1971). Штрих-пунктирная линия - солидус тоналита в присутствии 2 % Н,0 (Ridley, 1992).

существование механизма конвективного теплопереноса в низах коры за счет частичного плавления ее вещества. Первый вариант может быть реализован в случае ступенчатого погружения блоков архейской коры в области нисходящих мантийных потоков. Второй обусловлен вкладом радиогенного корового тепла в тепловой поток, поступающий из мантии и нижней коры единого погружающегося блока. Согласно математическим расчетам последний вариант кажется более предпочтительным. Однако, в обоих вариантах элемент погружения сиалических блоков необходим.

В этот период Западно-Алданская и Центрально-Алданская СФЗ представляют собой эпиконтинентальный бассейн, где предположительно на архейской сиалической коре происходит формирование протолитов курумканской, амедичинской, чугинской и федоровской супракрустальных толщ (Ковач и др., 1995).

Высокотемпературный метаморфизм периода 2.3-2.1 млрд лет фиксируется как в АГГО, так и в ОГЗО. В Западно-Алданской СФЗ проявлены процессы гранулитового и амфиболитового метаморфизма пород амедичинской, чугинской и соголохской толщ. Процессы синхронны с формированием глубинных надвигов и сопряженных с ними складчатых форм (Сальникова, 1993) в раннеколлизионкый этап. Положение средних значений РТ-параметров метаморфизма супракрустальных комплексов подчиняется геотермическому градиенту в 36°/км (см. рис. 3). В кульминационньй этап тепловой поток должен был составлять 115 мВт/м^. Такое высокое значение теплового потока в обстановке сжатия обеспечивалось присутствием мощного слоя гранитного состава с тепловыделением 3.35-3.65 мкВт/м^. Массовое появление г ранитов на рубеже 2.4-2.3 млрд лет связывается с плавлением пород тоналитового и андезитового состава (Сальникова, 1993). В то же время для продуцирования существующего количества гранитного материала требуются значительно большие объемы материнских пород, чем те, которые могли существовать е основании супракрустальных толщ. Видимо, увеличение мощности сиалической коры происходило в результате тектонического скучивания. При этом величина мантийной составляющей теплового потока могла находиться в интервале 10-40 мВт/м2.

Петрологические доказательства тектонического скучивания сиалической коры, сопровождающие А-субдукцию обнаружены в восточной части Олекминской ГЗО. Здесь в интервале с 2.4 по 1.9 млрд

лет устанавливаются два этапа высокотемпературного метаморфизма: ранний - высокотемпературная эклогитовая, и поздний - гранулитовая и амфиболитовая фации. В первый этап в метабазитах кристаллизовались гранат пироп-гроссуляр-альмандинового состава и омфацит, то есть были представлены эклогитами, формирование которых возможно в корневых частях гор при коллизии (Smelov, Beryozkin, 1993) и тепловом потоке 45-65 мВт/м2. Вклад радиогенного корового тепла мог достигать 75 % от общего. Второй этап (1.9 млрд лет) характеризуется регрессивными преобразованиями эклогитовой ассоциации: сначала в условиях гранулитовой, а затем - амфиболитовой фации. В течение обоих этапов вмещающие плагиогнейсы подвергались процессам частичног о плавления: на ранних - с образованием плагиомигматитов, а на заключительных - согласных и секущих жил гранитного состава. Процесс приводит к полному исчезновению граната, что свидетельствует о его декомпрессионном характере в стадию коллапса орогена.

В центральной и западной частях Олекминской ГЗО происходит формирование Кодаро-Удоканской. Нижне-Ханинской, Олдонгсинской и др. рифтогенных структур (грабен-синклиналей), выполненных образованиями удоканской (=2.2 млрд лет) и угуйской серий. Поступление терригенного материала в центральной части области, происходило с востока со стороны предполагаемого горного сооружения (Чиряев, 1987).

Период 2.1-1.9 млрд лет характеризуется проявлением высокотемпературного метаморфизма пород Центрально-Алданской и Восточно-Алданской СФЗ, а также низко- и среднетемпературного в Западно-Алданской СФЗ и центральной и западной частях Олекминской ГЗО.

