Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Мезозойские гранитоиды золотоносных районов Верхнего Приамурья
ВАК РФ 25.00.04, Петрология, вулканология
Автореферат диссертации по теме "Мезозойские гранитоиды золотоносных районов Верхнего Приамурья"
На правах рукописи №
СТРИХА Василий Егорович 003449507
МЕЗОЗОЙСКИЕ ГРАНИТОИДЫ ЗОЛОТОНОСНЫХ РАЙОНОВ ВЕРХНЕГО
ПРИАМУРЬЯ
Специальность 25 00.04 - петрология, вулканология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук
1 6 О КГ 2008
Екатеринбург -2008
003449507
Работа выполнена в Амурском комплексном научно-исследовательском институте Дальневосточного отделения РАН и Закрытом акционерном обществе «Научно-производственной компании «Геотехнология»
Официальные оппоненты:
Доктор геолого-минералогических наук Бескин Семен Матвеевич
Доктор геолого-минералогических наук Гоневчук Валерий Григорьевич Доктор геолого-минералогических наук Холодное Владимир Васильевич
Ведущая организация Северо-Восточный комплексный научно-исследовательский институт ДВО РАН (г Магадан)
Защита состоится 7 октября 2008 года в 14 час на заседании диссертационного совета Д 004 021 02 в конференц-зале Института геологии и геохимии им АН Заварицкого Уральского отделения Российской академии наук по адресу 620151, г Екатеринбург, Почтовый пер, 7
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геологии и геохимии УрО
Отзывы на автореферат высылать по адресу 620151, ИГиГ У О РАН, Почтовый пер, 7 г Екатеринбург, Россия Факс (343)371-52-52
РАН
Автореферат разослан
2008 года
Ученый секретарь диссертационного совета
Чащухин И С
3
Введение
Актуальность исследований Проблема рудоносности гранитоидов и прогнозирования связанного с ними оруденения тесно переплетается с вопросами возникновения и эволюции гранитоидных расплавов, а также условиями их кристаллизации Все это, в свою очередь, связано с расшифровкой геодинамических обстановок и реконструкцией возможных источников В рамках решения данных проблем настоящая работа направлена на рассмотрение закономерностей размещения, выявление особенностей вещественного состава пород мезозойских гранитоидных ассоциаций одного из крупнейших золотоносных регионов Востока России Связь золотого оруденения с позднемезозойским гранитовдным магматизмом Верхнего Приамурья отмечали многие исследователи (Геологические , 1991, Гуров, 1971, 1978, Моисеенко, 1977, 1996, 1999, Остапенко, 2007, Эйриш, 1995, 2002, Степанов и др , 1996, Стриха, 1995, 2001) Поэтому данный регион является благоприятным для решения вопросов оценки продуктивности гранитоидов в отношении золота и, соответственно, прогнозирования золотого оруденения Вопросы расчленения и корреляции плутонов мезозойских гранитоидов, а также интерпретация геодинамических условий формирования и их генезиса оставались до сих пор недостаточно разработанными Это, а также систематизация имеющихся для них геохимических и металлогенических данных является актуальным
Цели и задачи исследований. Основной целью исследований является изучение петрологических особенностей продуктивных на золото гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья
В процессе исследований решались следующие основные задачи
1 Уточнение изотопного возраста и проведение п етро ло го-геохими чес ко й типизации мезозойских гранитоидных ассоциаций золотоносных районов Верхнего Приамурья
2 Оценка геодинамических обстановок формирования, условий образования исходных расплавов и особенностей эволюции этих гранитоидов
3 Установление возраста и реконструкция состава предполагаемых источников, изучение их взаимосвязи с продуктивностью гранитоидных ассоциаций в отношении золота
4 Исследование условий кристаллизации и особенностей флюидного режима пород продуктивных на золото гранитоидных ассоциаций
Фактический материал и методы исследований Работа основана на 30-летних личных исследованиях петрографии, минералогии и геохимии плутонических ассоциаций Востока России (Чукотка, Верхнее Приамурье) в процессе геолого-съемочных и научно-исследовательских работ
Изучение гранитоидов Верхнего Приамурья проводились в Амурском комплексном научно-исследовательском институте Дальневосточного отделения РАН (АмурКНИИ ДВО РАН) (г Благовещенск) по программе изучения геохимии и петрологии золотоносных плутонических поясов Востока Азии, в процессе среднемасштабных геолого-съемочных работ и по программе совершенствования серийных легенд «Госгеолкарты-200» Федерального государственного унитарного геологического предприятия «Амургеология» Окончательная доработка полученного в процессе исследовании фактического материала
производилась в Закрытом акционерном обществе «Научно-производственной компании «Геотехнология» (г Петропавловск-Камчатский)
В диссертации использовано около 350 оригинальных химических анализов интрузивных пород, 264 определения составов породообразующих минералов на микрозонде, результаты анализов более 200 проб на широкий круг элементов-примесей в породах, в том числе 60 определений 38 элементов, включая РЗЭ, методом ICP-MS, 67 определений изотопного состава Rb и Sr в горных породах и минералах, 43 определения абсолютного возраста цирконов U-Pb методом на микрозонде SHRIMP-II, 38 определений абсолютного возраста породообразующих минералов К-Ar методом, 25 определений изотопного состава кислорода в горных породах, 24 определения изотопов Sm и Nd, результаты изучения более тысячи шлифов
Состав минералов был определен в рентгеноспектральной лаборатории Аналитического центра ОИГГМ СО РАН методом электронно-зондового микроанализа на микрозонде JXA-8100 фирмы JEOL (Япония), аналитики JIВ Усова, В H Королюк, а также в лаборатории электоронной микроскопии ДВГИ ДВО РАН на микрозонде JXA-5A фирмы ÎEOL (Япония), аналитик В И Сапин Для микрозонда JXA-8100 ускоряющее напряжение - 20 кВ, ток зонда - 40 нА, время счета - 10 с Использовались стандартные образцы из лабораторной коллекции природные пироп обр 0-145 (Si, Al, Mg, Fe), хромовый пироп обр Уд-92 (Сг), марганцевый гранат обр Гран 25 (Мп), голубой диопсид (Са), альбит (Na), ортоклаз обр 359-1 (К), а также стекло обр GL-6 (Ti) и синтетические F-флогопит (F) и С1-апатит (Cl) Для расчета концентраций был применен ZAF-метод коррекции из фирменного программного обеспечения Воспроизводимость определения основных элементов характеризовалась относительным стандартным отклонением порядка 1-2 % Предел обнаружения элементов - 0,01-0,02 % Для микрозонда JXA-5A ускоряющее напряжение составляло 20 кВ, ток зонда - 50-60 нА, время счета -10 с
Исследование калиевого полевого шпата проводилось методами рентгеноструктурного анализа, аналитики И В Александров, Е В Шумейко Съемка производилась на дифрактометрах ДРОН-3, ДРОН-ЗМ в АмурКНИИ ДВО РАН на СиКд - излучении методом Дебая - Шеррера с фокусировкой по Бреггу-Брентано Напряжение на трубке - 30 кВ, ток -25 мА, щели - 2, 4, 0,25, скорость гониометра -1 град /мин, скорость движения диаграммной ленты - 720 мм/час, при вращающемся образце Для определения параметров структуры съемка произведена при скорости гониометра 0,25 град/мин
Определение содержаний главных элементов в породах выполнялось в Центральной лаборатории ПГО «Дальгеология» (г Хабаровск), АмурКНИИ ДВО РАН (г Благовещенск) силикатным методом, аналитики С M Радомский, JIП Носкова, О А Зубова
Содержания широкого круга элементов-примесей, включая РЗЭ, в представительных пробах интрузивных пород определены методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на приборе ICP-MS Elan DRC II PerkinElmer (США) в Хабаровском аналитическом центре Института геофизики и тектоники ДВО РАН, аналитики ДВ Авдеев, JIС Боковенко, В Е Зазулина, H И Ильина Относительная погрешность определения не превышает 5%
Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Pb, Th, Ti, Ba, Cr, Ni, Co, V, Cu, Zn в породах определялись методом рентгенофлюоресцентного анализа (РФА) в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН (г Санкт-Петербург), а также Отделении региональной геологин и гидрогеологии ДВО РАН (г Благовещенск), аналитик А А Зеневич Относительная погрешность определения не превышает 10 % Оценка точности и воспроизводства методик определения элементов осуществлялась с помощью внутренних и международных стандартов
Определения изотопного возраста пород Rb-Sr и K-Ar методами выполнялись в лабораториях ВСЕГЕИ и ИГГД РАН (аналитики Ю П Шергина, А.Г Рублев) Содержания рубидия и стронция определены методом двойного изотопного разбавления с погрешностью ± 1,5-2,0 % Использован комбинированный трассер, обогащенный изотопами 84Sr и 85Rb Измерения изотопного состава стронция произведены на масс-спектрометре МИ -1201Т с ошибкой ± 0,05-0,1% Для контроля измерений отношений 87Sr/86Sr и 87Rb/86Sr был использован стандарт Национального Бюро Стандартов США SRM-987 Для большинства проб погрешности определений отношений 87Rb/s6Sr составляли 1% на 95% уровне доверительной вероятности Лишь для амфиболов, проанализированных во ВСЕГЕИ, эта погрешность достигала 2 % Ошибка в определении s7Sr/s6Sr составляет 0,05 % (для амфиболов - 0,1%) Расчёт параметров изохрои осуществлялся по программе ISOPLOT, аналитические ошибки приведены с доверительной вероятностью 0,95 (2а)
U-Pb датирование цирконов осуществлялось на ионном микрозонде SHRIMP-II в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ им АП Карпинского (аналитик H И Родионов) Отобранные вручную зерна цирконов были имплантированы в эпоксидную смолу вместе с зернами цирконовых стандартов TEMORA и 91500 Далее зерна цирконов были отшлифованы и приполированы приблизительно на половину своей толщины Для выбора участков (ючек) датирования на поверхности зерен использовались оптические (в проходящем и отраженном свете) и катодо-люминисценгные изображения, отражающие внутреннюю структуру и зональность цирконов Измерения U-Pb отношений на SHRIMP-II проводились по методике, описанной в статье (Williams, 1998) Интенсивность первичного пучка молекулярных отрицательно заряженных ионов кислорода составляла 5 нА, диаметр пятна (кратера) составлял 25 мкм Обработка полученных данных осуществлялась с использованием программы SQUID (Ludwig, 2000) U-Pb отношения нормализовались на значение 0,0668, приписанное стандартному циркону TEMORA, что соответствует возрасту этого циркона в 416,75 млн лет (Black, Kamo, 2003) Погрешности единичных анализов (отношений и возрастов) приводятся на уровне lo, погрешности вычисленных конкордатных возрастов и пересечений с конкордией приводятся на уровне двух сигма. Построение графиков с конкордией (Wetherill, 1956) проводилось с использованием профаммы ISOPLOT/EX (Ludwig, 1999)
Изотопный состав S г и Nd и содержание Rb, Sr, Sm, Nd в образцах гранитоидов были определены в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ (г Санкт-Петербург), аналитик Р Ш Крымский Анализ изотопного состава Sr и Nd выполнен на многоколлекторном масс-спектрометре TRITON (Thermo) по стандартной методике Средняя точность определения изотопных отношений (2а) составила 87Rb/8SRb - 0,005 %, 87Sr/86Sr - 0,002%, H7Sm/144Nd -
0,03%, 143Nd/144Nd - 0,005% Изотопный состав стандарта NIST 987 87Sr/86Sr = 0,710244 ± 0,000011 Изотопный состав стандарта Nd JNdi-1 I43Nd/I44Nd = 0,512106 ± 0,000002 При расчете величин eNti(T) и модельных возрастов TNd(DM) использованы современные значения CHUR по (Jacobsen, Wasserburg, 1984) - (143Sm/144Nd = 0,512638, 147Sm/144Nd = 0,1967) и DM по (Goldstern, Jacobsen, 1988) - (143Nd /144Nd = 0,513151, I47Sm/,44Nd = 0,2136) При расчете двухстадийных модельных возрастов TNd(DM-2st) принята среднекоровая величина отношения 147Sm/I44Nd = 0,12 (Taylor, McLennan, 1985)
Изотопный состав кислорода для гранитоидов выполнен в Институте геохимии, минералогии и рудообразования HAH Украины (г Киев) по стандартной методике на масс-спектрометре МИ-1201В, аналитик В Н Загнитко, а также в Институте геологии ДВО РАН (г Владивосток) по стандартной методике на масс-спектрометре Finnigan МАТ-252, аналитик ТА Веливедкая Точность определений 5180 составляет ± 0,2 %>
Кроме оригинальных анализов пород и минералов, полученных и обработанных автором, привлекались аналитические данные геолого-съемочных работ, а также литературные материалы
Основные защищаемые положения
1 Породы мезозойских (210-107 млн лет) гранитоидных ассоциаций золотоносных районов Верхнего Приамурья относятся к I-типу и группируются в две интрузивных серии - диорит-гранитовую щелочно-известковую и монцодиорит-лейкогранитовую известково-щелочную, в составе которых по соотношению Rb и Sr выделяются геохимические группы кислых пород с содержанием Si02 более 64 % А - с относительно высокими содержаниями Rb (> 95 г/т), низкими - Sr (< 500 г/т), Б - низкими - Rb (< 95 г/т) и Sr (< 500 г/т), В -высокими Rb (> 95 г/т) и Sr (> 500 г/т), Г - низкими Rb (< 95 г/т), высокими - Sr (> 500 г/т)
2 Мезозойские гранитоидные ассоциации Верхнего Приамурья являются гибридными образованиями и имеют смешанное, мантийно-коровое происхождение, с преобладанием в их составе корового вещества Ведущими механизмами при формировании гранитоидных ассоциаций являются взаимодействие мантийных базитовых расплавов с продуктами частичного плавления континентальной коры для пород среднего состава, частичное плавление корового материала для кислых пород
3 В пределах Верхнего Приамурья выделено два этапа формирования континентальной коры - раннего протерозоя (1,7-2,5 млрд лет) и рифея (0,9-1,5 млрд лет) Продуктивность гранитоидных ассоциаций в отношении золота коррелируется с составом исходной для них континентальной коры и содержаниями MgO в гранитах Для пород высокопродуктивных на золото гранитоидных ассоциаций источником являлась кора амфиболитового состава, а граниты этих ассоциаций характеризуются наиболее высокими содержаниями MgO (> 1 %) Граниты низкопродуктивных ассоциаций обладают наиболее низкими содержаниями MgO (< 0,75 %) и образуются за счет корового материала метаграуваккового состава Для пород умереннопродуктивных ассоциаций характерен смешанный метаграувакко-амфиболитовый состав источника и умеренные содержания MgO (0,7-0,92 %) в гранитах
4 Мезозойские гранитоиды Верхнего Приамурья, с которыми связано золотое оруденение, кристаллизуются в целом при высокой фугитивности кислорода и воды, но при различном режиме галогенов Наблюдается рост активности фтора и снижение роли хлора
при переходе от высокопродуктивных в отношении золота гранитоидов к низкопродуктивным Высокопродуктивные гранитоиды характеризуются близким составом флюидов с гранитоидами, сопровождающимися молибденовым и медно-молибденовым оруденением, низкопродуктивные по составу флюида близки к вояьфрамоносным гранитоидам Флюидный режим гранитов низкопродуктивных в отношении золота ассоциаций отличается от состава флюидов оловоносных гранитоидов высокой активностью кислорода и воды, а высокопродуктивных, кроме этого, низкими значениями отношений летучестей фтора к хлору, высокими — хлора к воде Научная новизна работы
В работе обобщены данные по петрографии, минералогии, геохимии, включая редкоземельные элементы, а также радиогенные изотопы Rb, Sr, Sm, Nd, К, Ar, О, мезозойских гранитоидов одного из крупнейших золотоносных регионов Востока России
Разработана новая схема расчленения и корреляции мезозойских гранитоидов в различных геологических структурах Верхнего Приамурья Впервые в результате комплексного Rb-Sr, К-Ar, U-Pb изотопною датирования получены достоверные оценки изотопного возраста пород двух этапов коллизионного грашггоидного магматизма позднетриасово-раннеюрского - 210-185 млн лет и позднеюрско-раинемелового - 150-108 млн лет На основе Rb-Sr и K-Ar изотопных исследований впервые получены данные о раннеюрском (а не позднепалеозойском, как это считалось ранее) изотопном возрасте гранитоидов Чагоянского рудно-россыпного узла, позднеюрско-раннемеловом (а не раннемеловом) возрасте монцодиорит-гранитовой ассоциации Умлекано-Огоджинской зоны, раннемеловом (а не позднсюрском) этапе становления граносиенит-гранитовых ассоциаций Умлекано-Огоджинской зоны и Байкало-Витимского сулертеррейна В результате U-Pb изотопного датирования впервые получены данные о раннемеловом (а не ранне- и позднемеловом) изотопном возрасте гранит-лейкогракитовой ассоциации Станового пояса, раннемеловом возрасте гранодиорит-гранитовой ассоциации Умлекано-Огоджинской зоны, подтвержден раннемеловой возраст граносиенит-гранитовой ассоциации Умлекано-Огоджинской зоны
Впервые среди мезозойских гранитоидов Верхнего Приамурья выделены две интрузивные серии - диорит-гранитовую и монцодиорит-лейкограиитовую, которые по соотношению Rb, Cs и Sr разделены на геохимические группы А, Б, В и Г отражающие различие пород гранигоидных ассоциаций в зависимости от возраста, положения в региональных структурах, состава, изотопного возраста исходного субстрата и условий генерации родоначальных расплавов
В результате выполненных исследований впервые проведено районирование коры Верхнего Приамурья по модельному возрасту ее формирования Выявлена зависимость геохимических особенностей пород гранитовдных ассоциаций от возраста исходной коры
На основании геохимических и изотопно-геохимических данных (Sm-Nd, Rb-Sr, О) оценен возможный состав коровых источников родоначальных магматических расплавов
Установлено, что разнообразие составов гранитоидов и их продуктивность на золото в значительной степепени зависит от состава исходного корового субстрата Продуктивность гранитоидных ассоциаций в отношении золота коррелируете* с составом исходной для них
континентальной коры и содержаниями MgO в гранитах Для пород высокопродуктивных на золото гранитоидных ассоциаций источником являлась кора амфиболитового состава, а граниты этих ассоциаций характеризуются наиболее высокими содержаниями MgO Граниты низкопродуктивных ассоциаций обладают наиболее низкими содержаниями MgO и образуются за счет корового материала метаграуваккового состава
Впервые наиболее полно исследованы особенности составов породообразующих минералов гранитоидных ассоциаций и произведена оценка РТ условий, кислотности-щелочности и важнейших параметров флюидного режима при их кристаллизации Выявлены геохимические различия флюидного режима гранитоидов различной продуктивности в отношении золота, а также показаны их отличия от гранитоидов, сопровождающихся оруденением другого состава Установлено, что наиболее общей закономерностью флюидного режима гранитоидов Верхнего Приамурья является рост активности фтора и снижение роли хлора при переходе от высокопродуктивных известково-щелочных и умеренно-щелочных гранитоидов, сопровождающихся золотым и золото-редкометалльным оруденением скарнового и гидротермального типов к низкопродуктивным умеренно-щелочным гранитоидам с золото-редкометалльным оруденением грейзенового и гидротермального типов Флюидный режим высокопродуктивных на золото гранитоидов характеризуются близким составом флюидов с гранитоидами, хлоротипных рудно-магматических систем с молибденовым и медно-молибденовым оруденением, а низкопродукгивные по составу флюида близки к вольфрамоносным гранитоидам фторотипных рудно-магматических систем Флюидный режим гранитодов золотоносных районов Верхнего Приамурья в целом отличается от состава флюидов оловоносных гранитоидов высокой активностью кислорода и воды
Практическое значение. Полученные данные использованы при составлении мелкомасштабных карт масштаба 1 10000000 Новой серии и совершенствовании Становой и Зейской серийных легенд «Госгеокарты-200» Выявленные геохимические и петрологические особенности пород, также как и данные по флюидному режиму кристаллизации гранитоидов, различающихся по продуктивности в отношении золота, могут быть использованы для прогноза ассоциированного с гранитоидами оруденения
Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликованы 3 монографии и более 50 научных работ Результаты исследований вошли в 7 производственных и 5 научно-исследовательских отчетов Основные положения работы и отдельные выводы докладывались или были представлены на различных региональных, всесоюзных или всероссийских, международных совещаниях и симпозиумах, в том числе на 2 региональном петрографическом совещании «Магматические и метаморфические комплексы Северо-востока СССР и составление Госгеолкарты-50» (г Магадан, 1988), международном семинаре «Тектоника и минерагения Северо-востока СССР» (Магадан, 1990), Первом всероссийском петрографическом совещания «Магматизм и геодинамика» (г Уфа, 1995), международной конференции к 100-летию со дня рождения НА Елисеева «Проблемы генезиса магматических и метаморфических пород» (С.-Петербург, 1998), неоднократно на международной конференции "Новые идеи в науках о Земле" (г Москва, 1999, 2005), международном геологическом симпозиуме «International Geological Symposium East-Asia»
(г Улан-Батор, Монголия, 1999), международной научной конференции «Генезис месторождений золота и методы добычи благородных металлов» (г Благовещенск, 2000), IV Дальневосточном региональном петрографическом совещании (г Хабаровск, 2001), IV международном геологическом симпозиуме «Геологическая и минерагеническая корреляция в сопредельных районах России, Китая и Монголии» (г Чита, 2001), международном (X Всероссийском) петрографическое совещание «Петрография XXI век» (г Апатиты, 2005), региональной конференции «Тектоника, глубинное строение и минерагения Востока Азии V Косыгинские чтения» (г Хабаровск, 2006), международной научной конференции «Геодинамика формирования подвижных поясов Земли» (г Екатеринбург, 2007)
Благодарности Исследования велись в тесном контакте со многими коллегами из Анюйской экспедиции Г1ГО «Севвостгеология» (п Билибиио), СВКНИИ ДВО РАН, ФГУГП «Амургеология», АмурКНИИ ДВО РАН В разное время автор плодотворно обсуждал отдельные аспекты работы с д г -м н СМ Бескиным, д г -м н А М Борсуком, к г -м н М Л Гельманом, дг-мн Ю А Костицыным, академиком РАН А А Маракушевым, д г -м н В Д Мельниковым, дг-мн Л Ф Мишиным, дг-мн Г И Неронским, к г -м н Ю Г Пискуновым, дг-мн ВС Поповым, член-корреспондентом РАН В Г Сахно, к г -м ¡1 А С Синдеевым, дг-мн В Ф Смолькиным, дг-мн В И Черновым, дг-мн Л В Эйришем Содействие в проведении исследований было оказано академиком РАН В Г Моисеенко, дг-мн Ю П Трухиным, дг-мн В А Степановым, В И Голиком, Н Н Пструк, А В Пипичем, к г -м и Г В Ботряковым, к г -м н А В Мельниковым, в проведении аналитических работ - д ф -м н ЕС Астаповой, Б В Беляцким, к г -м н Н В Бердниковым, к г -м н В И Гвоздевым, дхн А В Ивановым, д г н АН Пономаренко, к г -м н С М Радомским, к г -м н ЛИ Рогулиной, Е В Шарудо Большая помощь в графическом оформлении рукописи оказана Т М Чубовой, в пробоподготовке -ТС Серебрянской и С Г Батуриным Автор глубоко признателен всем названным лицам за помощь и полезные дискуссии
ГЛАВА I ГЕОЛОГИЯ И ГЕОХРОНОЛОГИЯ МЕЗОЗОЙСКИХ ГРАНИТОИДНЫХ АССОЦИАЦИЙ ВЕРХНЕГО ПРИАМУРЬЯ
В связи с разнообразием состава и геологических обстановок, в которых могут формироваться гранитоиды, в главе 1 рассмотрены особенности геологического строения Верхнего Приамурья, геологического положения, вещественного состава и изотопного возраста пород мезозойских гранитоидных ассоциаций
В настоящее время территория Верхнего Приамурья представляет собой сложную мозаику разнородных блоков, сложенных докембрийскими и палеозойско-мезозойскими образованиями (рис 1) Анализ литературных данных позволяет выделить на данной территории в качестве главных структур Аддано-Становой, Байкало-Витимский и Амурский, супертеррейны, а также Монголо-Охотский складчатый пояс (Гусев, Хаин, 1995, Парфенов и др, 1999), которые перекрываются вулканогенными образованиями и прорываются интрузиями позднеюрско-раннемелового возраста Болыиехинганского и Станового вулкано-плутонических поясов
Рис. 1. Схема геологического строения и размещения рудно-россыпных узлов Верхнего Приамурья (Геологическая..., 1999, Мельников, Полеванов, 1990ф)
1 - неоген-четвертичные отложения, 2 - мезозойские осадочные отложения, 3 - верхкеюрско-меловые вулканогенные образования, 4 - палеозойские магматические образования и осадочные отложения Монголо-Охотского складчатого пояса, 5 - протерозойские магматические и метаморфические образования, 6 - архейские метаморфические и магматические образования, 7 - раннемеловая гранит- 1 лейкогранитовая ассоциация, 8 - позднеюрско-раннемеловые гранитоидные ассоциации, 9 -раккеюрские гранитоидные ассоциации, 10 - раннепалеозойские интрузивные образования Мамынского блока. 11 - геологические границы, 12 - разрывные нарушения; 13 - рудно-россыпные узлы: 1 - Дырьш-Юряхский, 2 - Чильчинский, 3 - Эльгаканский, 4 - Уркиминский, 5 - Джелтулакский, 6 - Апсаканский, 7 - Лапринский, 8 - Малогилюйский, 9 - Брянтинский, 10 - Верхнетокский, 11 -Сугджарский, 12 - Купури-Майский, 13 - Аргинский, 14 - Уруша-Ольдойский: 14а-Березитовый, 146 - Мадаланский, 15 - Игнашинский, 16 - Соловьевский, 17 - Могоктак-Талгинский, 18 - Иликан-Унахинский, 19 - Коханийский, 20 - Золотогорско-Успенский, 21 - Джалта-Ульдегитский, 22 - Уган-Моготский, 23 - Журбанский, 24 - Осеясинский, 25 - Игакский, 26 - Тыгда-Улунгинский, 27 -Умлеканский, 28 - Ясненекий, 29 - Октябрьский, 30 - Сохатиный, 31 - Чагоянский, 32 -Нижнеселемджинский, 33 - Бурундинский, 34 - Унья-Бомский, 35 - Верхнедепский, 36 - Туксинский, 37 - Эгорский, 38 - Ульмийский.