Наиболее высокотемпературные условия гранулитового метаморфизма установлены в Центрально-Алданской СФЗ. Средние значения РТ-параметров метаморфизма для пород Нимнырского и Мелемкенского блоков (см. рис. 3) образуют тренд, появление которого возможно при декомпрессии. Примечательно, что среднее значение РТ-параметров метаморфизма амедичинской толщи, отражающее условия предыдущего этапа метаморфизма, практически лежит на его продолжении в более глубинной области. Основным отличием региональной структуры двух СФЗ является широкое развитие в Центрально-Алданской СФЗ гранитогнейсовых куполов. Такое соотношение между РТ-трендами двух зон отражает близость режимов

метаморфизма на ранних стадиях с последующей их дифференциацией в позднеколлизионный этап. Формирование гранитогНейсовых куполов в Центрально-Алданской СФЗ приводит к образованию малоглубинных гранулитов с практически полной переработкой ранних минеральных ассоциаций.

В соседней Западно-Алданской СФЗ в период 2.1-1.9 млрд лет проявлен прогрессивный метаморфизм зеленосланцевой (ярогинская серия), эпидот-амфиболитовой (субгаиская и булгукняхтахская серии) и амфиболитовой (унгринский габбро-диорит-плагиогранитный комплекс) фаций, а также изофациальный с ними диафторез высокотемпературных супракрустальных комплексов и ремобилизация гранитогнейсов инфракрустального. Детальное изучение метаморфизма супракрустальных толщ субганского комплекса, локализованных в зонах бластомилонитов со сдвигово-взбросовой кинематикой, показало, что фациадьные условия и РТ-параметры могли контролироваться градиентом 54°/км. Однако, проведенные модельные расчеты теоретического теплового потока, с учетом данных по глубинному строению СФЗ, позволили установить, что условия метаморфизма этих образований в значительной мере определяются теплом привносимым интрузивами гранитов, блоками и пластинами гнейсов, а также, возможно, генерируемым при тектонических движениях.

В центральной и западной частях Олекмйнской области по периферии отдельных грабея-синклиналей происходит формирование блоковых поднятий (иногда возможно образование гнейсовых куполов), приводящих к возникновению в раннепротерозойских осадочных толщах надвигов и сопряженных с ними складчатых форм. Образование этих структур приводит к локальному повышению степени метаморфизма до эпидот-амфиболитовой фации.

Установленная последовательность проявления эндогенных процессов в протерозое в восточной части ОГЗО и в Центрально-Алданской провинции может быть интерпретирована с позиций модели развития эпиконтинентального бассейна с последующей А-субдукцией и формированием орогена, развиваемой А. Кренером (Kroner, 1981) и Д.Дж. Эллисом (Ellis, 1992). Однако, по многим параметрам в нее не вписываются данные по Восточно-Алданской СФЗ. Здесь в период с 2.1 до 1.9. млрд лет также достигаются кульминационные условия метаморфизма, соответствующие низкотемпературной гранулитовой фации повышенных давлений. Хотя в этом районе в качестве наиболее