БВСТ - Байкало-Витимский супертеррейн, МОСП - Монголо-Охотский складчатый пояс.
Алдано-Становой супертеррейн состоит из двух крупных блоков раннедокембрийской континентальной коры Алданского и Станового (Гусев, Хаин, 1995) В пределах Верхнего Приамурья развиты археиские породы Станового террейна
Становой террейн имеет широтную ориентировку и сложен архейскими породами, интенсивно переработанными в раннем протерозое различными по составу интрузиями этого возраста Северным ограничением террейна является Становой шов, к которому приурочена цепочка сшивающих габбро-анортозитовых плутонов раннепротерозойского возраста Это указывает на то, что соединение (коллизия) Станового и Алданского блоков с континентальной корой произошло в раннем протерозое и с этого времени они выступали как единый геоблок Как показывают геотектонические построения, движения по Становому шву продолжались и много позднее В мелу, по сопряженным со Становым швом Чульманскому и Токинскому надвигам, произошло шарьирование Станового блока на Адданскин щит
Позднсмезозойские магматические образования слагают протяженный (более 700 км) Становой вулкано-плутонический пояс (СВПП) субширотного простирания, расположенный в южной части Станового террейна, вдоль его границы с Монголо-Охотским складчатым поясом
Банкало-Витимский супертеррейн (БВСТ) характеризуется многоярусным строением В Верхнем Приамурье основание этой структуры сложено раннедокембрийским сиалическим фундаментом Фундамент прорывается плутонами раннепалеозойской габбро-гранитовой формации, ассоциирующей с венд-кембрийскими вулканитами Следующий структурно-вещественный комплекс представлен позднепалеозойско-раннетриасовыми известково-щелочными и щелочными вулкано-плутоническими образованиями Граница с Алдано-Становым щитом проходит по Джелтулакскому глубинному разлому, окончательное сочленение по которому Байкало-Витимского супертеррейна и Сибирского кратона произошло в среднем-позднем палеозое (Гусев, Хаин, 1995)
Амурский супертеррейн (АС) на территории Верхнего Приамурья представлен Мамынским блоком (МБ) (Парфенов и др, 1999) В его строении участвуют и архейские кристаллические образования, разнотипные рифейские метаморфические толщи, а также мощные деформированные терригенные карбонатные отложения кембрия Характерны раннелалеозойские [ранитоидные батолиты Местами известны маломощные мелководные отложения девона, карбона, перми и триаса
Монголо-Охотский складчатый пояс (МОСП) протягивается в виде узкой (до 300 км) прерывистой полосы от Удской губы Охотского моря до Центральной Монголии По данным (Парфенов и др ,1999) в составе пояса устанавливаются океанические образования, представленные фрагментами офиолитов, базальтами, кремнистыми и кремнисто-глинистыми отложениями, которые датируются ранним и поздним палеозоем, триасом и ранней юрой Пояс представляет собой шовную зону между двумя древними континентальными блоками В составе пояса выделяются террейны аккреционного клина различного типа и возраста В пределах Верхнего Приамурья располагается Тукурингрский фрагмент Агинского террейна Он сложен силурийскими и девонскими породами, представленных преимущественно зелеными метаморфическими сланцами, в составе
которых преобладают базальты типа СОХ, кремнисто-глинистыми и кремнистыми отложениями, реже песчаниками и известняками В северной части Тукурингрского фрагмента известны также карбонатные тела с раннеюрской фауной Для террейна характерны фрагменты офиолиггов, представленные ультраосновными породами, габбро и тоналитами
Большехинганский вулкано-плутонический пояс. Сложен магматическими образованиями позднеюрско-раннемелового возраста и простирается в северо-восточном направлении по территории Внутренней Монголии, Китая и России более чем на 1000 км Продолжением пояса на территории России считается Умлекано-Огоджинская вулкано-плутоническая зона (УОВПЗ) широтной ориентации, протягивающаяся от среднего течения р Б Невер до верховьев р Селемджа (Геологическая , 1999) Пояс перекрывает структуры Байкало-Витимского и Амурского супертеррейнов, а также Монголо-Охотского пояса
Геохронологическими исследованиями в пределах МБ установлено, что среди гранитоидов условно палеозойского возраста присутствуют мезозойские, для которьк различными методами получены раннеюрские датировки (Иванов и др, 2003, Сорокин и др, 2003, Стриха и др, 2005) Среди раннеюрских образований изучались породы монцодиорит-гранитоеой ассоциации слагающей Чагоянский массив и яейкограпитовой ассоциации, представленной породами Шимановского массива
В строении Чагоянского массива (площадью более 500 км2) участвуют породы двух фаз 1 фаза - кварцевые монцодиориты с редкими прослоями диоритов, гранодиориты, 2 фаза -граносиениты, граниты и лейкограниты умеренно-щелочные и нормальной щелочности с фациальными переходами между разновидностями Преобладают средне-крупнозернистые биотит-роговобманковые гранитоиды II фазы, в меньшей мере развиты лейкограниты
Для гранитоидов Чагоянского рудно-россыпного узла установлен Rb-Sr возраст 189 ± 7,2 млн лет и 205,7 ± 2,9 млн лет, который характеризует их как раннеюрские образования
Предложена новая схема расчленения и корреляции мезозойских гранитоидов СВПП Среди гранитоидов по возрасту, вещественному составу, геохимическим и изотопно-геохимическим данным выделяются следующие ассоциации позднеюрско-раннемеловые граносиенит-лейкогранитовая и гранодиорит-гранитовая, раннемеловая - гранит-лейкогранитовая
В строении массивов граносиенит-лейкогршштовой ассоциации участвуют образования трех фаз, между которыми установлены интрузивные соотношения I фаза -биотитовые, редко биотит-роговообманковые порфировидные граносиениты II фаза -разнозернистые порфировидные двуслюдяные, в меньшей мере биотитовые и биотит-роговообманковые граниты и лейкограниты нормальной и умеренной щелочности III фаза -ультракислые лейкограниты нормальной и умеренной щелочности Наибольшей площадным развитием пользуются умеренно-щелочные граниты II фазы
Породы гранодиорит-гранитоеой ассоциации слагают крупные (до 3-4 тыс км2) гранитоидные многофазные массивы сложной плито- и лакколитообразной формы участвующих в составе СВПП (Заблоцкий, 1968,1976,1978, Мартынюк и др , 1990, Степанов и др, 1998, Антонов, 1976, 1977 и др) Массивы гранодиорит-гранитовой ассоциации обнажаются на площади свыше 20000 км2 Вертикальная мощность массивов достигает по
геофизическим данным до 10 км в местах крутопадающих участков и составляет от первых сотен метров до первых километров в пологозалегающих плитообразных частях
Синтез информации по строению массивов гранодиорит-гранитовой ассоциации, с учетом полученных автором данных, позволяет выделить в ее составе пять интрузивных фаз - I фаза - биотитовые габбро и диориты, II фаза - биотит-пироксеновые кварцевые монцодиориты, III фаза - биотит-роговообманковыми кварцевыми монцодиориты и гранодиориты, IV фаза - биотит-роговообманковые граниты, V фаза - мелкозернистыми биотитовые лейкогранитьг
В пределах СВПП широко развиты массивы гранит-лейкогранитоеой ассоциации, традиционно объединяемые в составе ираканского комплекса Ассоциация сложена породами трех фаз I фаза - биотит-роговообманковые кварцевые монцодиориты и гранодиориты, II фаза - биотит-роговообманковые граниты, III фаза - биотитовые лейкограниты и субщелочные лейкограниты
В результате датирования пород гранит-лейкогранитовой ассоциации U-Pb методом по циркону на микрозонде SHRIMP II установлено, что граниты II фазы и лейкограниты III фазы имеют близкий изотопный возраст, соответственно 108,6 ± 1,3 млн лет и 110,3 ± 2,9 млн лет (Стриха, Родионов, 2006)
Раннемеловая граносиенит-гранитовая ассоциация БВСП представлена многофазным Хайктинскнм плут оном (Стриха и др, 2000) В его строении массива участвуют породы трех фаз I фаза - кварцевые монцодиориты, II фаза - граносиенигы и гранодиориты, III фаза - граниты, субщелочные граниты
Rb-Sr возраст граносиениг-граниговой ассоциации Байкало-Витимского супертеррейна в 131,6 ± 3,4 млн лет свидетельствует о раннемеловом возрасте
Разработана новая схема расчленения и корреляции мезозойских гранитоидов УОВПЗ Среди гранитоидов по возрасту, вещественному составу, геохимическим и изотопно-геохимическим данным выделяются следующие ассоциации' позднеюрско-раннемеловая диорит-гранитовая, раннемеловые - граносиенит-гранитовая и гранодиориг-гранитовая
Позднеюрско-раннемеловая диорит-гранитовая ассоциация В состав ассоциации включены известково-щелочные образования, прорывающие (сшивающие) структуры АС и МОСП В строении интрузивных тел ассоциации участвуют породы трех фаз I фаза -биотит-роговообманковые кварцевые диориты, реже кварцевые монцодиориты, II фаза -биотит-роговообманковые гранодиориты, III фаза - биотит-роговообманковые граниты (Стриха, 2005 а)
Раннемеловая граносиенит-гранитовая ассоциация объединяет умеренно-щелочные гранитоиды Ассоциация образована породами двух фаз I фаза - граносиениты реже кварцевые монцодиориты, II фаза - субщелочные граниты и граносиениты Для гранитоидов II фазы характерным является наличие крупных (до 6-8 см) порфировидных выделений калиевого полевого шпата, нередко имеющего отчетливо выраженное зональное строение, подчеркнутое ориентированным размещением включений темноцветных минералов (Стриха, 2005а)
Раннемеловая гранодиорит-гранитовая ассоциация включает гранитоиды сформировавшиеся синхронно или после становления вулканитов нижнемеловой
тадданской свиты Петротипом для данной ассоциации является Елнинский габбро-гранитовый массив, в строении которого участвуют породы пяти фаз внедрения (Живайкина, 1990) I фаза - роговообманковые субщелочные габбро, II фаза - субщелочные диориты, кварцевые монцодиориты, субщелочные кварцевые диориты, III фаза - биотит-роговообманковые гранодиориты, IV фаза - биотитовые граниты, субщелочные граниты, V фаза - биотитовые лейкограниты, субщелочные лейкограниты Наибольшим площадным распространением обладают гранодиороты III фазы, слагающие до 70-75% площади массива
В результате комплексного Rb-Sr, K-Ar и U-Pb датирования получены достоверные оценки изотопного возраста пород Для пород диорит-гранитовой ассоциации получены Rb-Sr, K-Ar данные, указывающие на позднеюрско-раннемеловое (150-130 млн лет) время их формирования (Стриха и др, 2004) Для субщелочных гранитоидов граносиенит-гранитовой ассоциации Rb-Sr, K-Ar и U-Pb методами фиксируется раннемеловой изотопный возраст (126-131 млн лет) В результате U-Pb датирования гранитов методом SHRIMP-II установлен возраст 118,4 ± 2,1 млн лет гранодиорит-гранитовой ассоциации Умлекано-Огоджинской зоны подтверждающий оценку возраста ассоциации по геологическим данным.
ГЛАВА 2. ПЕТРОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ МЕЗОЗОЙСКИХ ГРАНИТОИДОВ ВЕРХНЕГО ПРИАМУРЬЯ
Породы среднего и кислого состава мезозойских гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья объединяет широко развитый биотит-роговообманковый парагенезис темноцветных минералов Гранитовды содержащие только биотит или биотит и мусковит, сравнительно редки и слагают, как правило, заключительные фазы интрузивных массивов Для них характерен близкий состав акцессорных минералов - апатит, циркон сфен, редко ортит, при широком развитии в породах магнетита Эти данные в целом, при учете значений начальных изотопных отношениях стронция (81Sr/86Sr)0 не превышающих 0,708, позволяют интерпретировать гранитовды Верхнего Приамурья как образования 1-типа (Chappel, White, 1974)
В начале главы приведена геохимическая характеристика пород мезозойских ассоциаций Верхнего Приамурья
Отмечено, что гранитовды исследованных мезозойских гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья обладают как сходством, так и различиями геохимического состава Это касается как главных петрогенных элементов, так и редких и редкоземельных элементов Для гранитоидов в целом характерен преимущественно высококалиевый и метаглиноземистый состав, высокая окисленность железа и высокие содержания Na20 Гранитоиды в целом обладают близкими спектрами распределения элементов-примесей по отношению к примитивной мантии, характеризуются идентичными наиболее отчетливо проявленными отрицательными аномалиями Та, Hf, Ti, менее проявленными положительными аномалиями Ва, К, La, Sr, Р, Sm, Tb Породы также характеризуются фракционированным спектром РЗЭ, с резким преобладанием легких над тяжелыми РЗЭ
По особенностям петрографического и петрохимического состава пород гранитоидные ассоциации сгруппированы в две интрузивные серии: диорит-гранитовую и монцодиорит-лейкогранитовую. Для ассоциаций диорит-гранитовой серии характерно принадлежность пород к щелочно-известковой серии и преобладание пород нормальной щелочности -кварцевых диоритов, гранодиоритов и гранитов в составе главных фаз, хотя в большинстве ассоциаций этой серии фиксируются также породы повышенной щелочности субщелочные габброиды, субщелочные диориты, кварцевые монцодиориты, субщелочные лейкограниты (рис. 2).
NmO+RjO, мас.% 10,0 9,0
6,0 5,0
2,0
' ЩелочИые > серия / / / / С\бщелочные серии п о ¿о tЯ г,о
Л*' °л"о о
о 0 Серии нормальной
щелочности
44 48 52 56 60 64 68 72 76
Na20+K20-Ca0, мас.% б
18 52 56 60 64 68 72 76 SiOj, мас.%
Рис. 2 а, б. Диаграммы (Na20 + K.20)-Si02 (a), (Na20 + К20 + Ca0)-Si02 (б) для средних составов пород гранитоидных ассоциаций диорит-гранитовой (1) и монцодиорит-лейкогранитовой (2) серий Верхнего Приамурья
а - линиями разделены области распространения различающихся по щелочности серий магматических пород, пунктир обозначает нижнюю границу области магматических пород, б - поля серий (Frost et al., 2001): I - щелочные, 11- известково-щелочные, ГО - щелочно-извеетковые, IV - известковые.
Гранитоидные ассоциации монцодиорит-лейкогранитовой серии принадлежат известково-щелочной серии (рис. 2). В их составе преобладают породы повышенной щелочности - кварцевые монцодиориты, граносиениты, субщелочные граниты и субщелочные лейкограниты. Наряду с этим нередко присутствуют породы нормальной щелочности имеющие подчиненное значение - гранодиориты, граниты и лейкограниты. Различия в щелочности гранитоидов диорит-гранитовой и монцодиорит-лейкогранитовой ассоциаций отчетливо видны иа диаграмме (Na20 + K20)-Si02 (рис. 2), где они занимают соответственно поля нормальных и субщелочных разностей за исключением пород ранних фаз тех ассоциаций диорит-гранитовой серии, в которых преобладают породы повышенной щелочности - субщелочные габброиды, монцодиориты и кварцевые монцодиориты. Такое разделение мезозойских гранитоидов Верхнего Приамурья перекликается с представлениями Л.В.Таусона (1977) о наличии двух рядов палингенных гранитоидов -известково-щелочного и щелочного. Породы диорит-гранитовой серии по сравнению с граносиенит-лсйкогранитовой в целом характеризуется более высокими содержаниями Fe203*, MgO, СаО, низкими - К20, Na20, Р205. На диаграммах Ti02-Si02, Al203-Si02 для граносиенит-лейкогранитовой серии по отношению к диорит-гранитовой отмечаются более высокие содержания Ti02 и А1203 в области средних пород и более низкие - для лейкогранитов при близких содержаниях в области гранитов с содержаниями Si02 в 68-70 мае. %.