поздних крупных структурных форм выступают гранитогнейсовые купола (Попов и др., 1989), положение точек средних значений температуры и давления метаморфизма пород различных блоков зоны на диаграмме Т-Р (см. рис. 3) существенно отклоняется от РТ-тренда для Центрально-Алданской СФЗ. Последнее дает основание полагать, что на востоке кульминация метаморфизма приходится на период формирования структур, предшествующих образованию гнейсовых куполов. Суммарный тепловой поток в этой области щита должен был составлять 95 мВт/м^ с коровой составляющей - 35-37 мВт/ м-. Петрохимические исследования, проведенные Н.В. Поповым и др. (1989) показали, что в составе супракрустальных формаций преобладают метавулканиты толеитовой, известково-щелочной и щелочной серий, в то время как инфракрустальный комплекс имеет бимодальный состав. Такое сочетание метаморфических формаций сопоставимо с вулкано-плутоническими поясами, возникающими на активных континентальных окраинах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение геологии, геохронологии и петрологии структурно-вещественных комплексов Алдано-Станового щита позволило установить, что его состав и строение обусловлены проявлением пяти периодов корообразующих процессов, сопровождающихся глубокими метаморфическими преобразованиями пород, интенсивной тектонической и магматической деятельностью. Процессы высокотемпературного (гранулитовая - амфиболитовая фации) и низко-, среднетемпературного (эпидот-амфиболитовая - зелено сланцевая фации) метаморфизма присущи каждому периоду, но неоднородно проявлены на площади щита. Вероятные возрастные интервалы метаморфизма соответствуют пяти периодам: в архее - 3.2-3.0, 3.0-2.6 млрд лет, а в протерозое - 2.6-2.3, 2.3-2.1 и 2.1-1.9 млрд лет. В течение первых двух периодов кульминационный метаморфизм испытало большинство структурно-вещественных комплексов ОГЗО и Южно-Алданской СФЗ. В последующие периоды корообразующих процессов были метаморфизованы структурно-вещественные комплексы в Иджеко-Сутамской (2.6-2.3 млрд лет), Центрально-Алданской и Западно-Алданской (2.3-2.1 и 2.1-1.9 млрд лет), а также Восточно-Алданской (2.1 -1.9 млрд лет) СФЗ АГГО. В ОГЗО два заключительных периода эндогенной активности отмечены высокотемпературной переработкой

инфракрустальных образований в ее восточной и прогрессивным низкотемпературным метаморфизмом образований удоканской и угуйской серий в центральной и западной частях. Согласно этим данным ОГЗО является архейской, а АГГО протерозойской провинцией, то есть становление Алдано-Станового щита начинается с формирования земной коры гранит-зеленокаменного типа, в нижних горизонтах которой достигались условия гранулитовой фации. Протерозойский этап развития характеризуется метаморфическими процессами, связанными с заложением и эволюцией эпиконтинентального бассейна в центральной части АГГО и вулкано-плутонических поясов в восточной.

Особенности метаморфизма и региональной структуры в архее и протерозое Алдано-Станового щита определяются геотектоническими условиями заложения и развития подвижных зон земной коры. Дифференциация режимов метаморфизма в рамках одного возрастного интервала определяется различной ролью мантийной и коровой составляющих регионального теплового потока, а также тектонических и интрузивно-магматических источников тепла. В процессе развития и становления отдельных сегментов земной коры эволюция РТ-параметров метаморфизма обусловлена главным образом увеличением роли радиогенного корового тепла.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Смелов А.П., Тимофеев В.Ф., Богомолова Л.М. Железорудные комплексы Чаро-Токкинского района // Тез. докл. IV республ. конф. молодых ученых и специалистов. - Якутск, 1982. 4.1. С. 19-20.

2. Смелов А.П., Тимофеев В.Ф., Богомолова Л.М. Метаморфизм железорудного комплекса Ималыкско-Тарыннахского рудного поля // Бюл. НТИ. Геология и полезные ископаемые Якутии. - Якутск, 1982. С.14-17

3. Березкин В.И., Богомолова Л.М., Смелов А.П., Тимофеев В.Ф. Метаморфизм докембрия восточной части Олекминской складчатой зоны // Метаморфизм докембрия в районе Байкало-Амурской магистрали. - Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1983. С.34-48.

4. Смелов А. П. Последовательность минералообразования и оценка параметров метаморфизма в метапелитах "трогов" бассейна р. Олекмы // Докембрийские троговые структуры Байкало-Амурского региона и их

металлогения: Тез. докл. Всесоюз. совещ. - Новосибирск, 1983. С. 115— 116.

5. Смелов А.П. Метаморфические критерии неоднородно метаморфизованных супракрустальных образований Темулякит-Тунгурчинской зоны // V республ. конф. молодых специалистов: Тез. докл. - Якутск, 1984. Ч.И. С.50-51.

6. Богомолова Л.М., Тимофеев В.Ф., Березкин В.И., Смелов А.П. Тектоника "трогового" комплекса р. Олекмы // Докембрийские троговые структуры Байкало-Амурского региона и их металлогения. -Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние, 1985. С.96-102.