Наиболее отчетливо различия геохимических особенностей пород гранитоидных ассоциаций в зависимости от принадлежности к структурам Верхнего Приамурья проявлены в распределении крулноиоиных литофильных элементов - ЯЬ, Се, вг, в меньшей мере - Ва.
На диаграммах ЯЬ-8г, Сг-Эг уверенно разделяются породы раннеюрских ассоциаций МБ (поле А), граносиенит-гранитовой ассоциации БВСТ (поле В) и гранитоидных ассоциаций СВПП (поле Б и Г) (рис. 3). Гранитоидные ассоциации УОВПЗ тяготеют преимущественно
250 200 150 100 50 О
_№, г/т
*<
О» Ф°<ь°о ГО
О 500 1000 1500 2000 2500
Эг, Г/Т
1000 1500 2000 Эг, г/т
Рис. 3 а, б. Диаграммы ЯЬ-Бг, Сз-Бг для пород мезозойских гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья с содержанием 8Ю2 более 64 %
Поля геохимических групп: А - с относительно высокими содержаниями ЯЬ, Се, низкими - Бг; Б -низкими - ЯЬ, Сб, 5г; В - высокими ЛЬ, Сэ, Эг, Г - низкими ИЬ, Се, высокими - Бг. 1, 2 - Мамынский блок: раннеюрская монцодиорит-гранитовая ассоциация (1), раннеюрская дейкогранитовая ассоциация (2), 3-5 - Умлекано-Огоджинская зона: позднеюрско-ранкшеловая диорит-гранитовая ассоциация (3), раннемеловая граносиенит-гранитовая ассоциация (4), раннемеловая гранодиорит-гранитовая ассоциация (5), 6-8 - Становой пояс: позднеюрско-раннемеловая граносиенит-лейкогранитовая ассоциация (6), позднеюрско-раннемеловая гранодиорит-гранитовая ассоциация (7), раннемеловая гранит-лейкогранитовая ассоциация (8), 9 - Байкало-Витимский супертеррейн: раннемеловая граносиенит-гранитовая ассоциация.
Линия разделяет гранитоидные ассоциации Мамынского блока и Байкало-Витимского супертеррейна, граносиениты I фазы и граниты II фазы граносиенит-гранитовой ассоциации Умлекано-Огоджинской зоны. Пунктир разделяет ассоциации Станового пояса и других структур Верхнего Приамурья.
полю В, но частично попадают также в остальные поля диаграммы. Такие различия могут быть обусловлены составом источников гранитовдов, а также условиями возникновения первичных (исходных) расплавов и механизмами их дифференциации (Ферштатер, 1987). В соответствии с выявленными различиями в содержаниях И), Сэ, Эг в породах мезозойских гранитоидных ассоциаций с содержанием в пределах как диорит-гранитовой, так и граносиенит-лейкогранитовой серий могут быть выделены геохимические группы: А - с относительно высокими содержаниями ЯЬ (> 95 г/т), Сэ (> 1,5 г/т), низкими - Эг (< 500 г/т); Б - низкими - ЯЬ (< 95 г/т), Сз (< 1,5 г/т), 8г (< 500 г/т); В - высокими ЯЬ (> 95 г/т), Сб (> 1,5 г/т), 8г (> 500 г/т), Г - низкими ЯЬ (< 95 г/т), Сэ (< 1,5 г/т), высокими - 8г (> 500 г/т) (таблица 1).
Таблица 1
Систематика мезозойских гранитоидов 1-типа магнетитовой серии Верхнего Приамурья
Серии Содержан ия Геохимические группы, гранитоидные ассоциации, геохимические особенности пород с содержанием Б Юг > 64%, типичные массивы
Sr, г/т Содержания Rb > 95 r/т, Cs > 1,5 г/т Содержания ЯЬ < 95 г/т, Се < 1,5 г/т
Амурский супертеррейн, Мамынский блок Умлекано-Огоджинская вулкано-плутоническая зона Становой вулкано-плугонический пояс
Диорит- гранитовая щелочно- известкова я <500 Группа А Монцодиорит-гранитовая (210-180 млн лет), Граниты, высокие - Бс (2,88,2 г/т), У (7-29 г/т), № (629 г/т), Ва (1017-1197г/т), V (И-61 г/т), УЬ (0,95-2,53 г/т), Та (0,8-6,8 г/т), ТРЗЭ (6,6-20,7 г/т), Чагоянский массив, Группа А Гранодиорит-гранитовая ассоциация (122118 млн лет), лейкограниты V фазы, высокие - Y (1,9 г/т), Nb (9,7 г/т), Yb (1,5 г/т), Hf (3,5 г/т), Th (16,6 г/т), низкие - Sc (1,5 г/т), Cs (1,3 г/т), Ва (399 г/т) Елнинский массив Группа Б Гранодиорит-гранитовая ассог^ация (122118 млн лет), Гранодиориты III фазы, низкие - Ва (444-848 г/т), РЗЭ (100-108 г/т), Елнинский массив Группа Б Гранит-лейкогранитовая (113-107 млн лет), Лейкограниты 111 фазы, высокие -Бс (2-5,2 г/т), У (21-27 г/т), Сэ (3,2-5,4 г/т), Ва (1003-1402 г/т), Ъг (145-291 г/т), № (12-21 г/т), УЬ (1,9-3,3 г/т), Ш(1,3-3,8 г/т), Та (3,3-7,9 г/т), ТЬ (13,3-18,8 г/т), и (2,6-4,5 г/т), РЗЭ (182,8-248 г/т) Токско-Сиваканский массив,
>500 Группа В Диорит-гранитовая (150-130 млн лет), Гранодиориты, высокие - Сг (85-225 г/г), № (25-85 г/т), Со (10-40 г/т), Th (10-19 г/т), U (2,1-7 г/т), нюкие-Ва (721-965 г/т), граниты, высокие - Sc (4-6 г/т), Y (12-18 г/т), Nb (7-15 г/т), Yb 91-2,5 г/т), низкие- Ва (723-1100 г/т), Сг (6-44 (г/т), Ni (3-24 г/т) Джалиндинский, Джиктандинский, Игакский массивы Гранодиорит-гранитовая ассоциация (122118 млн лет), Гранита IV фазы, высокие - Sc (10,5 г/т), Zr (164 г/т), Y (16 г/т), Yb (16, Со (13 г/т), V (93 г,т), низкие - Ва (983 г/т) Елнинский массив Гр>ппа Г Гранит-лейкогранитовая (113-107 млн лет), Граниты II фазы, высокие Бс (5,49,7 г/т), Ва (1270-1449 г/г), 7л (166-254 г/т), УЬ (1,05-1,2 г/т), ЫЬ (6-60 г/т), Сг (34-348 г/т) Токско-Сиваканский массив, Гранодиорит-гранитовая (142-126млн лет), Гранодиориты,высокие-Ва (1049-1627 г/т), РЗЭ (170 г/т), Сг (27-47 г/т), N1 (24-27 г/т), Со (4-12 г/т) Тыцдинский массив
Продолжение таблицы 1
Серии Содержания St, г/т Геохимические группы, гранитоидные ассоциации, геохимические особенности пород с содержанием ЭЮг > 64%, типичные массивы
Содержания Rb > 95 г/т, Cs > 1,5 г/т Содержания ЯЬ < 95 г/т, Сэ < 1,5 г/т
Амурский супертеррейн, Мамынский блок Умлекано-Огоджинская вулкано-плутоническая зона Байкал о-Витимский супертеррейн Становой вулкано-плутонический пояс
Монцо-диорит-лейкограни-товая известково-щелочная <500 Группа А Лейкогранитовая (190-188 млн лет), Лейкограниты, высокие - Сг (21-211 г/т), Ni (18-22 г/т), низкие-Sc (1-1,1 г/т), Zr (50-173 г/т), Y (0,83-1,17 г/т), Со (0,41 г/т), Th (6,2-8 г/т), РЗЭ (81-82 г/т) Шимановский массив Группа А Граносиенит-гранитовая (131-126 млн лет), Граносиениты I фазы, высокие - So (4,5 г/т), Cs (9,2-10,6 г/т), Y (16-21 г/т), Zr (227-265 г/т), Nb (10-13 г/т), Yb (1,5-1,6 г/т), Hf (2,63,6 г/т), Th 19,7-24,8 г/т), Cr (85-150 г/т), № (35-44 г/т), Со (10-16 г/т), V (63-92 г/т), РЗЭ (165-175 г/т) Ускалинский массив Группа Б Граносиенит- лейкогранитовая ассоциация (145-133 млн лет), Лейкограниты III фазы, высокие - Эс (3,5 г/т), РЗЭ (339 г/т), низкие - У (0-15 г/т), № (0-6 г/т), №(16-21 г/т), V (16-58 г/т), НЦ0,55 г/т), Та (0,6 г/т), ТЪ (6,6 г/т), и(0,6г/т) Чубачинский массив
>500 Группа В Граносиенит-гранитовая (130-125 млн лет), Субщелочные граниты II фазы, низкие - Sc (0,4-2 г/т), Y (5-11 г/т), Nb 5-8 г/т), V (10-43 г/т), Yb (0,11-0,42 г/т), Та (0,4-0,6 г/т), ТРЗЭ (1,5-7 г/т) Ускалинский, Магдагачинский, Сергеевский массивы Группа В Граносиенит-гранитовая (135-130 млн лет), Граносиениты, высокие -Ni (21-32), РЗЭ (158-182 г/т), низкие - Yb (0,76-0,95 г/т), Hf (0,72 г/т), Субщелочные граниты, высокие - Cs (3-6,3 г/т), Сг (26-255 г/т), Та (0,8-1,9 г/т), Th 10,2-28,1 г/т), РЗЭ (180 г/т), низкие - Sc (2,5 г/т), Y (3-15 г/т), Nb (5-14 г/т) Хайктинский массив Группа Г Граносиенит-лейкогранитовая (145-133 млн лет), Граносиениты I фазы, высокие - Ва (11352314 г/т), низкие (16-21 г/т), Со (1-3 г/т), V (16-58 г/т), №(0,5-1,2 г/т), ТЬ (6,711,5 г/т), РЗЭ (84 -96 г/т), Граниты и лейкограниты II фазы, низкие - ЫЬ (0,4-9 г/т), V (15-47 г/т), УЬ (0,07-0,54 г/т), Та (0,2-0,5 г/т), ТЬ (0,84,3), и (0,1-0,5 г/т), ТРЗЭ (0,5-7,2 г/т) Чубачинский массив
Различия в содержаниях рубидия и стронция в существенно 1ранитоидных сериях могут быть обусловлены различной щелочностью первичных для них базитовых расплавов, водонасыщенностыо исходных расплавов, а также составом субстрата (Ферштатер, 1987)
Базиты в качестве пород ранних фаз известны только в составе гранодиорит-гранитовых ассоциаций Станового пояса и Умлекано-Огоджинскои зоны Содержания Бг в субщелочных габброидах этих ассоциаций коррелируется с содержаниями Бг в гранитоидах Так, в породах позднеюрской-раннемеловой гранодиорит-гранитовой ассоциации Станового пояса отмечаются следующие содержания Эг габброиды - 750-971 г/т, кварцевые монцодиориты 775-1070 г/т, гранодиориты - 729-919 г/т Для пород аналогичной по составу раннемеловой ассоциации отмечаются следующие содержания Бг габброиды - 418 г/т, гранодиориты 472478 г/т Это указывает на возможность зависимости содержаний этих элементов в гранитоидах от геохимических особенностей первичных базитовых расплавов
Результаты расчета показывают близкую водонасыщенность гранитовых расплавов для большинства гип- и мезоабиссальных гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья - 7,5-9 мае % Н20 Положительная корреляция содержаний Бг с содержанием воды в гранитах отмечается только для гранит-лейкогранитовой ассоциации СВПП (группа Б), кристаллизация которых происходила в приповерхностных условиях при относительно низких содержаниях воды (4-5% мае % Н20) Граниты других геохимических групп кристаллизовались в гип-мезоабисальных уловиях при близкой водонасыщенности исходных расплавов, что указывает на наиболее вероятную причину различий содержаний стронция в породах гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья в зависимости от щелочности первичных базитовых расплавов и состава исходного для них субстрата.
Различия в содержаниях рубидия в породах гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья, вероятнее всего, обусловлены различиями в составе источников Как показывают исследования (Ферштатер, 1987) по соотношению ЯЬ и К20 гранитоиды габбро-гранитных серий, вне зависимости от геодинамических обстановок образования, образуют единую вариационную линию, которая отличается пониженными содержаниями рубидия от гранитоидов, для которых предполагается родоначальная орогенная андезитовая магма или коровое вещество близкого к андезиту состава (рис 4) К генеральному тренду Б гранитоидов корового происхождения тяготеют породы гранитоидных ассоциаций геохимических групп А и В с высокими содержаниями рубидия, а к базальтоидному тренду А приурочены породы гранитоидных ассоциаций групп Б и Г с низкими концентрациями рубидия
Следовательно, выделение геохимических групп среди пород мезозойских гранитоидных ассоциаций отражает особенности их генезиса и состава исходного субстрата
Изложенные в главах 1 и 2 материалы являются обоснованием первого защищаемого положения
ГЛАВА 3. УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ МЕЗОЗОЙСКИХ ГРАНИТОИДНЫХ АССОЦИАЦИЙ ВЕРХНЕГО ПРИАМУРЬЯ
Для интерпретации выявленных геохимических особенностей мезозойских гранитоидов Верхнего Приамурья рассмотрены геодинамические обстановки, возможные
01
400 -|
п 2
300 Б + 3
х 4
200 1 А А ж 5
об
100 ж ■7
п О ^ о 0 О о -8 - П
и " | | [ | 1 1 • 9
0 12 3 4 5 6
К20, мае.%
Рис. 4. Диаграмма ЯЬ-К20 для пород мезозойских гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья
А и Б - генеральные тренды гранитов базальтоидного и корового происхождения (Ферштатер, 1987). Ассоциации: Мамынский блок монцодиорит-гранитовая (1),
лейкогранитовая (2), Умдекано-Огоджинская зона - диорит-гранитовая (3), граносиенит-гранитовая (4), гранодиорит-гранитовая (5), Становой пояс граносиенит-лейкогранитовая (6),
гранодиорит-гранитовая (7), гранит-лейкогранитовая (8), Байкало-Витимский супертеррейн - граносиенит-гранитовая
(9).
петрологические модели формирования исходных расплавов, а также составы источнико! особенности эволюции гранитоидных ассоциаций, отражающие механизмы их образования.
Известно, что гранитоидные ассоциации 1-типа формируются в широком диапаз, геодинамических обстановок. Наряду с гранитами в-типа они являются наибе распространенными в областях взаимодействия океан-континент (активные континенталм окраины и островные дуги) и континент-континент (коллизионные зоны). При этом гранитоид^ типа образованные в обстановке континентальной коллизии обладают близким петрографичес^ составом к ассоциациям островных дуг и активных окраин. В сложных по строению складча.1 областях, прошедших полный цикл тектонического развития, к которым, несомненно, относите Верхнее Приамурье, нередко пространственно совмещены гранитоиды различ! геодинамических обстановок (Особенности..., 1992). Таким образом, одной из важных проб: при изучении гранитоидов I типа является проблема идентификации геодинамических обстано! при их формировании.
Как показывает обзор литературных данных, оценка геодинамических условий формирова| гранитоидов Верхнего Приамурья носит дисскусиоаный характер. '
Формирование позднемезозойских магматических образований Верхнего Приамурья связывалось с субдукцией океанической коры в условиях активной континентальной окраины (Гусев, Хаин, 1995, Зоненшайн и др., 1990, Гордиенко и др., 2000), рифтогенезом (Антонов, 1998) и коллизией (Заблоцкий, 1978; Путинцев и др., 1983, Мартынюк и др., 1990; Ларин и др., 2001; Степанов и др., 1998; Степашко, 2001; Сгриха, Моисеенко, 2004, Стриха ; 2006). По содержанию таких редких элементов как У, №>, УЬ, Щ ТЪ, редкоземельных элементов - Ьа, Се, 8т, Ей, Сс1, ТЬ, а также по особенностям распределения РЗЭ -преобладании легких РЗЭ над тяжелыми (Ьа/УЬ)ц = 4,6-94), мезозойские гранитоиды Верхнего Приамурья в целом близки к петрохимическим типам пород коллизионных геодинамических обстановок (Реагсе й а1., 1984, Иос^еге, вгеепЬег^ 1990), отличаясь от них более высокими концентрациями Эг, Ва. Так, например, породы среднего состава 1 гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья по сравнению с аналогичными по составу
породами коллизионной гранитоидной ассоциацией Кверигут Пиренеи (Roberts et al, 2000) характеризуются в целом близкими содержаниями Rb, Sc, более высокими - Sr, Ва, Cr, N1, V, низкими - Y, Nb, Zr (кроме пород гранит-лейкогранитовой ассоциации Станового пояса обладающих наиболее высокими концентрациями Zr -166-254 г/г в гранитах, 145-291г/т в лейкогранитах) По содержанию индикаторных элементов относительно типовых коллизионных граносиенитов Боливии (Pearce et al, 1984) наиболее близкими являются граносиениты I фазы граносиенит-гранитовой ассоциации Умлекаш-Огоджинской зоны, которые относятся к геохимической группе А с высокими содержаниями Rb, Cs и низкими - Sr Они характеризуются близкими к граносиенитам Боливии содержаниями Y, Nb, Yb, Hf, Ta,Th, более высокими концентрациями Sr, Zr, Ва, низкими - Rb Граносиениты гранитовдных ассоциаций Станового пояса и Байкало-Витимского супергеррейна обладают близкими к граносиенитам Боливии концентрациями Та, Th, Yb, при более высоких содержаниях Sr, Ва, Zr, низких - Rb, Y, Nb, Hf (табл 1) К типовым коллизия иным гранитам (Pearce et al, 1984) по содержанию индикаторных элементов (Rb, Y, Nb, Yb, Hf, Та, Th, La, Се, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb) наиболее близки граниты геохимических групп А и Б, характеризующихся низкими содержаниями Sr, при вариациях в содержаниях Rb По сравнению с типовыми гранитами зон коллизии они также как и граниты геохимических групп В и Г обладают в целом более высокими концентрациями Sr и Ва
Для расшифровки геодинамических условий формирования гранитоидов Верхнего Приамурья использовалась модифицированная версия дискриминационной диаграммы Rb-(Y + Nb) (Pearce, 1996) и Ta-Yb (Pearce et al, 1984) позволяющие различать граниты срединноокеанических хребтов, вулканических дуг (энсиалических островных дут и активных континентальных окраин), синколлизионных и анорогенных внутриплатные На этих диаграммах мезозойские гранитоиды Верхнего Приамурья располагаются преимущественно в пределах полей островодужных и постколлизиокных образований, лишь частично попадая в поле синколлизионных образований и фиксируя таким образом отличие от гранитоидов типовых синколлизионных обстановок в содержаниях Rb и Та Однако более определенно геодинамическая позиция мезозойских гранитоидов Верхнего Приамурья оценивается с помощью тройных дискриминационных диаграмм Харриса с соавторами основанных на соотношениях Rb-Hf-Ta в породах, как более информативных по сравнению с диаграммами, предложенными этими авторами ранее (Hams et al, 1987) По соотношению Rb-Hf-Ta (Стриха, 2005а, 20066) гранитоиды в целом характеризуются как коллизионные образования, хотя отмечаются отклонения единичных точек в поля пород вулканических дуг и внутриплитных гранитоидов При этом преимущественно в поле синколлизионных гранитоидов располагаются раннеюрская лейкогранитовая ассоциация МБ, позднеюрско-раннемеловые и раннемеловые ассоциации (150-125 млн лет) диорит-гранитовая и граносиенит-гранитовая УОВПЗ, граносиенит-лейкогранитовая и гранодиорит-гранитовая СВПП, граносиенит-гранитовая БВСП В поле поздне- и постколлизионных образований - раннеюрская монцодиорит-гранитовая ассоциация МБ, и наиболее поздние из раннемеловых (120-107 млн лет) гранодиорит-гранитовая ассоциация УОВПЗ и гранит-лейкогранитовая ассоциация СВПП Такая оценка геодинамических условий образования мезозойских гранитоидов Верхнего Приамурья позволяет сделать
вывод о наличие двух коллизионных этапов в их формировании - позднетриасово-раннеюрекого (предположительно на уровне 210-180 млн лет) и позднеюрско-раннемелового (150-107 млн лет) Более низкие в делом концентрации Rb и Та по отношению к типовым синколлизионным гранитам и, соответственно, приуроченность синколлизионных гранитоидов Верхнего Приамурья к полю VAG - вулканических дуг на диаграммах Rb-(Y + Nb) и Ta-Yb, вероятнее всего, обусловлена унаследованием островодужных свойств исходного для них вещества О субдукционной обстановке образования протолитов может свидетельствовать деплетированность Та, Hf, Ti, HREE, а также обогащение К, Ва, Р, LREE гранитоидов Верхнего Приамурья отчетливо фиксируемое на мультипликационных диаграммах по отношению к примитивной мантии, что также характерно для магматических образований островных дуг (Zanetti, 1999)
Коллизионная природа мезозойских гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья подтверждается результатами геотектонических реконструкций (Natal in, 1996, Нужнов, 1998, Путинцев и др, 1983)
Мезозойская коллизия в пределах Верхнего Приамурья может быть обусловлена мантийным диапиризмом, связанным с формированием Монголо-Охотской складчатой системы (Красный, 1997, Антонов, 2004) Раздвиг таких смежных разноплотностных структур как Алдано-Становой и Амурский геобдоки способствовал приближению к поверхности перегретого глубинного вещества. Плотностные изменения в коре, астеносфере и более глубоких горизонтах мантии обусловили сильнейшее сжатие коры между сближающимися геоблоками в соответствии с представлениями Артюшкова (1993)
В настоящее время петрологами рассматривается три основных механизма зарождения магм в верхней мантии и земной коре, связанных с нагреванием вещества выше температуры плавления каким-либо источником, адиабатическим подъемом вещества, дегидратаций гидроксилсодержащих минералов, обзор которых приведен в работе (Попов, 1997)
Исследования термальных условий магмообразования в различных тектонических обстановках (Weber, Behr, 1983, England, Thompson, 1984 и другие), показывают наличие ограничений по видам коровых процессов, которые могут быть ответственны за формирование гранитоидных магм Термальные условия, возникающие вследствие корового утолщения при коллизионных процессах, благопрятны для формирования богатых Н20, наиболее низкотемпературных расплавов (Clemens, 1984, Clemens, Mawer, 1992) Такие расплавы не способны к значительным вертикальным перемещениям и обычно кристаллизуются как магматиты в средней коре в результате низкотермальной энергии (Соболев, 1970, Файф, 1972 и др ) Клеменс и Друп (Clemens, Droop, 1998) пришли к выводу о том, что известково-щелочные высококремнистые магмы для обладания необходимой энергией для интрузии в верхнюю часть коры нуждаются в исключительных термальных условиях для их образования Такие условия возникают в областях нижней коры и требуют подвода тепла путем внедрения базальтовых магм мантийного происхождения (Clemens, 1990, Vielzeuf et al, 1990) Базальтовые магмы являются эффективными источниками высокой температуры и поставщиком материала для коры, способствующими образованию гранитоидной магмы (Huppert, Sparks, 1988) Методами математического моделирования показано, что слой расплава основного состава мощностью 1 км может генерировать слой
расплава гранодиоритового и гранитового состава мощность до 2,5 и 3 км соответственно (Соболев, Авилина, 1986)
Теоретически, кроме частичного плавления вещества нижней коры граннтоидные расплавы могут формироваться за счет базальтовых материнских магм путем фракционной кристаллизации или в результате AFC процессов - фракционной кристаллизации и ассимиляции (DePaolo, 1988) Незначительные объемы габброидов и средних пород в составе гранодиорит-гранитовых ассоциаций, средних пород в составе монцодиорит-гранитовых и граносиенит-гранитовых ассоциаций и полное отсутствие основных и средних пород в составе граносиенит-лейкогранитовой и гранит-лейкограннтовои ассоциаций Верхнего Приамурья (в большинстве случаев содержания Si02 в породах ранних фаз диорит-гранитовой серии больше 56 мае %, а дтя граносиенит-гранитовой -больше 64 мае %), ставят по сомнение возможность формирования огромных масс гранитоидов путем фракционной кристаллизации базальтовой магмы Породы гранитоидных ассоциаций в большинстве случаев демонстрируют небольшие изменения первичного Sr и Nd-изотопного соотношений с ростом содержания Si02, что также не подтверждает их образование из мафических магм в ходе AFC процессов, кроме случая, когда изотопные составы исходных базитовых расплавов и континентальной коры одинаковы
На основании экспериментальных данных, Роберте и Клеменс (Roberts, Clemens, 1993) установили, что высококалиевые разности гранитоидов I-типа возникают при частичном плавлении в коре известково-щелочных обогащенных калием водосодержащих метаморфических пород основного и среднего состава под тепловым воздействием глубинных мафических магм Учитывая весь имеющийся фактический материал по составу, соотношениям пород, их геохимических и изотопно-геохимических особенностей, представляется, что эта модель является наиболее приемлемой для происхождения гранитоидов Верхнего Приамурья
О взаимодействии мантийных базитовых расплавов с веществом коры при образовании пород мезозойских гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья могут свидетельствовать соотношений изотопных отношений неодима и стронция, выраженных в виде eSr и sNd На диаграмме отношений sSr и sNd, рассчитанных с учетом их возраста, в гранитоидах Верхнего Приамурья фиксируется обратная корреляция между изотопными отношениями неодима и отношениями неодима и стронция (рис 5) Гранитоиды Верхнего Приамурья в целом занимают промежуточное положение между полями базальтов срединно-океанических хребтов (MORB), базальтами океанических островов (OIB), формирующихся при некотором участии вещества земной коры, позднемезозойскими субщелочными базальтами Западно-Забайкальской рифтовои зоны (RB) и полем речной взвеси (RS), представляющей усредненный состав наиболее верхнекоровой компоненты материков (Костицын, 2000) Лишь некоторые породы диорит-гранитовой ассоциации УОВПЗ попадают в поле базальтов OIB, а породы граносиенит-гранитовой ассоциации БВСТ располагаются в пределах поля RS, что отражает, вероятно, наибольшее присутствие осадочного вещества Такое общее положение гранитоидов Верхнего Приамурья на этой диаграмме, позволяет сделать вывод о том, что в их образовании могло принимать участие как мантииное, так и коровое вещество
Рис. 5. Изотопный состав неодима и стронция в мезозойских гранитоидах Верхнего Приамурья.
Сплошными кривыми оконтурены поля изотопных составов, характер-ных для базальтов срединно-океанических хребтов (MORB), базальтов океанических островов (OIB) (Zindler, Hart, 1986), базальтов Западно-Забайкальской рифтовой зоны (RB) (Ярмолюк и др., 1998) и пылевой взвеси рек (RS) по (Костицин, 2000). Ассоциации: Мамынский блок: монцодиорит-гранитовая (1), Умлекано-Огоджинская зона - диорит-фанитовая (2), граносиенит-гранитовая (3), гранодиорит-гранитовая (4), Становой пояс граносиенит-лейкогранитовая (5),
фанодиорит-фанитовая (6), граниг-лейкогранитовая (7), Байкало-Витимского супертеррейна - фаносиенит-гранитовая (8).
Фигуративные точки пород гранитоидных ассоциаций образуют на данной диаграмме два отчетливо выраженных тренда. Тренд 1 отражает рост значений Esr в породах диорит-гранитовой и граносиенит-гранитовой ассоциации УОВПЗ и далее к породам граносиенит-гранитовой ассоциации БВСТ при сохранении уровня Ejm. Это, скорее всего, связано с увеличение доли метапелитового корового вещества в составе пород ассоциаций и может быть объяснено как результат смешения коровых и мантийных компонентов примерно одного и того же изотопного состава. Такое предположение подтверждается тем, что значения ESr, как правило, положительно коррелируются со значениями 5180, отражающего участие метапелитов в породах мезозойских ассоциаций Верхнего Приамурья. Положение тренда 2 фиксирует рост значений gNd в гранитоидах Станового пояса по отношению к гранитоидами других структур Верхнего Приамурья, что связано с увеличением возраста метаморфических комплексов исходной для них континентальной коры при различном участии в их составе мантийного материала.
Об участии мантийного и корового компонентов в составе мезозойских гранитоидов Верхнего Приамурья свидетельствуют также данные по содержанию Rb и отношений K/Rb в породах, а также особенностям состава биотита (Стриха, 2006а).
Положение пород гранитоидных ассоциаций на диаграмме K/Rb-Rb (рис. 6), на которой выделены области мантийных, коровых и мантийно-коровых гранитоидов (Коваленко и др., 1981; Руб и др., 1983), свидетельствует об их принадлежности к гибридным образованиям, состоящим из смеси корового и мантийного материала.
Многофазность и гомодромная последовательность становления мезозойских гранитоидных массивов Верхнего Приамурья, наличие в породах среднего и умеренно-кислого состава меланократовых шлировидных включений позволяют предполагать, что вероятными механизмами взаимодействия мантийных и коровых источников является синтексис базитовых и коровых расплавов. Состав первичных мантийных базитовых расплавов взаимодействующих с земной корой известен только для гранодиорит-гранитовых
К№
1600
1400 о о 1 □ 2
1200 1000 о £ / Смесь коров ого и мантийного + 3 X 4
800 I Аа материала Ж 5 ев
600 / ° у • 7
400 - 8
• Э
200
0 - Кора
О 100 200 300 400 500
№
Рис. 6. Диаграмма К/ЯЬ-Ш) для пород мезозойских гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья Поля гранитоидов изотопных провинций: I - раннепротерозойской, П - рифейской. Ассоциации: 1,2- Мамынский блок: монцодиорит-гранитовая (1), раннеюрская лейкогранитовая (2), 3-5 - Умлекано-Огоджинская зона: диорит-гранитовая (3), граносиенит-гранитовая (4), гранодиорит-фаштовая (5), 6-8 - Становой пояс: граносиенит-лейкогранитовая (6), гранодиориг-гранитовая (7), гранит-лейкогранитовая (8), 9 - Байкало-Витамский супертеррейн: граносиенит-гранитовая.
ассоциаций УОВПЗ и СВПП. представлены субщелочными субщелочными габброидами соотношению 8Ю2-1:еО*/М^О ассоциаций их состав может гранитоидах (рис. 7).
№,г/т
500 1000
Бг.г/Т
Базиты I фазы гранодиорит-гранитовой ассоциации УОВПЗ габброидами, фанодиорит-гранитовой ассоциации СВПП -и габброидами нормальной щелочности, которые по относятся к толеитовой серии. Для остальных граштоидных быть реконструирован на основе соотношений ЯЪ и Эг в
Рис. 7. Диаграмма РчЬ-5г для мезозойских гранитоидов Верхнего Приамурья Поля (Ферштатер, 1987): I - толеитовой океанической, II - толеитовой континентальной и островодужной, Ш - орогенной андезитовой, толеитовой повышенной щелочности, лататовой, IV - латитовой, щелочно-базальтовой. Ассоциации: Мамынский блок (тренды пунктир): монцодиорит-гранитовая (1), лейкогранитовая (2), Умлекано-Огоджинская зона (тренды - пунктир с точкой) - диорит-гранитовая (3), граносиенит-гранитовая (4), гранодиорит-граниговая (5), Становой пояс (тренды - сплошная линия) - граносиенит-лейкогранитовая (6), гранодиорит-гранитовая (7), гранит- лейкогранитовая (8), Байкало-Витимский супертеррейн (тренд - широкий пунктир) - граносиенит-грапитовая (9). Номера трендов соответствуют таковым для ассоциаций.
Анализ данной диаграммы показывает, что возможными источниками тепла и поставщиками мантийного вещества для мезозойских гранитоидов Верхнего Приамурья могли быть базитовые расплавы различной щелочности - от толеитовых континентальных до щелочно-базальтовых, различающиеся по содержанию Бг В поле II производных континентальных толеитовых базитовых расплавов попадают раннеюрские граниты монцодиорит-гранитовой и лейкогранитовой ассоциаций МБ, лейкограниты III фазы граносиенит-лейкогранитовой и гранит-лейкогранитовой ассоциаций СВПП, характеризующиеся наименьшими содержаниями Бг (геохимические группы А и Б) Большинство гранитоидов Верхнего Приамурья по содержанию ЛЬ и Бг отвечающие геохимическим группам В и Г попадают в поле III производных орогенной андезитовой, толеитовой повышенной щелочности и латитовой магм, включая и гранодиорит-гранитовые ассоциации УОВПЗ и СВПП, ранние фазы которых представлены субщелочными габброидами толеитовой серии В поле производных латитовых и щелочно-базальтовых расплавов располагаются породы граносиенит-гранитовой ассоциаций УОВПЗ (граносиениты I фазы группы А и граниты II фазы группы В), БВСТ (группа В), граносиенит-лейкогранитовой ассоциации СВПП (группа Г), для которых характерны наиболее высокие содержания 8г
Количественная оценка содержаний корового компонента возможна с использованием Ш корового индекса (N01) Депаоло (РеРао1о с! а1, 1992) Расчеты проведены при значении деплетированной мантии (ОМ резервуара) при еМ(1 = +9,5, коровые резервуары взяты со средними значениями е№ = -16 для раннепротерозойской коры по (Ларин и др, 2001, Стриха, 2006в), и максимальными значениям еМс1 = -8 и средними - = -4 для рифейской коры
Согласно расчетам, для раннеюрских гранитов рифейской изотопной провинции потребуется 99 % заимствование корового N(1 при расчете с использованием среднего значения рифейской коры и 76% заимствование корового N(1 при расчете максимального значения ещ для рифейской провинции Для позднеюрско-раннемеловых ассоциаций рифейской провинции требуется от 52 до 97 % заимствования корового N<1 при расчете на максимальное значение Сщ = -8 и 67-99% - на среднее е^ = -4 Соответственно доля мантийного компонента в породах этой изотопной провинции не превышает для пород среднего состава 50 % и 35 % при расчете на максимальное и среднее значение для кислых пород преимущественно составляя менее 15 %, а в гранитах и лейкогранитах в большинстве случаев не превышает 3 % или отсутствует
Для гранитоидов раннепротерозойской провинции требуется 82-98% корового N(1 при расчете с использованием среднего значения ещ раннепротерозойской коры, Что также указывает на низкое содержание мантийного компонента
Таким образом, на основании проведенного анализа можно сделать вывод о мангийно-коровой природе гранитоидов Верхнего Приамурья в целом Мантийное вещество в виде базитовых расплавов при этом играет важную роль как в качестве носителя тепловой энергии, за счет которой плавится материал коры, так и существенного компонента в составе расплавов среднего и умеренно-кислого состава Коровое вещество доминирует в составе средних и кислых пород гранихоидных ассоциаций
Для выяснения механизмов формирования многофазных мезозойских гранитоидных