7. Березкин В.И., Смелов А.П. Особенности метаморфизма верхнеархейских и нижнепротерозойских супракрустальных образований Алданского щита // Петрология, рудоноснос?гь и корреляция магматических и метаморфических образований, флюидный режим эндогенных процессов: Тез. докл. IV Вост.-Сиб. регионального петрограф, совещ. - Иркутск, 1985. С.87-89.

„8. Ковач В.П., Смелов А.П. Строение, состав и геохимические особенности серогнейсового комплекса Олекминской зоны // Петрология, рудоносность и корреляция магматических и метаморфических образований, флюидный режим эндогенных процессов: Тез. докл. IV Вост.-Сиб. регионального петрограф, совещ. - Иркутск, 1985. С.78-80.

9. Дук B.JL, Кицул В.И., Петров А.Ф., Березкин В.И., Богомолова Л.М., Смелов А.П., Тимофеев В.Ф., Ковач В.П., Лубяновский В.М., Милькевич Р.И., Павлов С.Н., Рожин С.С., Болдырев М.В., Дамаскина Г.Д., Шкодзинский B.C.. Ранний докембрий Южной Якутии. - М.: Наука, 1986. - 280 с.

10. Кицул В.И., Смелов А.П., Березкин В.И., Богомолова Л.М., Дук В.Л. Термодинамические режимы метаморфизма в эволюции раннедокембрийской земной коры Алданского щита // Магматические и метаморфические формации в истории Земли. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1986. С. 120-125.

11. Добрецов Н.Л.,Дсбрецов H.H., Попов Н.В., Добрецова Л.В., Смелов А.П. Минералогия и геохимия коматиитовой серии из Олондинской структуры Витимо-Алданского щита // Геохимия вулканитов различных геодинамических обстановок. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1986. С.34-49.

12. Смелов А.П., Попов Н.В., Добрецов H.H. Внутреннее строение Олондинского зеленокаменного пояса // Модели эволюции процессов метаморфизма на щитах и складчатых областях. - Новосибирск. ИГиГ СО АН СССР, 1987. С. 18-2.2.

13. Попов Н.В., Смелов А.П., Добрецов H.H. Формационный состав и строение Олондинского зеленокаменного пояса (юго-запад Алданского щита) // Геология и геохронология Сибирской платформы и ее обрамления: Тез. докл. per. сов. - Иркутск, 1987. С.80-82.

14. Смелов А.П., Березкин В.И., Богомолова Л.М. Метаморфизм на разных этапах становления Олекминской гранит-зеленокаменной области // Геология и метаморфизм архейских зеленокаменных поясов. -Петрозаводск: Изд-во Карельского филиала АН СССР, 1988. С. 165-179.

15. Богомолова Л.М., Смелов А.П. Корреляция эндогенных процессов в зеленокаменных образованиях Олекминской складчатой области // Структурный анализ кристаллических комплексов: Тез. докл. II Всесоюз. школы. - М., 1988. С.34-35.

16. Гусакова И.Н., Смелов А.П. Сохранность первичных структур метабазитов при метаморфизме эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций // Сохранность состава, текстур и структур осадочных и вулканогенных пород при метаморфизме: Тез. докл. - Л., 1988. С.4-5.

17. Смелов А.П. Метаморфическая эволюция Олекминской гранит-зеленокаменной области. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. -128 с.

18. Богомолова Л.М., Другова Г.М., Дук В.Л., Миронюк Е.П., Смелов А.П. Олекминская гранит-зеленокаменная область // Древнейшие породы Алдано-Станового щита. Путеводитель Международной геологической экскурсии Проекта МПГК № 280 "Древнейшие породы Земли". - Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1989. С.20-69.

19. Богомолова Л.М., Смелов А.П. Тунгурчинский зеленокаменный пояс // Древнейшие породы Алдано-Станового щита. Путеводитель Международной геологической экскурсии Проекта МПГК № 280 "Древнейшие породы Земли". - Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1989. С.84-116.

20. Смелов А.П. Экзотические основные породы олекминского комплекса // Древнейшие породы Алдано-Станового щита. Путеводитель Международной геологической экскурсии Проекта МПГК

№ 280 "Древнейшие породы Земли". - Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1989. С.116-120.

21. Горохов И.М., Тимофеев В.Ф., Бизунок М.Б., Смелов А.П., Березкин В.И., Дук В.Л., Крылов И.Н., Кутявин Э.П., Мельников Н.Н. Rb-Sr системы в метаосадочных породах Ханинского грабена (Олекминская гранит-зеленокаменная область) // Изотопная геохронология докембрия. - Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1989. С.110-126.

22. Bogomolova L.M., Drugova G.M., Dook V.L., Mironuk E.P., Smelov A.P. The Olekma granite-greenstone terrain // The oldest rocks of the Aldan-Stnanovic Shield, Eastern Siberia. Excursion guide for Geological field trip to the Aldan-Stanovic Shield, July-August 1989. - Leningrad-Mainz, 1989. C.4-27.

23. Bogomolova L.M., Smelov A.P. The Tungurcha greenstone belt // The oldest rocks of the Aldan-Stnanovic Shield, Eastern Siberia. Excursion guide for Geological field trip to the Aldan-Stanovic Shield, July-August 1989. - Leningrad-Mainz, 1989. C.35-42.

24. Smelov A.P. "Exotic" mafic rocks of the Olekma complex // The oldest rocks of the Aldan-Stnanovic Shield, Eastern Siberia. Excursion guide for Geological field trip to the Aldan-Stanovic Shield, July-August 1989. -Leningrad-Mainz, 1989. C.55-56.

25. Богомолова Л.М., Смелов А.П. Типы структур зеленокаменных поясов (на примере Олекминской гранит-зеленокаменной области) // Структурный анализ кристаллических комплексов и геологическое картирование: Тез. докл. III Всесоюз. школы. - Киев, 1990. 4.1. С.22-23.

26. Попов Н.В., Смелов А.П., Добрецов Н.Н., Богомолова Л.М., Картавченко В.Г. Олондинский зеленокаменный пояс. - Якутск: Изд-во ЯНЦ СО АН СССР, 1990. - 172 с.

27. Ney'mark L.A., Kovach V.P., Nemchin А.А., Morosova I.M., Kotov A.B., Vinogradov D.P., Gorochovsky B.M., Ovchinnicova G.V., Bogomolova L.M., Smelov A.P. Late Archaean intrusive complexes in the Olekma granite-greenstone terrain (eastern Siberia): geochemical and isotopic study // Third Int. ArcheanSymp. Geoconf.: Extended Abstr. vol., Perth, 1990. P. 173-174.

28. Smelov A.P. Metamorphic evolution of the Olekma granite-greenstone area, Aldan Shield, USSR // Third Int. Archean Symp. Geoconf.: Extended Abstr. vol., Perth, 1990. P. 183-184.

29. Beryozkin V.I., Bogomolova L.M., Kitzul V.I., Smelov A.P. Greenstone belts of the Aldan Shield // The North-Western Quebec polimetallic belt: Abstr. Symposium. - Canada, 1990. P.71-72.

30. Smelov A.P., Bogomolova L.M. Granulites of Olekma granite-greenstone terrain, Aldan shield USSR II Composition and evolution of hige-grade gneiss terrains: Abstracts. - Kandy, Sri lanka, 1991. P.71-72.

31. Nutman A.P., Chernyshev I.V., Baadsgaard H., Smelov A.P. The Aldan Shield of Siberia USSR: the age of its Archean components and evidence for widespread reworking in the mid-Proterozoic // Precamb. Res. -1992. - V.54, № 4. - P. 195-209.

32. Neymark L.A., Kovach V.P., Nemchin A.A., Morosova I.M., Kotov A.B., Vinogradov D.P., Gorochovsky B.M., Ovchinnicova G.V., Bogomolova L.M., Smelov A.P. Late Archaean intrusive complexes in Olekma granite-greenstone terrain (Eastern Siberia): geochemical and isotopic study // Precamb. Res. - 1993. - V.62, № 4. - P.453-472.

33. Smelov A.P., Beryozkin V.I. Retrograded eclogites in the Olekma granite-greenstone region, Aldan Shield, Siberia // Precamb. Res. - 1993. -V.62, № 4.-P.419-430.