ассоциаций Верхнего Приамурья - частичного плавления коры при одновременном взаимодействии с базитовыми расплавами или фракционной кристаллизации гибридных расплавов рассмотрены особенности их эволюции Характер эволюции гранитоидных расплавов выявлялся с помощью данных по особенностям распределения петрогенных окислов, элементов-примесеи, включая и РЗЭ, величине европиевой аномалии, суммы РЗЭ, Р205, 2х, суммы щелочей в породах гранитоидных ассоциаций в зависимости от их кремнекислотности
Для большинства гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья отмечается увеличение концентрации К20, КЬ, Ва, Ъх, и уменьшение ТЮ2, Ре203, СаО, 1^0, А1203, Эг, У, N1, Сг по мере роста в породах содержания ЗЮ2, которое может быть обусловлено процессами фракционной кристаллизации первичных расплавов среднего или умереннокислого составов Однако, для большинства ассоциаций выявлены ограничения, противоречащие этому механизму формирования интрузивных серий
Так, в качестве примера для диорит-граниговой серии рассмотрим ограничения модели фракционирования первичного расплава для пород гранодиорит-гранитовой ассоциации
свпп
Уменьшение суммы РЗЭ, а также содержаний Р205 и 7х при переходе от кварцевых монцодиоритов к гранодиоритам гранодиорит-гранитовой ассоциации СВПП предполагает возможность образования магм гранодиоритового состава при фракционной дифференциации магмы монцодиоритового состава при участии в процессе фракционирования акцессорного апатита и циркона Однако наличие в гранодиоритах слабой европиевой аномалии (0,7), при учете близости содержаний щелочей (Ка20+К20 = 6,84-7,95) в них и менее кремнеземистых кварцевых монцодиоритах (ТЯа20+К20 = 6,857,61), указывают на независимость формирования пород этих фаз из самостоятельных первичных расплавов, поскольку фракционирование плагиоклаза при образовании гранодиоритового расплава должно привести к повышению его щелочности по отношению к исходному расплаву, по составу отвечающего кварцевому монцодиориту Это подтверждается также положением фигуративных точек пород ассоциации на диаграмме АКохайри (СосЬепе, 1986), отражающей предпочтительный механизм формирования магматических пород на основе отношении 8г и И>, где гранодиорит-гранитовая ассоциация образует тренд, располагающийся субпараллельно тренду частичного плавления Кроме этого, расположение фигуративных точек средних составов пород ассоциации на диаграмме Бородина не подчиняется линейному тренду характерному для пород дифференцированных серий с единым родоначальным расплавом с пересечением границы полей субщелочных и умеренно-щелочных пород Этот факты позволяет считать, что процесс частичного плавления однородных источников играл более существенную роль при формировании наиболее дифференцированных разностей гранитоидов данной ассоциации, чем фракционная кристаллизация предполагаемого первичного монцодиоритового расплава
В качестве примера для монцодиорит-лейкогранитовой серии рассмотрим ограничения модели фракционирования для пород позднеюрско-раннемеловой граносиенит-лейкогранитовой ассоциации СВПП Для гранитоидов данной ассоциации наблюдается отчетливо выраженное снижение общей щелочности пород от граносиенитов I фазы (Ыа20
+ К20 = 8,77 %) к гранитоидам II фазы с суммой щелочей в 8,56 %, к ультракислым лейкогранитам III фазы - 8,22 % Не смотря на то, что от граносиенитов I фазы к гранитоидам II фазы отмечается уменьшение содержаний РЗЭ и Р205, а по распределению Sr и Rb породы ассоциации располагаются вдоль тренда кристаллизационной дифференциации, отчетливое уменьшение щелочности пород по мере роста их кремпеземистости противоречит гипотезе их образования в результате кристаллизационной дифференциации Кроме этого, на диаграмме Бородина фигуративные точки средних составов пород I и II фаз ассоциации пересекают границу полей умеренно-щелочных и известково-щелочных серий, в то время как дифференцированные серии образуют тренды субпараллельные главным петрохимическим трендам или границам полей Следует учитывать также то обстоятельство, что гранитоидах II фазы не наблюдается отчетливо выраженных отрицательных аномалий Ей, которые неизбежно должны были бы присутствовать в них в связи с фракционированием плагиоклаза, что предусматривается снижением содержаний Na20 от граносиенитов к гранитам Как показывают исследования, в процессе эволюции гранитоидных ассоциаций, в результате фракционирования смеси фемических минералов и плагиоклаза кислого состава, в соответствии со значениями коэффициентов распределения минерал-расплав в продуктах фракционирования, происходит рост содержаний рубидия и уменьшения стронция (Александров, 1977, Ферштатер, 1987) Кроме этого, на диаграмме Rb-Sr (рис 7) гранитоиды граносиенит-лейкогранитовой ассоциации образуют тренд субпараллельный оси Sr, что фиксирует сохранение уровня содержаний Rb при резком снижении содержаний Sr при переходе от граносиенитов I фазы к ультракислым лейкогранитам III фазы Все эти факты позволяют считать породы различных фаз граносиенит-гранитовой ассоциации продуктами самостоятельных расплавов не связанных с процессами дифференциации единого первичного расплава
Таким образом, анализ распределения главных и редких элементов, включая суммарные значения содержаний РЗЭ, величины европиевой аномалии, соотношения Rb-Sr, Sr-Ba, в породах гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья показал, что фракционная дифференциация не является ведущим механизмом при их образовании Геохимические и изотопно-геохимические особенности свидетельствуют о формировании пород среднего и кислого состава из автономных источников в результате частичного плавления коры при одновременном взаимодействии коровых и базитовых расплавов
Рассмотренные в данной главе материалы служат основанием для второго защищаемого положения
ГЛАВА 4. КОРОВЫЕ ИСТОЧНИКИ И РУДОНОСНОСТЬ МЕЗОЗОЙСКИХ ГРАНИТОИДОВ ЗОЛОТОНОСНЫХ РАЙОНОВ ВЕРХНЕГО ПРИАМУРЬЯ
Разнообразие составов кислых магматических расплавов формирующихся в земной коре может объясняться не только изменениями условий их выплавления - содержанием Н20, давлением, температурой, летучестью кислорода и др, но и различием в составе источников По образному выражению М П Робертса с соавторами (Roberts et al, 2000), граниты можно рассматривать в качестве окон, через которые может оцениваться состав нижней коры и
хотя сомнительно, чтобы гранитоиды точно отражали состав источника, за счет которою образованы исходные для них расплавы, породы гранитоидных ассоциаций позволяют косвенно получать сведения о геологической истории, о которой больше нет никаких доказательств
Значения модельных Sm-Nd возрастов для пород мезозойских гранитоидных ассоциаций свидетельствуют о различиях в возрасте исходного для них корового субстрата Значения T№(DM-2st) для мезозойских гранитоидов Верхнего Приамурья варьирует в широких пределах - от 917 до 2471 млн лет При этом отчетливо проявлена зависимость модельных возрастов гранитоидов от тектонического районирования данного региона. По величине Sm-Nd модельных возрастов для мезозойских гранитоидов на территории Верхнего Приамурья можно выделить две изотопных провинции раннепротерозойскую -1744-2471 млн лет и рифейскую - 917-1548 млн лет
Раннепротерозойская провинция охватывает большую часть Станового террейна (за исключением Дамбукинского блока, где для докембрийских гранитоидов выявлена коры архейского возраста, Ларин и др, 2002), а также восточную часть Байкало-Витимского супертеррейна, расположенную между Джелтулакской и Монголо-Охотской шовными зонами Гранитоиды раннепротерозойской провинции характеризуются изотопным составом, определяемым вариациями отношения eSr = 38,8-40,8, величины ем = -11,4- -15,47 Для пород гранитоидных ассоциаций раннепротерозойской коры характерны низкие значения 5180, варьирующие от -1,7 до 6,9 %о Такие низкие значения SlsO являются, вероятно, результатом постмагматических гидротермальных изменений пород
Породы мезозойских гранитоидных ассоциаций СВПП, для которых установлен раннепротерозойский возраст исходной для них континентальной коры, характеризуются обедненностью Rb, Cs, обогащенностью Ва и принадлежат к геохимическим группам Б и Г
Рифейская провинция охватывает Амурский супертеррейн, Монголо-Охотскую складчатую зону и западную часть Байкало-Витимского супертеррейна Гранитоиды рифейской провинции характеризуются более радиогенным изотопным составом Nd по сравнению с гранитоидами раннепротерозойской провинции Кора такого возраста широко развита в Монголо-Забайкальской области, где являлась источником для фанерозойских гранитоидов (Коваленко и др, 1996, 2003) По сравнению с раннепротерозойской провинцией значения eSr в гранитоидах варьируют в более широких пределах от 18,8 до 57,5, cNd соответственно, характеризуется более низкими значениями +0,39 - -7,39, величина 6|80 = -2,6-+10,0 %о, что в целом указывает на изотопную и возрастную неоднородность рифейской коры, а также на наличие примеси метапелитов в ее составе (Taylor, 1974, Гаврикова и др , 1988)
Породы мезозойских гранитоидных ассоциаций МБ и БВСТ, а также преобладающее большинство гранитоидов УОВПЗ, для которых источником служила рифейская кора, обладают более высокими содержаниями Rb и Cs (геохимические группы А и В) по отношению к гранитоидным ассоциациям раннепротерозойской провинции
Таким образом, граница между гранитоидами обогащенными Rb геохимических групп А и В с одной стороны и деплегированными Rb и Cs геохимических групп Б и Г на диаграммах Rb-Sr и Cs-Sr (рис 2) фактически является границей между гранитоидами производными раннепротерозойской и рифейской коры Кроме этих диаграмм, гранитоиды
различных изотопных провинций различаются соотношениями Rb-K20 (рис 4) и K/Rb-Rb (рис 5) На диаграмме K/Rb-Rb гранитоиды раннепротерозойской коры занимают поле I, которое характеризуется высокими отношениями K/Rb и низкими содержаниями Rb по сравнению с полем II - гранитоидов рифейской коры Для гранитоидов Верхнего Приамурья в целом (при исключении проб с отрицательными значениями 5180) отмечается положительная корреляция значений S180 и содержаний Rb Этот факт, вкупе с приуроченностью пород гранитоидных ассоциаций СВПП, принадлежащих раннепротерозойской изотопной провинции, к тренду гранитов базальтоидного происхождения, а остальных ассоциаций к тренду гранитов корового генезиса на диаграмме Rb-K20 (рис 4), подтверждает вывод о принципиальных различиях в составе раннепротерозойской и рифейской коры в содержаниях метапелитового компонента - его обедненностью раннепротерозойской коры и обогащенностью - рифейской Все это, наряду с отмечаемой мношми исследователями зависимости содержаний рубидия от мощности коры (Condie, 1973, Диваев и др , 1983) или стадий развития эвгеосинклиналей и островных дуг (Ферштатер, 1987), позволяет сделать вывод о том, что относительно высокая концентрация Rb в гранитоидах рифейской коры обусловлена присутствием в ее составе осадочного метапелитового материала Подтверждением также может служить тот факт, что синколлизионные граниты S-типа, возникающие за счет переплавления осадочных пород (Chappel, White, 1974), обычно обогащены Rb и Cs по сравнению с гранитоидами I-типа (Особенности , 1992)
Для выяснения причин различия в геохимии пород мезозойских гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья была проведена оценка состава их коровых источников
Значения первичного изотопного состава стронция, характеризующего изотопный характер субстрата во время выплавления из него магм не превышает 0,7080, что наряду с преобладанием низких значений 6180 (менее 10 %о), метаглиноземистым или слабоперглиноземистым составом пород указывает на преимущественно метамагматический состав коровых источников для пород мезозойских гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья Высокие содержания К20 в гранитоидах Верхнего Приамурья, при учете экспериментальных данных (Roberts, Clemens, 1993), позволяют предполагать в целом обогащенность субстрата калием, за счет присутствия в их составе биотита и (или) калиевого полевого шпата Широкие вариации содержаний Rb, Sr, Ва, Y, Yb, различия в спектрах редких земель, величине европиевой аномалии в гранитоидах свидетельствуют о значительных различиях в составе исходной для них коры Тренды РЗЭ, а также соотношения (La/Yb)N -YbN в мезозойских гранитоидах Верхнего Приамурья подобны породам архейских тоналит-трондьемит-гранодиоритовых ассоциаций (Джан, Чжан, 1987, Тейлор, Мак-Леннан, 1988, Condie, 1993, Martin, 1994) На диаграмме (La/Yb)N-(Yb)N (рис 8) гранитоиды Верхнего Приамурья попадают, преимущественно, в поле архейских тоналит-трондьемит-гранодиоритовых пород и частично располагаются в поле верхней континетальной коры по (Джан, Чжан, 1987) Распределение фигуративных точек гранитоидов в пределах всего поля архейских пород и приуроченность гранитоидов тех или иных ассоциаций к определенным трендам плавления также указывает на разнообразие составов коровых источников
о
А Ж
К
о 1 □ 2 + 3 х 4 ж 5 о 6 - 7 -8 • 9
О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Рис. 8. Диаграмма (Ьа/УЬ)м - (Yb)N для мезозойских гранитоидов Верхнего Приамурья I - Границы поля архейских трондьемит-тоналит-гранодиоритовых пород. Тренды плавления: 1 -кварцевого эклогита (Qts:Cpx:Gr =15:55:30); II - гранатового амфиболита (Amph:Pl:Gr = 70:20:10); III - биотитового амфиболита (Amph:Pl:Bt = 70:25:5); IV - амфиболита (Джан, Чжан, 1987); V-VII -гранатсодержащей мантии (содержание граната 10:5:3 % соответственно) (Clauvel, Jahn, 1984). М -верхняя мантия; К - верхняя континентальная кора; А - амфиболиты (базальтоиды) континентальной коры.
Ассоциации: Мамынский блок: граносиенит-гранитовая (1), лейкогранитовая (2); Умяекано-Огоджинская зона - диорит-гранитовая (3), граносиенит-гранитовая (4), гранодиорит-гранитовая (5); Становой пояс - граносиенит-лейкогранитовая (6), гранодиорит-гранитовая (7), граиит-лейкогранитовая (8); Байкало-Витимский супертеррейн - граносиенит-гранитовая (9).
В результате анализа распределения петрогенных и редких элементов, включая и РЗЭ, в породах гранитоидных ассоциаций был сделан вывод о ведущем механизме их формирования в результате частичного плавления корового вещества. Широкие вариации содержаний Sr в породах мезозойских гранитоидных ассоциаций и глубине европиевой аномалии свидетельствует о различиях в содержаниях плагиоклаза в источниках и разной степени их плавления. Различия в дифференцированное™ РЗЭ и структуре тяжелых РЗЭ свидетельствуют о различной роли амфибола и граната в составе источников.
Породы гранитоидных ассоциаций геохимических групп А и Б характеризуются деплетированностью Sr, что фиксируется на мультипликационных диаграммах наличием отрицательных аномалий Sr.
На спектрах распределения РЗЭ в породах группы А и Б в большинстве случаев отмечаются отрицательные аномалии европия различной интенсивности - Eu/Eu* = 0,0030,82. Наличие в породах отрицательной аномалии европия связано с частичным плавлением исходного субстрата с остаточным плагиоклазом в магматическом источнике (Condie, 1978). Для преобладающего большинства пород характерны сравнительно низкие значения (La/Yb)N до 22 в гранитах и 52,7 в лейкогранитах. Тяжелые РЗЭ имеют плоские структуры -Tbi/YbN в породах различной кремнекислотности варьируют от 0,9 до 1,8 и характеризуется истощенностью средних РЗЭ относительно тяжелых. Наряду с
относительно высокими содержаниями Y эти факты свидетельствуют о том, что амфибол играл ведущую роль в процессе сегрегации магмы по сравнению с гранатом Различия составов магм, вызванные частичным плавлением коровых материнских пород, таких как амфиболиты, метаграувакки и метапелиты, могут быть представлены соотношением главных оксидов Породы геохимической группы А - монцодиорит-гранитовой ассоциации МБ, граносиениты I фазы граносиенит-гранитовой ассоциации, кварцевые монцодиориты и гранодиориты гранодиорит-гранитовой ассоциации УОВПЗ и геохимической группы Б -кварцевые монцодиориты I фазы и граниты II фазы гранит-лейкогранитовой ассоциаций СВПП, характеризуются низкими значениями соотношений (Na20 + К20)/(Ге00бщ + MgO + ТЮ2), А1203/(Рс005Щ+ MgO + Ti02), высокими содержаниями А1203 + FeOo6lll+ MgO + ТЮ2, CaO + FeOo6m+ MgO + ТЮ2 (рис 9) и располагаются в полях расплавов, полученных при экспериментально проведенном частичном плавлении амфиболитов (Patino Douce, 1999) По соотношению значений (La/Yb)N -YbN породы монцодиорит-гранитовой ассоциации МБ располагаются преимущественно вдоль кривой плавления гранатовых амфиболитов, при этом породы I фазы попадают также в поле амфиболитов континентальной коры (рис 8)
Высокие содержания Rb, Zr, Yb, Th, U в граносиенитах I фазы граносиенит-гранитовой ассоциации УОВПЗ (табл 1) свидетельствуют о наиболее меланократовом составе источника, представленного, вероятнее всего, наиболее обогащенными биошгом амфиболитами, при отсутствии в его составе или низких содержаниях граната Биотитовый состав источника для граносиенитов подтверждается расположением фигуративных точек на диаграмме (La/Yb)N-YbN вблизи тренда биотитовых амфиболитов при степени плавления в 50% (рис 8)
По соотношению (La/Yb)N-Yb^ кварцевые диориты гранит-лейкогранитовой ассоциаций СВПП попадают на тренд плавления верхней мантии с содержанием граната 5 %, а граниты располагаются преимущественно в поле архейских юналит-трондьемит-гранодиоритовых ассоциаций вблизи тренда биотитовых амфиболитов
Породы группы А - лейкогранитовой ассоциации МБ, лейкограниты гранодиорит-гранитовой ассоциации УОВПЗ и породы группы Б - лейкограниты III фазы граносиенит-лейкогранитовой ассоциации, а также лейкограниты III фазы гранит-лейкогранитовои ассоциации СВПП характеризуются умеренными значениями соотношений (Na20 + K20)/(Fe0o6u, + MgO + ТЮ2), умеренными содержаниями А1203 + РеОо6щ + MgO + ТЮ2 и попадают преимущественно в поле расплавов, образующихся при частичном плавлении метаграувакк (рис 9)
Наиболее низкие концентрации Sr (31-105 г/т), высокие содержания Rb (117-174 г/т), U (3,4-5,3 г/т) и К (К20 = 4,19-5,57), низкие содержания РЗЭ (60,7-82,40), Y (6-20 г/т) в породах раннеюрской лейкогранитовой ассоциации МБ по сравнению с гранитами раннеюрской монцодиорит-гранитовой ассоциацией свидетельствуют о более лейкократовом составе источника, представленного, вероятнее всего, наиболее обогащенными слюдой и амфиболом кристаллическими сланцами, протолитом для которых являлись метаграувакки Восстановленный характер флюида (см главу 5) указывает на присутствие в источнике углистого вещества Вероятнее всего, источником для пород лейкогранитовой ассоциации являлись графитсодержащие кристаллические сланцы
15
<5 ¡+
о
со
S +
О ф
u^ О
10 -
/Л / -L 1 О ----- _ Метапелиты
^ Метаграувакки
Амфиболиты /
1 vy „ X • /
/
L /
\
3 °'8
5 10 15
Na20+K20+Fe0+Mg0+Ti02
20
~ -J*!. Метаграуаакки Метапелиты
0 6 10
CaO+FeO+MgO+T¡C>2
?5
3 20 -
h-
o 15 -
a>
>
+
a) 1П -
LL
O 5 -
<
15 20 25
Al203+Fe0+Mg0+T102
Рис. 9. Соотношения петрогенных окислов в мезозойских гранитоидах Верхнего Приамурья Поля экспериментально полученных расплавов при частичном плавлении метапелитов, метаграувакк и амфиболитов по (Patino Douce, 1999).
Ассоциации: 1 - раннеюрская граносиенит-гранитовая, 2 - раннеюрская лейкогранитовая, 3-5 -Умлекано-Огоджинская зона: позднеюрско-раннемеловая диорит-гранитовая (3), раннемеловая граносиенит-гранитовая (4), раннемеловая гранодиорит-гранитовая (5), 6-8 - Становой пояс: позднеюрско-раннемеловая граносиенит-лейкогранитовая (6), позднеюрско-раннемеловая гранодиорит-гранитовая (7), раннемеловая гранит-лейкогранитовая (8), 9 - Байкало-Витимский супертеррейн: раннемеловая граносиенит-гранитовая.
Особенности распределения породообразующих окислов, элементов-примесей, включая РЗЭ в породах разных фаз раннемеловой гранит-лейкогранитовой ассоциации СВПП, показали принадлежность их к производным первичных магм, формирующихся из самостоятельных автономных источников. Породы гранит-лейкогранитовой ассоциации, также как и граносиенит-лейкогранитовой ассоциации характеризуются отрицательными аномалиями по отношению к примитивной мантии Шэ, Сэ, и, ТЬ (глава 3), что, учитывая данные по изотопии Эг и N(3 для гранитоидов, позволяет предполагать принадлежность исходного для них субстрата к гранулитам. По своим характеристикам источник для гранитов II фазы наиболее близок к источнику для граносиенитов I фазы граносиенит-лейкогранитовой ассоциации, в меньшей степени - к источнику для гранитоидов гранодиорит-гранитовой ассоциации СВПП. Наличие в лейкогранитах реликтовых цирконов с возрастом в 1,5-2,4 млрд. лет и 2,7-2,6 млрд. лет свидетельствует о смешанном характере
источника, присутствии в составе протолита вещества кроме раннепротерозойской, также и позднеархейской коры
Породы гранитоидных ассоциаций групп В и Г обогащены Sr, что отчетливо фиксируется на спайдердиаграммах положительными аномалиями Sr Это наряду с высокими содержаниями СаО и отсутствием отчетливо выраженных аномалий европия в структурах РЗЭ (в редких случаях отмечаются аномалии с Eu/Eu* = 0,58-0,64), свидетельствует о плавлении источника с относительно высокими содержаниями плагиоклаза Структуры РЗЭ в гранитах характеризуются более большей дифференцированностью по отношению к деплетированным Sr гранитам - (La/Yb)N = 26,693,8, менее плоским распределением тяжелых РЗЭ - ТЬК/УЬМ = 2,1-7,4, что указывает на значительную роль граната в составе источников В средних и умереннокислых породах структура тяжелых РЗЭ близка к структуре пород геохимических групп А и Б, истощенных в отношении Sr, нередко с обедненностью средними РЗЭ по отношению к тяжелым РЗЭ, что свидетельствует также о присутствии в источнике амфибола
В соответствии с экспериментальными данными по плавлению метабазитов в безводных условиях, амфибол в парагенезисе с гранатом стабилен при давлении 12-15 кбар (Грин, Рингвуд, 1968) При водонасыщенном плавлении амфиболита гранат находится в равновесии с расплавом как остаточная фаза при давлении 10 кбар и более (Rapp et al, 1991, Winther, Newton, 1991, Wolf, Willie, 1991, 1994) Эксперименты по плавлению амфиболита при давлении в 10 кбар показали, что гранат встречается при температуре 850°С (Wolf, Willie, 1993) и может сосуществовать с амфиболом и клинопироксеном до температур, превышающих 1000°С (Rapp et al, 1991) Таким образом, экспериментальные данные по плавлению амфиболита свидетельствует о нижнекоровых условиях магмогенерации при формировании гранитоидов геохимических групп Б и Г
Соотношения (Na20 + К20)/(Ре00бщ + MgO + ТЮ2) - Al2O3/(FeO06lI1+ MgO + ТЮ2) и А1203 + РеОо6щ + MgO + ТЮ2 - СаО + FeOo6m+ MgO + ТЮ2 (рис 9) в породах диорит-гранитовой ассоциации УОВГО, граносиенитах I фазы граносиенит-лейкогранитовой, породах гранодиорит-гранитовой ассоциаций СВПП и граносиенит-гранитовой ассоциации БВСТ соответствуют расплавам, полученных при экспериментально проведенном частичном плавлении амфиболитов
На диаграмме (La/Yb)N-YbN породы диорит-гранитовой ассоциации УОВПЗ располагаются в основном вблизи тренда плавления биотитсодержащих амфиболитов, при этом часть пород среднего и умеренно-кислого состава диорит-гранитовой ассоциации располагается между трендами биотитсодержащих и гранатовых амфиболитов при их частичном плавлении в 40-80%, а граниты находятся на тренде плавления гранатовых амфиболитов при степени плавления около 10%
Граниты и лейкограниты позднеюрско-раннемеловой граносиенит-лейкогранитовой ассоциации СВПП отличаются от гранитов УОВПЗ пониженными содержаниями таких литофильных элементов как Rb (46-97 г/т), Cs (0,2-1,5 г/т), U (0,1-0,6 г/т), Th (0,8-6,6 г/т) Высокие содержания Ва (более 1000 г/т), Sr (более 500 г/т), а также К в породах I и II фаз также свидетельствуют о значительных содержаниях в исходном субстрате полевых шпатов, а обедненность Rb, Cs, U, Th позволяет предполагать метаморфизм источника в
гранулитовой фации Как известно, грацулиты характеризуются существенно полевошпатовым составом, образуются в нижней части коры и обычно обеднены этими элементами (Lambert, Heider, 1968) На диаграмме (La/Yb)N-YbN породы ассоциации попадают преимущественно в поле плавления архейских тоналит-трондьемит-гранодиоритовых пород, а также в поле частичного плавления континентальной коры, тяготея к тренду биотитовых амфиболитов (рис 8)
Породы граносиенит-гранитовой ассоциации БВСТ характеризуется наиболее высокими значениями £Sr = 54,92-57,48, при верхнекоровых значениях eNd = - 5,64-5,97, что наряду с высокими значениями 8180 (7,4-8,6 %о) указывают на присутствие в составе источника метапелитового вещества Присутствие субщелочных гранитов в полях расплавов при частичном плавлении метаграувакк (рис 9) является, вероятно, следствием смешанного состава исходного для пород субстрата. На диаграмме (La/Yb)N-YbM гранитовды ассоциации располагаются в трендов биотитовых и гранатовых амфиболитов при частичном плавлении субстрата в 30-50 %
Гранитоиды II фазы граносиенит-гранитовой ассоциации, граниты и лейкограниты гранодиорит-гранитовой ассоциации УОВПЗ, граниты II фазы граносиенит-лейкогранитовой ассоциации СВПП характеризуются умеренными значениями (Na20 + K2O)/(FeO06m + MgO + Ti02), содержаний A1203 + FеОо6щ + MgО + ТЮ2 и попадают преимущественно в поле расплавов, образующихся при частичном плавлении метаграувакк (рис 9)
Учитывая значения начального изотопного состава Sr (0,7073-0,7079) для гранитоидов с метаграувакковым составом протолита можно предположить, что исходными породами для метаграувакк служили метаизверженные породы, что определило принадлежность производных гранитоидов к 1-типу
На диаграмме (La/Yb^Yb^ гранитоиды И фазы граносиенит-гранитовой ассоциации УОВПЗ располагаются преимущественно вдоль тренда плавления кварцевого эклогита при 40-10 % степени их плавления (рис 8) При геохронологических исследованиях гранитов II фазы граносиенит-гранитовой ассоциации U-Pb методом на микрозонде SHRIMP-II было установлено присутствие реликтового магматического циркона палезойского возраста 250490 млн лет, что свидетельствует о смешанном характере источника и участие в его составе кроме рифейского также и палеозойского вещества
По соотношению (La/Yb),v-YbN граносиениты I фазы попадают на тренд плавления биотитовых амфиболитов, а гранитоиды II фазы располагаются вблизи трендов плавления кварцевого эклогита и биотитовых амфиболитов (рис 8) Наиболее вероятным первичным источником для пород граносиенит-лейкогранитовой ассоциации для граносиенитов I фазы являются гранулиты основного-среднего состава (метатрахибазальты-метатрахиандезиты9), а для гранитоидов II - гранулитов среднего-кислого состава (преимущественно метаграуваккового состава)
Гранитоиды II фазы граносиенит-гранитовой ассоциации УОВПЗ характеризуются умеренными и низкими значениями соотношений (Na20 + K20)/(Fe006ul + MgO + ТЮ2) и содержаний А1203 + FcOo6m + MgO + ТЮ2, вследствие чего располагаются как в поле расплавов, образующихся при частичном плавлении метаграувакк (граниты Ускалинского и Магдагачинского массивов), так и амфиболитов (рис 9) Неоднозначность интерпретации
составов исходных расплавов на рассматриваемых диаграммах, связана, вероятно, со смешанным составом субстрата, с преобладанием того или иного компонента Наличие двух различных источников подтверждается геохимическими особенностями гранитоидов Гранитоиды с преобладанием амфиболитов в составе субстрата отличаются, в целом, большей концентрацией Эс, V, Сг, Со, N1, Си, У, УЬ, меньшей Бг, Ва, от гранитоидов с метаграувакковым составом источника, который, вероятно, обладал существенно полевошпатовым составом На диаграмме (Ьа/УЬ^-УЬ^ гранитоиды II фазы располагаются преимущественно вдоль тренда плавления кварцевого эклогита при 40-10 % степени их плавления (рис 8)
Мезозойские гранитоидные ассоциации Верхнего Приамурья характеризуются различной продуктивностью в отношении золотого оруденения В целом для удобства изложения фактического материала по продуктивности гранитоидов в отношении золота по сумме запасов, ресурсов коренного и россыпного золота, а также уже добытого из россыпей золота можно выделить высокопродуктивные (более 50 т), умереннопродуктивные (15-50 т), и низкопродуктивные ассоциации (менее 15 т) Расчеты продуктивности проведены на основании данных по запасам и ресурсам коренного и россыпного золота приведенным в работе (Мельников, 1990ф)
В разделе приведена характеристика месторождений и рудопроявлений рудно-россыпных узлов, а также рассмотрены вопросы связи золотого оруденения с мезозойскими гранитоидами
Высокопродуктивные ассоциации входят в состав как диорит-гранитовой серии -диорит-гранитовая и гранодиорит-гранитовая ассоциации УОВПЗ, так и граносиенит-гранитовой серии - граносиенит-гранитовая ассоциации БВСТ К массивам диорит-гранитовой ассоциации УОВПЗ приурочены россыпные месторождения золота, Кировское золото-редкометаллыюе месторождение (Гуров, 1971а, Моисеенко и др, 1999), золото-скарновые, золото-редкометалльно-кварцевые (Гамянин и др, 1998) и золото-кварцевые проявления Соловьевского, Игакского, Тыгда-Улунгинского рудно-россыпных узлов
С породами граносиенит-гранитовой ассоциации БВСТ ассоциируют россыпи золота, Березитовое золото-редкометалльное месторождение грейзенового типа (Беда, Калинкин, 1983, Моисеенко, Эйриш, 1996, Эйриш, 2002), золото-редкометалльные, золото-кварцевые, а также молибденовые проявления Березитового рудно-россыпного узла
Умереннопродуктивные ассоциации представлены мовдодиорит-гранитовой ассоциации МБ АС, гранодиорит-гранитовой ассоциации и гранит-лейкогранитовой ассоциациями СВПП
К Чагоянскому массиву монцодиорит-гранитовой ассоциации МБ приурочены многочисленные россыпи золота В зоне экзоконтакта расположен ряд рудопроявлений золота скарнового и гидротермального типов Чагоянского рудно-россыпного узла (Мельников, 2000, Эйриш, 2001)
Пояс батолитоподобных тел гранодиорит-гранитовой ассоциации СВПП в целом контролирует расположение таких золотоносных узлов Станового хребта, как Чильчинский, Лапринский, Малогилюйский, Брянтинский, частично Уркиминского, Джелтулаксткого (Моисеенко, Эйриш, 1996) С гидротермально-измененными
гранитоидами и контактово-метаморфизованными породами рамы связаны рудопроявления молибдена, вольфрама, цинка, свинца, меди, золота (Геология , 1988) Отсутствие промышленно значимых месторождений золота и крупных проявлений золота в связи с массивами данной ассоциации обусловлено, вероятнее всего, значительным эрозионным срезом Станового террейна, размывом надинтрузивных зон гранитоидных массивов содержащих золотое оруденение и, как следствие, концентрацией золота в россыпях
Низкопродуктивные ассоциации представлены лейкогранитовой ассоциацией МБ, граносиенит-гранитовой ассоциацией УОВПЗ и граносиенит-лейкогранитовой ассоциацией СВПП С массивами граносиенит-гранитовой ассоциации УОВПЗ связаны золото-редкометаллыю-кварцевые и золото-кварцевые проявления гидротермального типа в Осежинском, Магдагачинском и Тыгда-Улунгинском рудно-россьшных узлах, к ним также приурочены россыпные месторождения золота
С породами (раносиенит-лейкогранитовои ассоциации СВПП связаны золото-грейзеновые проявления и россыпи золота Апсаканского рудно-россыпного узла. (Абрамович и др , 1967ф, Ефремов и др , 1979ф, Домчак и др , 198бф, Стриха и др, 1996ф) Продуктивность гранитоидных ассоциаций в целом коррелируется с их петрохимическими и геохимическими особенностями, возрастом и составом коровых источников
Анализ диаграмм Харкера для средних составов пород различающихся по продуктивности гранитоидных ассоциаций показывает, что высокопродуктивные ассоциации характеризуются в целом наиболее низкими содержаниями А1203, высокими MgO Наиболее отчетливо эти особенности проявлены для гранитов с содержанием 5Ю2 6873% Для высокопродуктивных ассоциаций средние содержания MgO в гранитах превышает 1 % - диорит-гранитовая и гранодиорит-гранитовая ассоциации Умлекано-Огоджинской зоны, соответственно MgO =1,33 % и 1,32 % Для гранитов умереннопродуктивных ассоциаций содержания MgO варьируют от 0,71 % в раннеюрских гранитах мопцодиорит-гранитовой ассоциации Мамынского блока до 0,92 % в гранитах гранит-лейкогранитовой ассоциации Станового пояса, при промежуточных значениях в гранитах гранодиориг-фанитовои ассоциации Станового пояса (МеО = 0,82 %) В гранитах низкопродуктивных ассоциаций содержания MgO варьируют от 0,55 % для граносиенит-лейкогранитовой ассоциации Станового пояса до 0,74 % в гранитах граносиенит-гранитовой ассоциации Умлекано-Огоджинской зоны
Для гранитов низкопродуктивных ассоциаций отмечаются наиболее низкие содержания Ре203* и MgO Эти особенности химического состава пород позволяют отличать высокопродуктивные ассоциации от остальных на диаграммах отражающих соотношения MgO и Рс203*, MgO и СаО, содержаний 5Ю2 с железистостью и магнезиальностью пород Высокопродуктивные ассоциации являются наиболее магнезиальными породами, за исключением лейкогранитов гранодиорит-гранитовой ассоциации Умлекано-Огоджинской зоны
Высокопродуктивные ассоциации принадлежат преимущественно геохимическому типу В - породам обращенных рубидием и стронцием Они входят в состав как диорит-гранитовой, так и граносиенит-лейкогранитовой серии От остальных ассоциаций их
отличает биотит-гранатовый состав исходных амфиболитов, Породы среднего состава диорит-гранитовой ассоциации УОВПЗ обладают наиболее высокими содержаниями Rb, Cr и Ni по отношению к аналогичным породам умеренно продуктивных ассоциаций СВПП и МБ, при промежуточных между этими ассоциациями содержаниях Sr, Zr, Ва Гранодиориты диорит-гранитовой и гранодиорит-гранитовой ассоциаций УОВПЗ отличаются от гранодиоритов СВПП, кроме высоких содержаний Rb, Cs, более высокими содержаниями Cr и Ni, более низкими - Sr, Nb, РЗЭ Граносиениты высокопродуктивной граносиенит-гранитовой ассоциации БВСТ характеризуются промежуточными содержаниями Rb, Sr, Zr, Cs, Ba, Cr, Ni, Co, V, Th между аналогичными породами низкопродуктивных граносиенит-гранитовой ассоциации УОВПЗ и граносиенит-лейкогранитовой ассоциации СВПП Граниты высокопродуктивных ассоциаций не обладают какими-либо отличиями от гранитов умереннопродуктивных ассоциаций, • за исключением наиболее высоких содержаний Cr в гранитах граносиенит-гранитовой ассоциации БВСТ Умеренно- и низкопродуктивные ассоциации характеризуются смешанным амфиболит-метаграувакковый составом источников При этом амфиболиты служат источником для ранних фаз этих ассоциаций, а метаграувакки, с той или иной долей амфиболитов - для поздних фаз Низкопродуктивные ассоциации характеризуются наиболее низкими содержаниями Zr, Nb, V, УЬ, ТРЗЭ в гранитах, что в целом свидетельствует об существенно гранатовом составе источников Низкие содержания Zr и УЬ отмечаются также и в низкопродуктивных раннеюрских лейкогранитах, для которых источником также являются метаграувакки
Сведения о продуктивности пород мезозойских гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья в зависимости от их петрохимических и геохимических особенностей, а также состава источников сведены в таблице 2
Изложенные в данной главе материалы служат основанием для третьего защищаемого положения
ГЛАВА 5 УСЛОВИЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ФЛЮИДНЫЙ РЕЖИМ МЕЗОЗОЙСКИХ ГРАНИТОИДОВ ВЕРХНЕГО ПРИАМУРЬЯ
Известно, что выявление условий кристаллизации гранитоидов, таких как давление температура, фугитивность кислорода, хлора, фтора, воды, кислотность-щелочность при кристаллизации магматических расплавов играют важнейшую роль при оценке и\ рудоносности
Для оценки давления при кристаллизации пород гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья использованы амфиболовый геобарометр (Schmidt, 1992), а также соотношения Т102-А120з в биотите Результаты расчетов общего давления по геобарометру М Шмидга показали, что наибольшие значения общего давления фиксируются в породах грлносиенш-лейкогранитовой и гранодиорит-гранитовой ассоциаций Становою пояса - 2,1-4 кбар чю соответствует мезоабиссальиой фации глубинности Наименьшие шачепия давления установлены для кварцевых монцодиоритов гранит-леймиp.umroitoli ассоциации СВПП -0,5 кбар и для граносиенитов I фазы граносиенит-грашнонои ассоциации УОВПЗ - 0 5-1 1 кбар, что характеризует их как образования приповермюешон фации
Таблица 2
Продуктивность в отношении золота, геохимические особенности пород и состав коровых источников мезозойских гранитоидных _ассоциаций Верхнего Приамурья_
Продуктивность в отношении золота Изотопные провинции, главные структуры фундамента, гранитоидные ассоциации, геохимические группы, состав источников, средние содержания М§0 в гранитах
Раннепротерозойская изотопная провинция Рифейская изотопная провинция
Становой террейн Амурский супертеррейн Байкало-Витимский супертеррейн
Высокая Диорит-гранитовая УОВПЗ, Биотит-гранатовые амфиболиты, нередко с примесью метапелитов, Группа В X МвО = 1,33 % Гранодиорит-гранитовая УОВПЗ, Амфиболиты для кварцевых монцодиоритов и гранодиоритов, амфиболиты и метаграувакки для гранитов Группа В X Г^О = 1,32 % Граносиенит-гранитовая, Биотит-гранатовые амфиболиты с примесью метапелитов Группа В X М%0= 1,03 %
Умеренная Гранодиорит-гранитовая, Амфиболиты, Группа Г X М§0 = 0,82 % Гранит-лейкогранитовая, Гранулиты основного-среднего состава для кварцевых монцодиоритов и гранитов, кислого состава (метаграувакки) для лейкогранитов, Группа Б X Г^О = 0,92 % Монцодиорит-гранитовая МБ, Амфиболиты для кварцевых монцодиоритов, метаграувакки и амфиболиты для гранитов, Группа А X Г^О = 0,71 %
Низкая Граносигнит-лейкогранитовая, Гранулиты основного-среднего (метаамфиболитового) состава для граносиенитов, гранулиты среднего-кислого состава (метаграуваккового) для гранитов Группа Г X М§0 = 0,55 % Лгйкогранитовая МБ, Метаграувакки, метапелиты, примесь углистого вещества, Группа А X = 0,14 % Граносиенит-гранитовая УОВПЗ, Биотитовые амфиболиты для граносиенитов, метаграувакки и гранатовые амфиболиты с примесью метапелитов для гранитов Группы А и В X MgO = 0,74 %
Породы остальных гранитовдных ассоциаций по данным этого барометра кристаллизовались при давлении 1,2-3,4 кбар, что соответствует гип- и мезоабиссальной фациям Положение фигуративных точек биотита на диаграммах T1O2-AI2O3 (Ферштатер, Бородина, 1975) хорошо совпадает с оценкой общего давления по данным амфиболового геобарометра (Schmidt, 1992) для биотит-роговообманковых разностей
Температуры начальных стадий кристаллизации магматических расплавов исходных для пород гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья определены по цирконовому геотермометру (Watson, Harrison, 1983) Наиболее высокие начальные температуры кристаллизации фиксируются в породах приповерхностной фации глубинности В граносиенитах I фазы граносиенит-гранитовой ассоциации УОВПЗ в соответствии с расчетами установлены максимальные значения температуры - 866-885°С, в породах гранит-лейкогранитовой ассоциации Станового пояса - 830-891°С Более низкие значения температуры получены для гипабиссальных пород граносиенит-гранитовой ассоциации Байкало-Витимского супертеррейна 797-840 °С Породы остальных ассоциаций Верхнего Приамурья, для которых выявлены гип- и мезоабиссальные условия характеризуются более низкими температурами, средние значения которых варьируют от 743 до 803 °С
Температуры следующего этапа кристаллизации пород оценивались с использованием биотит-роговообманкового и полевошпатового геотермометров (Перчук, Рябчиков, 1976) В соответствии с расчетами температуры равновесия биотита и роговой обманки (Перчук, Рябчиков, 1977) наиболее высокие температуры (700-750 °С) фиксируются в породах среднего состава монцодиорит-гранитовой ассоциации МБ, гранодиорит-гранитовьгх ассоциаций СВПП и УОВПЗ, граносиенитах I фазы граносиенит-гранитовой ассоциации, а также породах диорит-гранитовой ассоциации УОВПЗ Наиболее низкие температуры (650-690°С) отмечаются в гранитах монцодиорит-гранитовой ассоциации МБ, субщелочных гранитах граносиенит-гранитовой ассоциации УОВПЗ, для которых установлены мезоабиссальные условия кристаллизации, а также в кварцевых монцодиоритах гранит-лейкогранитовой ассоциации СВПП
По полевошпатовому геотермометру (Перчук, Рябчиков, 1976), максимальные температуры установлены для раннеюрских лейкогранитов Мамынского блока - 800°С и вкрапленников пород граносиенит-гранитовых ассоциаций Умлекано-Огоджинской зоны и Байкало-Витимского супертеррейна - 750-850 "С, что согласуется с оценками температуры начальных этапов кристаллизации пород по цирконовому reo термометру Минимальные температуры фиксируются для калиевого полевого шпата основной массы пород - 550-650°С Такая оценка температуры кристаллизации калиевого полевого шпата вкрапленников и основной массы, наряду с наличием во вкрапленниках включений плагиоклаза и биотита, ориентированных по зонам роста, свидетельствует об их магматическом происхождении (Ферштатер, Бородина, 1975)
Наличие в мезозойских гранитоидах Верхнего Приамурья магнетита и ильменита свидетельствует в целом о высокой фугитивности кислорода (f02), выше кварц-фаялит-магнетитового (QFM) буфера (Ishihara, 1977, Anderson, 1996) На высокие значения f02 указывает также низкая железистость амфибола в гранитоидах, как правило не превышающая значения 0,5 На диаграмме Fe/(Fe + Mg)-AIIV, предложенной (Anderson,
Smith, 1995), все амф ибо лсодсржащие гранитоиды Верхнего Приамурья попадают в поле высоких значений f02
Оценка фугитивности кислорода производилась по железистости биотита на диаграмме T-logf02 (Wones, Eugster, 1965) при учете температуры кристаллизации пород по магнезиальному биотит-роговообманковому или полевошпатовому (при отсутствии роговой обманки) геотермометрам (Перчук, Рябчиков, 1976) и давления по амфиболовому геобарометру М Шмидта (Schmidt, 1992)
Для большинства гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья в соответствии с расчетами кристаллизация пород происходила преимущественно в окислительных условиях между магнетит-гсматитовым и оливин-пироксен-магнетитовым буферами при logf02 = -9,4-16,0 В отличие от них субщелочные лейкограниты раннеюрской лейкогранитовой ассоциации МБ кристаллизовались в восстановительных условиях, близких к кварц-фаялит-магнетитовому буферу, при низких значениях Г02
Оценка щелочности магматических расплавов производилась на основании составов биотита (Маракушев, Тарарин, 1965) Анализ соотношений Si/Al-(Mg + Fe)/AI в биотите показывает, что для большинства пород гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья характерна кристаллизация в условиях преимущественно повышенной и реже высокой щелочности - поля IV и V К ним относятся ассоциации УОВПЗ, СП и БВСТ Для пород гранодиорит-гранитовой ассоциации СВПП отмечается также нормальная щелочность исходных расплавов Раннеюрские гранитоиды МБ в целом характеризуются более низкой щелочностью Биотит пород монцодиорит-гранитовой ассоциации МБ располагается в полях III и IV нормальной и повышенной щелочности, а биотит лейкогранитовой ассоциации МБ - в поле II и III, низкой н нормальной щелочности, что связана, вероятнее всего, с процессами постмагмагической грейзенизации
Низкая глиноземистость (L = 15,4-20,9) и низкая железистость (f = 35,3-56,8) биотита мезозойских гранитоидов указывает на высокую активность калия и относительно высокие температуры их кристаллизации (Иванов, 1970)
Как показывают исследования, состав биотита отражает фугитивность водорода, хлора, фтора и воды при кристаллизации магматических расплавов, что позволяет использовать их для оценки этих важнейших петрологических параметров (Wones, Eugster, 1965, Валуй и др, 1991, Моисеенко, Сахно, 2000 и др )
Рассмотрены особенности флюидного режима при кристаллизации пород гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья в зависимости от продуктивности на золото Проведено также сравнение параметров флюидного режима гранитоидов золотоносных районов Верхнего Приамурья с флюидным режимом гранитоидов, сопровождающихся Au-Mo, Мо, Си-Mo, W и Sn оруденснием Параметры флюидного режима для гранитоидных интрузий, сопровождающихся разнотипным оруденением, рассчитаны по литературным данным
Для высокопродуктивных ассоциаций в целом характерен относительно слабый рост содержаний F в биотите - от 0,22 % в породах среднего состава до 1,34 % в лейкогранитах при высоких содержаниях CI в породах различной кремнекислотносги Средние содержания С1 в биотитах пород варьируют от 0,10 % в граносиенигах до 0,17 % в лейкогранитах. В связи с этим, для биотитов пород высокопродуктивных ассоциаций фиксируются наименьшие значения F/(F+OH) -
2,6-16,9 %, слабый рост летучестей {щ-Яна. ГцЛео> слабое снижение фугитивности хлора по отношению к воде и летучести воды по мере роста кремнекислотности в породах высокопродуктивных ассоциаций: диорит-гранитоовой и гранодиорит-гранитовой Умлекано-Огоджинской зоны и граносиенит-гранитовой Байкало-Витимского супертеррейна (рис. 10).