34. Ковач В.П., Богомолова Jl.M., Смелов А.П., Котов А.Б. Редкоземельные элементы в плагиогранитоидах Усть-Олдонгсинского массива (Олекминская складчатая область Алданского щита) // Геология и геофизика. - 1993. - № 2. - С.50-58.

35. Сальникова Е.Б., Котов А.Б., Немчин А.А., Яковлева С.З., Морозова И.М., Богомолова Л.М., Смелов А.П. О возрасте Тунгурчаканского массива (Олекминская складчатая область, Алданский щит) //Докл. РАН. - 1993. - Т.331, № 3. - С.356-358.

36. Стогний В.В., Жижин В.И., Смелов А.П. Оценка платиноносности Алданского щита // Благородные и редкие металлы: Тез. докл. Междун. конф. 19-22 сентября 1994. - Донецк, 1994. С. 18-19.

37. Стогний В.В., Смелов А.П. Особенности структуры и формационного состава зеленокаменных поясов западной части Алданского щита и проблема оценки их золотоносности II Благородные и редкие металлы: Тез. докл. Междун. конф. 19-22 сентября 1994. -Донецк, 1994. С.64-65.

38. Дучков А.Д., Балабаев В.Т., Володько Б.В. ... Смелов А.П. и др. Температура, криолитозона и радиогенная теплогенерация в земной коре Северной Азии. - Новосибирск. РАН, Сиб. отд-ние, Объед. ин-т геологии, геофизики и минералогии., 1994. - 141 с.

39. Попов Н.В., Добрецов Н.Н., Смелов А.П., Богомолова Л.М. Тектоника, метаморфизм и проблемы эволюции Олондинского зеленокаменного пояса (Алданский щит) II Петрология. - 1995. - Т.З, № 2. - С.84-98.

40. Котов А.Б., Сальникова Е.Б., Богомолова Л.М., Смелов А.П. О возрастных границах формирования ранних надвиговых структур Восточной части Олекминской гранит-зеленокаменной области Алданского щита //Докл. РАН. - 1995. -Т.342, № 2. - С.209-212.

41. Ковач В.П., Котов А.Б., Сальникова Е.Б., Великославинский С.Д., Смелов А.П., Березкин В.И. Sm-Nd изотопная систематика высокометаморфизованных супракрустальных комплексов Алданского щита // Главнейшие рубежи геологической эволюции Земли в докембрии и их изотопно-геохронологическое обоснование / Тез. докл. - Санкт-Петербург, 1995. С.31.

42. Ковач В.П., Котов А.Б., Сальникова Е.Б., Смелов А.П., Березкин В.И., Загорная Н.Ю. Возрастные границы формирования высокометаморфизованных супракрустальных комплексов Алданского щита: первые Sm-Nd изотопные данные // Российский фонд фундаментальных иссследований в Сибирском регионе (земная кора и мантия): Тез. докл. - Иркутск, 1995. Т.2. С.56-57).

43. Smelov А.Р. The influence of deformations on the metamorphism of the Tungurcha greenstone belt, Olekma granite-greenstone terrain, Aldan Shield, Siberia // Extended abstract of Centennial geocongress, South Africa. -1995. V.2. P.684-688.

44. Smelov A. P. Metamorphism-deformation relationships in greenstone belts with different tectonic settings: the Olekma granite-greenstone terrain, Aldan Shield, Siberia // Journal of Chech geological society: Abstract Volume. - Prague, 1995. - V.40, № 3. - P. 45.

45. Попов H.B., Смелов А.П. Метаморфические формации Алданского щита // Геология и геофизика. - 1996. 1. - С. 148-161.

46. Стогний В.В., Смелов А.П., Невольских С.Г. Модель глубинного строения Алданского щита // Геофизические исследования в Якутии. - Якутск: Изд-во Якутского гос. ун-та, 1995. С. 17-25.

47. Березкин В.И., Смелов А.П., Кицул В.И. Новая находка анортозитов на Алданском щите // Геология и геофизика. - 1996. - Т.37, №3.-С. 104-107.