Рис. 10 а-г. Соотношение БЮг и параметров флюидного режима сосуществующего с биотитом для мезозойских интрузивных образованиях Верхнего Приамурья
1 - раннеюрская граносиенит-гранитовая ассоциация, 2 - раннеюрская лейкогранитовая ассоциация, 3-5 - Умлекано-Огоджинская зона: позднеюрско-раннемеловая монцодиорит-гранитовая ассоциация (3), раннемеловая граносиенит-гранитовая ассоциация (4), раннемеловая гранодиорит-гранитовая ассоциация (5), 6-8 - Становой пояс: позднеюрско-раннемеловая граносиенит-лейкогранитовая ассоциация (6), позднеюрско-раннемеловая гранодиорит-гранитовая ассоциация (7), раннемеловая гранит-лейкогранитовая ассоциация (8), 9 - Байкало-Витимский супертеррейн: раннемеловая граносиенит-гранитовая ассоциация.
Умереннопродуктивные ассоциации Верхнего Приамурья (монцодиорит-гранитовая Мамынского блока, гранодиорит-гранитовая и гранит-лейкогранитовая Станового пояса) близки по составу флюида к высокопродуктивным, отличаясь значительно большими содержаниями фтора в биотите лейкогранитов (3,29 %), более низкими содержаниями хлора в породах кислого состава - средние содержания С1 составляют 0,06-0,09 %. Поэтому значения Р/(Р+ОН) в биотите варьируют в более широких пределах (4,2-81,6 %), а в породах равной кремнекислотности фиксируются более высокие значения 1о§(£щЛна)> >
'обйл^то) при близких значениях ¡«^(ГцсДто) и ¡о^Гщо по отношению к высокопродуктивным ассоциациям
Низкопродуктивные ассоциации Верхнего Приамурья (лейкогранитовая Мамынского блока, граносиенит-лейкогранитовая Станового пояса и граносиенит-гранитовая Умлекано-Огоджинской зоны) по составу флюида гранитов и лейкогранитов существенно отличаются от умеренно- и высокопродуктивных ассоциаций Для них характерны высокие содержания Б в биотите - 0,41-2,53 %, низкие - С1, причем в гранитах фиксируются наиболее низкие содержания С1 - 0,001-0,029 %.
Соответственно для флюида гранитов и лейкогранитов характерны наиболее высокие значения '«ё^ш^на). при низких значениях ^(^аЯто) и 1оЙпо (рис 10)
Исключение составляют только лейкограниты Мамынского блока, в которых отмечаются относительно высокие содержания С1 (0,07-0,12 %) при высоких значениях 1о£(ГНа/Тн2о) и наиболее низкой летучести воды Кроме этого, для низкопродуктивных ассоциаций характерны наиболее низкие значения фугитивности кислорода -16,5- -12,4, а дтя лейкогранитов Мамынского блока, в отличие от пород остальных мезозойских ассоциации Верхнего Приамурья, выявлены восстановительные условия кристаллизации Резкие различия в составах сосуществующего с биотитом флюида пород монцодиориг-граниговой и лейкогранитовой ассоциаций Мамынского блока является дополнительным свидетельством автономности формирования исходных для них расплавов
Что касается граносиениг-гранитовой ассоциации Умлекано-Огоджинской зоны, то резкие различия между флюидным режимом I и П фаз, вероятнее всего, обусловлены автономностью формирования исходных для них расплавов, а не процессами магматической дифференциации единого исходного расплава
Таким образом, наиболее общей закономерностью флюидного режима мезозойских гранитоидов золотоносных районов Верхнего Приамурья является рост активности фтора и снижение роли хлора при переходе от высокопродуктивных известково-щелочных и умеренно-щелочных гранитоидов, сопровождающихся золотым и золото-редкометалльным орудененисм скарнового и гидротермального типов, к низкопродуктивным умеренно-щелочным гранитоидам с золото-редкометалльным оруденением грейзенового и гидротермального типов
Состав флюидов коррелируется с составом источников для пород гранитоидных ассоциаций Разделение пород на группы по содержанию Р и С1 в биотите соответствует разделению пород по составу источника Породам, для которых характерны низкие содержания Р и высокие С1 в биотите, а следовательно низкие значения и высокие 5к/5та. в качестве источника служат амфиболиты, а породам с высокими содержаниями И и низкими С1 в биотите - метаграувакки
Сравнивая составы флюида продуктивных в отношении золота гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья с особенностями флюидного режима гранитоидов рудно-магматических систем с разнотипным оруденением - молибденовым, медно-молибденовым, оловянным, олово-вольфрамовым и олово-редкометаллъным (рис 11), можно сделать следующие выводы
о 1 а 2 + 3 х 4 ж 5 о 6
- 7
- 8
• 9 о 10
❖ 11 и 12 а 13 ® 14
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
ХМд
Рис. 11. Соотношение XMs-log(F/CI), рассчитанное по составу биотита для гранитоидов различной рудоносности
Линии равных отношений log (бпЛна) и поля магнетитовой (I), ильменит-магнетитовой (II), ильменитовой (III) серий приведены по (Моисеенко, Сахно, 2000).
1 - раннеюрская граносиенит-гранитовая ассоциация, 2 - раннсюрская лейкогранитовая ассоциация, 35 - Умлекано-Огоджинская зона: позднеюрско-раннемеловая диорит-гранитовая ассоциация (3), раннемеловая граносиенит-гранитовая ассоциация (4), раннемеловая гранодиорит-гранитовая ассошация (5), 6-8 - Становой пояс: позднеюрско-раннемеловая граносиенит-лейкогранитовая ассоциация (6), позднеюрско-раннемеловая гранодиорит-гранитовая ассоциация (7), раннемеловая гранит-лейкогранитовая ассоциация (8), 9-10 - Байкало-Витимский супертсррейн: раннемеловая граносиенит-гранитовая ассоциация (9), амуджиканский комплекс (10).
Оруденение ассоциирующее с гранитоидами: 1,3-8- золотое, золото-редкометалльное, 9, 10-золото-редкометальное и молибденовое, 11-молибденовое, 12-медно-молибденовое, 13-вольфрамовое, 14-оловянное, олово-вольфрамовое, олово-редкометалльное.
Сплошной линией оконтурено поле умеренно- и высокопродуктивных в отношении золота ассоциаций, пунктиром - низкопродуктивных.
Умеренно- и высокопродуктивные в отношении золота гранигоидные ассоциации Верхнего Приамурья по составу флюида близки гранитоидам, сопровождающимся золото-молибденовым, молибденовым и медно-молибденовым оруденением.
Гранитоиды с золото-молибденовым оруденением, также как и кислые породы высокопродуктивных ассоциаций Верхнего Приамурья, характеризуются высокими содержаниями хлора в биотите, но отличаются более высокой летучестью кислорода и воды.
Гранигоиды с молибденовым и медно-молибденовым оруденением по составу флюидов наиболее близки породам умереннопродукгивных гранитоидных асооциаций, хотя и различаются между собой соотношением И и С1 Для интрузивных пород медно-молибденовых рудно-магматических систем характерны более низкие значения ^цаТна при более высокой активности кислорода и воды по сравнению с грашггондами молибденовых рудно-магматических систем
Породы низкопродутоивных ассоциаций по составу флюида наиболее близки к вольфрамоносным гранитам, для которых также характерны крайне низкие содержания хлора в биотите (0,02-0,04 %), но флюидный режим отличается более низкой активностью кислорода и воды По отношению к оловоносным гранитам флюид гранитов низкопродуктивных ассоциаций характеризуется большей активностью кислорода и воды, при близких значениях ^(ГщЛна). Ьёйп^шоХ 1°ё(^1сДн2о)> а флюид гранитов высокопродуктивных ассоциаций -соответственно более низкими зшчениями ^^щЛна). и более высокими
^(йа/Гто)
Изложенные в данной главе материалы послужили основанием для четвертого защищаемого положения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Золотоносность Верхнего Приамурья контролируется одноименным коллизионным поясом мезозойских (210-107 млн лет) гранитоидов Исследование минерального и химического состава пород, содержаний широкого круга элементов-примесей и изотопов ЛЬ, Бг, К, Аг, и, РЬ, йгп, Ш, О в породах и породообразующих минералах позволило автору впервые выявить ряд геохимических и петрологических особенностей отличающих гранитоиды Верхнеамурского пояса от гранитоидов типичных коллизионных областей в целом и коллизионных гранитоидов золотоносных районов Северо-Востока в частности, а также произвести сравнение параметров флюидного режима гранитоидов золотоносных областей и гранитоидов сопровождающихся разнотипным оруденением
Среди мезозойских гранитоидов золотоносных районов Верхнего Приамурья выделено восемь ассоциаций, различающихся между собой по положению в региональных геологических структурах, изотопному возрасту, продуктивности в отношении золота, содержаниям большинства крупноионных литофилов и высокозарядных элементов, изотопов неодима, стронция, кислорода, составу и соотношениям слагающих пород По характеру распределения микроэлементов и РЗЭ они в целом близки к гранитоидам типовых коллизионных обстановок, отличаясь обедненностью Шз, Та, обогащенностью Бг и Ва, что обусловлено унаследованием островодужных свойств докембрийских источников
Породы мезозойских гранитоидных ассоциаций характеризуются преимущественно как магнезиальные, высококалиевые, 1-типа и группируются в две интрузивных серии - диорит-гранитовую щелочно-известковую и монцодиорит-лейкогранитовую известково-щелочную, в составе которых по соотношению Юэ и Эг выделяются геохимические группы отражающие различие пород гранитоидных ассоциаций в зависимости от положения в региональных структурах А - с относительно высокими содержаниями ЯЬ, Св, низкими -Бг, Б - низкими - КЬ, Сб, Бг, В - высокими - И), Сб, Бг, Г - низкими - ЛЬ, Сб, высокими - Бг
Разработана новая схема расчленения и корреляции мезозойских гранитоидов в различных геологических структурах Верхнего Приамурья Впервые в результате комплексного Rb-Sr, K-Ar, U-Pb изотопного датирования получены наиболее достоверные оценки изотопного возраста пород двух коллизионных этапов позднетриасово-раннеюрского - 210-180 млн лет, позднеюрско-раннемелового 150-107 млн лет
Для пород высокопродуктивных ассоциаций характерен метаглиноземистый состав, нормальная щелочность умеренно кислых и кислых пород, повышенные концентрации Cr, а в ряде случаев и Ni, высокие содержания MgO в гранитах Для гранитов низкопродуктивных ассоциаций в отличие от более продуктивных характерна повышенная щелочность и глиноземистость пород, низкие содержания MgO, низкие концентрации Zr, Nb, V, Yb, ТРЗЭ, а для лейкогранитов низкопродуктивных ассоциаций наболее низкие содержания Со, Yb, Th На основании геохимических и изотопно-геохимических данных произведена оценка возможных механизмов формирования гранитоидных ассоциаций золотоносных районов
Породы гранитоидных ассоциаций относятся к гибридным образованиям и имеют смешанное, мантийно-коровое происхождение, с преобладанием в их составе коровою вещества Ведущими механизмами при формировании гранитоидных ассоциаций являются взаимодействие мантийных базитовых расплавов с продуктами частичного плавления континентальной коры для пород среднего состава, частичное плавление корового материала и фракционная кристаллизация для кислых пород
Существенно коровый состав гранитоидов свидетельствует о том, что отмечаемая многими исследователями петрохимическая зональность ареала их развития обусловлена, прежде всего, различиями в составе исходного субстрата
В результате выполненных исследований впервые проведено районирование коры Верхнего Приамурья по модельному возрасту ее формирования Выделено два этапа формирования континентальной коры - раннего протерозоя (1,7-2,5 млрд лет) и рифея (0,91,5 млрд лет), служившей источником для гранитоидов Верхнеамурского пояса На основании геохимических и изотопно-геохимических данных оценен возможный состав коровых источников родоначальных магматических расплавов Выявлено, что разнообразие составов гранитоидов и их продуктивности на золото в значительной степепени зависит от состава исходного корового субстрата Преобладающим компонентом в источнике мезозойских гранитоидов являлся метаизверженный материал, в рифейской коре содержащий примесь метапелитового вещества Для первичных магм средних и умеренно-кислых пород высокопродуктивных на золото мезозойских гранитоидных ассоциаций источником предположительно являлась кора амфиболитового состава Для низкопродуктивных гранитоидов повышенной щелочности заключительных фаз раннемеловых граиосиенит-гранитовой и гранодиорит-гранитовой ассоциаций Умлекано-Огоджинской зоны, граносиенит-лейкогранитовой и гранит-лейкогранитовой ассоциаций Станового террейна источником служила кора преимущественно метаграуваккового состава Позднемезозойские гранитоидные ассоциации золотоносных районов Северо-Востока России в целом близки по составу пород и петрохимическим особенностям к мезозойским гранитоидным ассоциациям Верхнего Приамурья, но имеют различные изотопно-геохимические характеристики, что позволяет предполагать различия в составе их
источников Исходная для гранитоидов Северо-Востока кора в отличие от гранитоидов Верхнего Приамурья содержала существенную примесь углеродистого вещества, а метаграувакки имели преимущественно осадочное происхождение
Результаты исследований состава породообразующих минералов гранитоидов Верхнего Приамурья показали, что породы кристаллизовались преимущественно в гип-и мезоабиссальных условиях фации глубинности, из расплавов нормальной и повышенной щелочности, в условиях высокой фугитивности кислорода, при различном флюидном режиме галогенов Установлено, что наиболее общей закономерностью флюидного режима гранитоидов Верхнего Приамурья является рост активности фтора и снижение роли хлора при переходе от высокопродуктивных известково-щелочных и умеренно-щелочных гранитоидов, сопровождающихся золотым и золото-редкометалльным оруденением скарнового и гидротермального типов к низкопродуктивным умеренно-щелочным гранитоидам с золото-редкометалльным оруденением грейзенового и гидротермального типов Проведено сравнение полученных параметров с гранитоидами сопровождающимися разнотипным оруденением (Мо, Си-Мо, V/, Бп, Бп-ХУ, Бп-РМ) Флюидный режим высокопродуктивных на золото гранитоидов характеризуются близким составом флюидов с гранитоидами, хлоротипных рудно-магматических систем с молибденовым и медно-молибденовым оруденением, а низкопродуктивные по составу флюида близки к вольфрамоносным гранитоидам фторотипных рудно-магматических систем Флюидный режим гранитодов золотоносных районов Верхнего Приамурья в целом отличается от состава флюидов оловоносных гранитоидов высокой активностью кислорода и воды Рассчитанный состав флюидной фазы гранитоидов золотоносных районов близок к составу флюидов магматогенных золоторудных месторождений, а по данным экспериментов является благоприятным для концентрации золота
Список основных публикаций по теме диссертации.
Автором по теме диссертации опубликовано более 50 работ, из которых наиболее важными являются следующие
Монографии-
Стриха В.Е. Соколино-Чуванейский габбро-гранитовый плутон Западная Чукотка Владивосток ДВО СССР 1991 176 с
Степанов В А, Стриха В Е, Черемисин А А и др Бамское золоторудное месторождение (геология, минералогия и геохимия) Владивосток Дальнаука 1998 208 с
Статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования результатов докторских диссертаций: Стриха В Е. О явлениях нормального гибридизма в Соколино-Чуванеиском плутоне (Западная Чукотка)//Известия ВУЗов Геология и разведка 1988 №2 С 45-50
Стриха В Е. Явления гранитизации в Соколино-Чуванеиском габбро-гранитовом плутоне (Западная Чукотка) // Известия ВУЗов Геология и разведка 1988 № 9 С 62-68
Стриха В.Е. Чуванейский тоналит-гранодиоритовый комплекс Анюйской складчатой зоны (Чукотка)//Бюлл МОИП 1991 Вып 66 №2 С 94-100
Стриха В.Е Тавремлянский гранитовый комплекс Анюйской складчатой зоны (Чукотка)//Известия АН СССР 1992 №5 С 17-26
Моисеенко В Г, Стриха В.Е, Шергина ЮП Новые Rb-Sr данные о возрасте фанерозойских гранитоидов Верхнего Приамурья//Докл Академии наук 2000 т370 №3 С 360-364
Стриха В Е., Петрук Н Н, Вахтомин К Д и др Геология и происхождение хайктинского интрузивного комплекса (Верхнее Приамурье) // Тихоокеан Геол 2000 №5 С 25-37
Стриха В.Е., Моисеенко В Г, Рублев А Г Новые данные о возрасте монцодиорит-гранитовой ассоциации Умлекано-Огоджинской вулканно-плутонической зоны (Верхнее Приамурье)//Докл Академии наук 2004 Т 394 №4 С 537-539
Стриха В.Е., Моисеенко В Г Позднемезозойские гранитоиды золотоносных районов Верхнего Приамурья новые геохимические данные // Докл Академии наук 2004 Т 399 № 3 С 388-391
Стриха В Е., Сахно В Г, Степанов В А, Мельников А В «Раннеюрские коллизионные гранитоиды Амурского супертеррейна геохронологические и геохимические данные// Докл Академии наук 2005 Т 400 №4 С 515-518
Стриха В Е Позднемезозойские гранитоиды запада Умлекано-Огоджинской вулкано-плутонической зоны Верхнего Приамурья новые геохимические, геохронологические и изотопно-геохимические данные // Литосфера. 2005а №2 С 135-151
Стриха В.Е Флюидный режим формирования позднемезозойских коллизионных гранитоидов золотоносных районов Верхнего Приамурья // Докл Академии наук 20056 Т 402 № 5 С 671-674
Стриха В.Е. Раннеюрские гранитоиды Чагоянского и Шимановского массивов Мамынского блока Амурского супертеррейна (Верхнее Приамурье) // Тихоокеан Геол 2005в Т № 5 С 66-82
Стриха В.Е. Использование биотита как оценки важнейших петрологических параметров кристаллизации гранитоидов золотоносных районов Верхнего Приамурья // Записки ВМО 2006а Ч CXXXV № 1 С 21-37
Стриха В.Е., Родионов НИ Раинемеловая коллизионная гранит-лейкогранитовая ассоциация Станового террейна новые геохронологические, геохимические и изотопно-геохимические данные//Докл Академии наук 2006 Т 406 №3 С 375-379.
Стриха В.Е Позднемезозойские коллизионные гранитоиды Верхнего Приамурья новые геохимические данные// Геохимия 20066 № 8 С 855-872
Стриха В.Е. Мезозойские гранитоиды Верхнего Приамурья новые данные по изотопии Sr, Nd и О // Докл Академии наук 2006в Т409 №4 С 539-542
Публикации в других научных изданиях Стриха В.Е. Акцессорные минералы гранитоидов Соколино-Чуванейского плутона (Чукотка)//Бюлл «Колыма» 1990 №4 С 5-8
Стриха В.Е. Геологическое строение и возрастные взаимоотношения Соколино-Чуванейского плутона (Западная Чукотка) // Материалы по геологии и полезным ископаемым Северо-Востока СССР Магадан 1991 №27 С 81-88
Стриха BE. О полихронности интрузивных образований (на примере Соколино-Чуванейского плутона Западная Чукотка) // Формационная принадлежность и фации изверженных пород Северо-Востока СССР Магадан, СВКНИИ 1991 С 137-141
Стриха В Е. Раннепротсрозойский чубачинский комплекс Становой области и вопросы его металлогении Благовещенск Амургеолком 1995 С 208-211
Стриха В.Е. Позднемезозойские дайковые комплексы севера Становой области // Геология и минеральные ресурсы Амурской области Благовещенск 1995 С 205-207
Стриха В.Е, Данилов А А Золотоносность раннепротерозойского Чубачинского гранигоидного массива Станового хребта // Магматизм и геодинамика Материалы 1 Всероссийского петрографического совещания (Уфа, 1995) Кн 4 Уфа 1995 С 130-131
Стриха В Е, Петрук Н Н, Вахтомин К Д и др Условия формирования, геодинамическая позиция и возраст золотоносного хайктинского комплекса субщелочных гранитоидов Верхнего Приамурья//Магадан СВКНИИ 2000 С 168-172
Стриха В.Е. Северные границы Большехинганского вулкано-плутонического пояса и проблемы картирования его интрузивных комплексов // Петрография на рубеже XXI века итоги и перспективы Материалы Второго Всероссийского петрографического совещания Сыктывкар 2000 Т 1 С 291-293
Стриха В Е. Условия формирования и геодинамическая позиция позднемезозойских золотоносных гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья // Там же Т II С 329-332
Стриха В.Е. О латеральной зональности гранигоидного магматизма Большехинганского пояса в Верхнем Приамурье // Генезис месторождений золота и методы добычи благородных: металлов Матер Междунар Науч Конф Благовещенск 2001 С 192-196
Стриха В.Е , Степанов В А Позднемезозойский магматизм и минерагеиия Верхнего и Среднего Приамурья // Геологическая и минерагеническая корреляция в сопредельных районах России, Китая и Монголии Материалы международной конференции Чита 2001 С 35-36
Стриха В.Е., Ботряков Г В. Петро- и геохимическая зональность позднемезозойских коллизионных гранитоидов Верхнего Приамурья и закономерности размещения связанного с ними оруденения // Эволюция петрогенеза и дифференциации вещества Земли Материалы Международного (X Всероссийского) петрографического совещания «Петрография XXI век» Апатиты 2005 Том 1 С 224-226
Стриха В.Е. Геодинамические условия формирования мезозойских гранитоидов Верхнего Приамурья // Тектоника, глубинное строение и минерагения Востока Азии V Косыгинские чтения Материалы региональной конференции Хабаровск ИТИГ ДВО РАН 2006 С 183-186
Стриха В.Е. Геодинамические условия формирования внутриконтинентального Верхнеамурского вулкано-плутонического пояса Восточной Азии // Геодинамика подвижных поясов Земли Материалы междун Науч Конфер Екатеринбург 2007 С 303305
Strikha V.Ye, Petruk N N , Volscaya IP et al The new data on age of magmatic formations Upper Amur Russia //Mongolian Geoscientist, 1999 №14 P 30-32
Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Стриха, Василий Егорович
Введение
Глава 1. Геология и геохронология мезозойских гранитоидпых ассоциаций
Верхнего Приамурья
1.1. Особенности геологического строения Верхнего Приамурья
1.2. Геолого-петрографическая характеристика и изотопный возраст гранитоидных ассоциаций
1.2.1. Раннеюрские гранитоиды Мамынского блока Амурского 24 супертеррейна
1.2.2. Позднемезозойские гранитоидные ассоциации Станового вулкано-пдутонического пояса
1.2.3. Раннемеловая граносиенит-гранитовая ассоциация Малхано-Яблонового блока Байкало-Витимского супертеррейна
1.2.4. Позднемезозойские гранитоидные ассоциации Умлекано- 55 Огоджинской вулкано-плутонической зоны
Глава 2. Петролого-геохимическая типизация мезозойских гранитоидов
Верхнего Приамурья
2.1. Геохимические особенности мезозойских гранитоидов
2.2. Типизация гранитоидов Верхнего Приамурья по геохимическим 107 особенностям
Глава 3. Условия образования мезозойских гранитоидных ассоциаций Верхнего 120 Приамурья
3.1. Геодинамические условия формирования гранитоидов
3.2. Петрологическая модель формирования и вероятные источники пород , 129 гранитодных ассоциаций
3.3. Эволюция гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья и 143 механизмы их формирования
Глава 4. Коровые источники и рудоносность мезозойских гранитоидов 166 золотоносных районов Верхнего Приамурья
4.1. Возраст и состав коровых источников
4.2. Продуктивность гранитоидов в отношении золота
Глава 5. Условия кристаллизации и флюидный режим мезозойских гранитоидов 207 Верхнего Приамурья
5.1. Давление
5.2. Температура
5.3. Фугитивность кислорода
5.4. Щелочность
5.5. Особенности флюидного режима 217 Заключение 237 Литература 246 Приложения
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Мезозойские гранитоиды золотоносных районов Верхнего Приамурья"
Актуальность исследований. Одной из важных проблем связанных с изучением гранитоидного магматизма является проблема рудоносности гранитоидов и прогнозирования связанного с ними оруденения. Решение этой проблемы тесно переплетается с вопросами возникновения и эволюции гранитоидных расплавов, а также условиями их кристаллизации, ответы на которые, в свою очередь, связаны с оценкой геодинамических обстановок и реконструкцией возможных источников. В рамках решения данных проблем настоящая работа направлена на рассмотрение закономерностей размещения, выявление особенностей вещественного состава пород мезозойских гранитоидных ассоциаций одного из крупнейших золотоносных регионов Востока России. Многие исследователи отмечали связь золотого оруденения с позднемезозойским грапитоидным магматизмом Верхнего Приамурья (Геологические., 1991; Гуров, 1971, 1978; Моисеенко, 1977, 1996, 1999; Эйриш, 1995, 2002, Степанов и др., 1996; Стриха, 1995, 2001). В связи с этим данный регион является благоприятным для решения вопросов оценки продуктивности гранитоидов в отношении золота и, соответственно, прогнозирования золотого оруденения. Вопросы расчленения и корреляции мезозойских гранитоидов Верхнего Приамурья, а также оценка геодинамических условий формирования и их генезиса оставались до сих пор недостаточно разработанными, что обусловлено разнообразием и сложностью процессов, приводящих к их образованию. Таким образом, задачи по расчленению и корреляции, оценке геодинамических обстановок формирования гранитоидных ассоциаций (комплексов), систематизации имеющихся для них геохимических и металлогенических данных являются актуальными.
Цели и задачи исследований. Основной целыо исследований является изучение геохимических особенностей, закономерностей размещения, условий образования и кристаллизации пород, продуктивных на золото гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья.
В процессе исследований решались следующие основные задачи:
1. Проведение геохимической типизации мезозойских гранитоидных ассоциаций золотоносных районов Верхнего Приамурья.
2. Оценка геодинамических обстановок формирования, условий образования исходных расплавов и особенностей эволюции мезозойских гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья.
3. Изучение возраста и состава предполагаемых источников, исследования их взаимосвязи с продуктивностью гранитоидных ассоциаций в отношении золота.
4. Исследование условий кристаллизации и особенностей флюидного режима пород продуктивных в отношении золота гранитоидных ассоциаций.
Фактический материал и методы исследований. Работа основана на 30-летних личных исследованиях петрографии, минералогии и геохимии плутонических ассоциаций коллизионных зон Востока России (Чукотка, Верхнее Приамурье) в процессе геологосъемочных и научно-исследовательских работ.
Изучение гранитоидов Верхнего Приамурья проводились в АмурКНИИ ДВО РАН (г. Благовещенск) по программе изучения геохимии и петрологии золотоносных плутонических поясов Востока Азии, а также в процессе среднемасштабных геолого-съемочных работ, и программе совершенствования серийных легенд «Госгеолкарты-200» Федерального государственного унитарного геологического предприятия «Амургеология». Гранитоиды Западной Чукотки изучались в процессе геолого-съемочных работ Анюйской геологоразведочной экспедиции СВПГО «Севвостгеология».
Исследования интрузивных образований проводились как в процессе групповой геологической съемки масштаба 1:50000, так и тематических работ ревизионного характера, в ходе которых значительное внимание уделялось выяснению взаимоотношений между разновидностями пород, определению составов породообразующих минералов, а также геохимическим исследованиям, включающим определение главных элементов, элементов-примесей и изотопов Rb, Sr, Sm, Nd в породах, К, Ar, Rb, Sr, U, Pb - в минералах.
В диссертации использовано около 350 оригинальных химических анализов интрузивных пород, 264 определения составов породообразующих минералов на микрозонде, результаты анализов более 200 проб на широкий круг элементов-примесей в породах, в том числе 60 определений 38 элементов, включая РЗЭ, методом ICP-MS, 67 определений изотопного состава Rb и Sr в горных породах и минералах, 43 определения абсолютного возраста цирконов U-Pb методом на микрозонде SHRIMP-II, 38 определений абсолютного возраста породообразующих минералов К-Ar методом, 25 определений изотопного состава кислорода в горных породах, 24 определения изотопов Sm и Nd, результаты изучения более тысячи шлифов.
Состав минералов был определен в рентгеноспектральной лаборатории Аналитического центра ОИГГМ СО РАН методом электронно-зондового микроанализа на микрозонде JXA-8100 фирмы JEOL (Япония), аналитики Л.В.Усова, В.Н.Королюк, а также в лаборатории электоронной микроскопии ДВГИ ДВО РАН на микрозонде JXA-5A фирмы JEOL (Япония), аналитик В.И.Сапин. Для микрозонда JXA-8100 ускоряющее напряжение -20 кВ, ток зонда - 40 нА, время счета - 10 с. Использовались стандартные образцы из лабораторной коллекции: природные пироп обр. 0-145 (Si, Al, Mg, Fe), хромовый пироп обр. Уд-92 (Сг), марганцевый гранат обр. Гран 25 (Мп), голубой диопсид (Са), альбит (Na), ортоклаз обр. 359-1 (К), а также стекло обр. GL-6 (Ti) и синтетические F-флогопит (F) и С1-апатит (С1) . Для расчета концентраций был применен ZAF-метод коррекции из фирменного программного обеспечения. Воспроизводимость определения основных элементов характеризовалась относительным стандартным отклонением порядка 1-2 %. Предел обнаружения элементов - 0,01-0,02 %. Для микрозонда JXA-5A ускоряющее напряжение составляло 20 кВ, ток зонда - 50-60 нА, время счета - 10 с.
Исследование калиевого полевого шпата проводилось методами рентгеноструктурного анализа, аналитики И.В. Александров, Е.В.Шумейко. Съемка производилась на дифрактометрах ДРОН-3, ДРОН-ЗМ в АмурКНИИ ДВО РАН на СиКа - излучении методом Дебая - Шеррера с фокусировкой по Бреггу-Брентано. Напряжение на трубке - 30 кВ, ток - 25 мА, щели - 2; 4; 0,25, скорость гониометра - 1 град./мин, скорость движения диаграммной ленты - 720 мм/час, при вращающемся образце. Для определения параметров структуры съемка произведена при скорости гониометра 0,25 град/мин.
Определение содержаний главных элементов в породах выполнялось в Центральной лаборатории ПГО «Дальгеология» (г. Хабаровск), АмурКНИИ ДВО РАН (г. Благовещенск) силикатным методом, аналитики С.М.Радомский, Л.П.Носкова, О.А.Зубова.
Содержания широкого круга элементов-примесей, включая РЗЭ, в представительных пробах интрузивных пород определены методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на приборе ICP-MS Elan DRC II PerkinElmer (США) в Хабаровском аналитическом центре Института геофизики и тектоники ДВО РАН, аналитики Д.В. Авдеев, Л.С. Боковенко, В.Е. Зазулина, Н.И. Ильина. Относительная погрешность определения не превышает 5%.
Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Pb, Th, Ti, Ba, Cr, Ni, Co, V, Cu, Zn в породах определялись методом рентгенофлюоресцентного анализа (РФА) в Институте геологии и геохронологии докембрия v
РАН (г. Санкт-Петербург), а также Отделении региональной геологии и гидрогеологии ДВО РАН (г. Благовещенск), аналитик А.А.Зеневич. Относительная погрешность определения не превышает 10 %. Оценка точности и воспроизводства методик определения элементов осуществлялась с помощью внутренних и международных стандартов.
Определения изотопного возраста пород Rb-Sr и К-Ar методами выполнялись в лабораториях ВСЕГЕИ и ИГГД РАН (аналитики Ю.П. Шергина, А.Г. Рублев). Содержания рубидия и стронция определены методом двойного изотопного разбавления с погрешностью ± 1,5-2,0 %. Использован комбинированный трассер, обогащенный изотопами 84Sr и 85Rb. Измерения изотопного состава стронция произведены на масс-спектрометре МИ -1201Т с
07 ог О п Qfl ошибкой ± 0,05-0,1%. Для контроля измерений отношений Sr/ Sr и Rb/ Sr был использован стандарт Национального Бюро Стандартов США SRM-987. Для большинства проб погрешности определений отношений 87Rb/86Sr составляли 1% на 95% уровне доверительной вероятности. Лишь для амфиболов, проанализированных во ВСЕГЕИ, эта погрешность достигала 2 %. Ошибка в определении 87Sr/86Sr составляет 0,05 % (для амфиболов - 0,1%)- Расчёт параметров изохрон осуществлялся по программе ISOPLOT, аналитические ошибки приведены с доверительной вероятностью 0,95 (2а).
U-Pb датирование цирконов осуществлялось на ионном микрозонде SHRIMP-II в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ им. А.П. Карпинского (аналитик Н.И. Родионов). Отобранные вручную зерна цирконов были имплантированы в эпоксидную смолу вместе с зернами цирконовых стандартов TEMORA и 91500. Далее зерна цирконов были сошлифованы и приполированы приблизительно на половину своей толщины. Для выбора участков (точек) датирования на поверхности зерен использовались оптические (в проходящем и отраженном свете) и катодо-люминисцентные изображения, отражающие внутреннюю структуру и зональность цирконов. Измерения U-Pb отношений на SHRIMP-II проводились по методике, описанной в статье (Williams, 1998). Интенсивность первичного пучка молекулярных отрицательно заряженных ионов кислорода составляла 5 нА, диаметр пятна (кратера) составлял 25 мкм. Обработка полученных данных осуществлялась с использованием программы SQUID (Ludwig, 2000). U-Pb отношения нормализовались на значение 0,0668, приписанное стандартному циркону TEMORA, что соответствует возрасту этого циркона в 416,75 млн. лет (Black, Kamo, 2003). Погрешности единичных анализов (отношений и возрастов) приводятся на уровне 1а, погрешности вычисленных конкордантных возрастов и пересечений с конкордией приводятся на уровне двух сигма. Построение графиков с конкордией (Wetherill, 1956) проводилось с использованием программы ISOPLOT/EX (Ludwig, 1999).
Изотопный состав Sr и Nd и содержание Rb, Sr, Sm, Nd в образцах гранитоидов были определены в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ (г. Санкт-Петербург), аналитик Р.Ш.Крымский. Анализ изотопного состава Sr и Nd выполнен на многоколлекторном масс-спектрометре TRITON (Thermo) по стандартной методике. Средняя точность определения изотопных отношений (2а) составила: 87Rb/85Rb - 0,005 %, 87Sr/86Sr - 0,002%, 147Sm/144Nd -0,03%, 143Nd/I44Nd - 0,005%. Изотопный состав стандарта NIST 987: 87Sr/86Sr = 0,710244 ± 0,000011. Изотопный состав стандарта Nd JNdi-1: I43Nd/I44Nd = 0,512106 ± 0,000002. При расчете величин SNd(T) и модельных возрастов Тш(ОМ) использованы современные значения CHUR по (Jacobsen, Wasserburg, 1984) - (143Sm/144Nd - 0,512638, 147Sm/144Nd = 0,1967) и DM no (Goldstein, Jacobsen, 1988) - (,43Nd /144Nd = 0,513151, 147Sm/144Nd = 0,2136). При расчете двухстадийных модельных возрастов T>jd(DM-2st) принята среднекоровая величина отношения 147Sm/144Nd = 0,12 (Taylor, McLennan, 1985).
Изотопный состав кислорода для большинства проб мезозойских гранитоидов выполнен в Институте геохимии, минералогии и рудообразования ПАН Украины (г. Киев) по стандартной методике на масс-спектрометре МИ-1201В, аналитик В.Н.Загнитко. Рабочий
1 о стандарт - ГИН-1, значения 8 О (%о) приведены относительно международного стандарта
SMOW. Точность изотопных определений - ± 0,2%о. Изотопный состав кислорода для гранитоидов граносиенит-лейкогранитовой и гранодиорит-гранитовой ассоциаций
Станового пояса выполнен в Институте геологии ДВО РАН (г. Владивосток) по стандартной методике на масс-спектрометре Finnigan МАТ-252, аналитик Т.А.Веливецкая. Точность 18 определений 5 О составляет ± 0,2 %о.
Кроме оригинальных анализов пород и минералов, полученных и обработанных автором, привлекались аналитические данные геолого-съемочных работ, а также литературные материалы.
Основные защищаемые положения.
1. Породы мезозойских (210-110 млн. лет) грапитоидных ассоциаций золотоносных районов Верхнего Приамурья относятся к I-типу и группируются в две интрузивных серии — диорит-гранитовую щелочно-известковую и монцодиорит-лсйкогранитовую известково-щелочную, в составе которых по соотношению Rb и Sr выделяются геохимические группы кислых пород с содержанием Si02 более 64 %: А - с относительно высокими содержаниями Rb (>95 г/т), низкими - Sr (< 500 г/т); Б - низкими - Rb (<95 г/т) и Sr (< 500 г/т); В -высокими Rb (> 95 г/т) и Sr (> 500 г/т), Г - низкими Rb (< 95 г/т), высокими - Sr (> 500 г/т).
2. Мезозойские гранитоидные ассоциации Верхнего Приамурья являются гибридными образованиями и имеют смешанное, мантийно-коровое происхождение, с преобладанием в их составе корового вещества. Ведущими механизмами при формировании гранитоидных ассоциаций являются взаимодействие мантийных базитовых расплавов с продуктами частичного плавления континентальной коры для пород среднего состава, частичное плавление корового материала для кислых пород.
3. В пределах Верхнего Приамурья выделено два этапа формирования континентальной коры - раннего протерозоя (1,7-2,5 млрд. лет) и рифея (0,9-1,5 млрд. лет). Продуктивность гранитоидных ассоциаций в отношении золота коррелируется с составом исходной для них континентальной коры и содержаниями MgO в гранитах. Для пород высокопродуктивных на золото гранитоидных ассоциаций источником являлась кора амфиболитового состава, а граниты этих ассоциаций характеризуются наиболее высокими содержаниями MgO (> 1 %).
Граниты низкопродуктивных ассоциаций обладают наиболее низкими содержаниями MgO (< 0,75 %) и образуются за счет корового материала метаграуваккового состава. Для пород умереннопродуктивных ассоциаций характерен смешанный метаграувакко-амфиболитовый состав источника и умеренные содержания MgO (0,7-0,92 %) в гранитах.
4. Мезозойские гранитоиды Верхнего Приамурья, с которыми связано золотое оруденение, кристаллизуются в целом при высокой фугитивности кислорода и воды, но при различном режиме галогенов. Наблюдается рост активности фтора и снижение роли хлора при переходе от высокопродуктивных в отношении золота гранитоидов к низкопродуктивным. Высокопродуктивные гранитоиды характеризуются близким составом флюидов с гранитоидами, сопровождающимися молибденовым и медно-молибденовым оруденением, низкопродуктивные по составу флюида близки к вольфрамоносным гранитоидам. Флюидный режим гранитов низкопродуктивных в отношении золота ассоциаций отличается от состава флюидов оловоносных гранитоидов высокой активностью кислорода и воды, а высокопродуктивных, кроме этого, низкими значениями отношений летучестей фтора к хлору, высокими - хлора к воде.
Научная новизна работы.
В работе обобщены данные по петрографии, минералогии, геохимии, включая редкоземельные элементы, а также радиогенные изотопы Rb, Sr, Sm, Nd, К, Ar, О, мезозойских гранитоидов одного из крупнейших золотоносных регионов Востока России.
Разработана новая схема расчленения и корреляции мезозойских гранитоидов в различных геологических структурах Верхнего Приамурья. Впервые в результате комплексного Rb-Sr, K-Ar, U-Pb изотопного датирования получены наиболее достоверные оценки изотопного возраста пород двух этапов мезозойского гранитоидного магматизма: рапнеюрского - 206-185 млн. лет, позднеюрско-раннемелового 144-108 млн. На основе Rb-Sr и К-Ar изотопных исследований впервые получены данные о раннеюрском (а не позднепалеозойском, как это считалось ранее) изотопном возрасте гранитоидов Чагоянского рудпо-россыпного узла, позднеюрско-раннемеловом (а не раннемеловом) возрасте диорит-грапитовой ассоциации Умлекано-Огоджинской зоны, раннемеловом (а не позднеюрском) этапе становления граносиенит-гранитовых ассоциаций Умлекано-Огоджинской зоны и Байкало-Витимского супертеррейна. В результате U-Pb изотопного датирования впервые получены данные о раннемеловом (а не ранне- и позднемеловом) изотопном возрасте гранит-лейкогранитовой ассоциации Станового пояса, раннемеловом возрасте гранодиорит-гранитовой ассоциации Умлекано-Огоджинской зоны, подтвержден раннемеловой возраст граносиенит-гранитовой ассоциации Умлекано-Огоджинской зоны.
Впервые среди мезозойских гранитоидов Верхнего Приамурья выделены образования двух интрузивных серий — диорит-гранитовой и граносиенит-лейкогранитовой, которые, в свою очередь, по соотношению Rb и Sr разделены на геохимические группы А, Б, В и Г, отражающие различие пород гранитоидных ассоциаций в зависимости от возраста, положения в региональных структурах, состава, изотопного возраста исходного субстрата и условий генерации родоначальных расплавов.
В результате выполненных исследований впервые проведено районирование коры Верхнего Приамурья по модельному возрасту ее формирования. Выявлена зависимость геохимических особенностей пород гранитоидных ассоциаций от возраста исходной коры. На основании геохимических и изотопно-геохимических данных (Sm-Nd, Rb-Sr, О) оценен возможный состав коровых источников родоначальных магматических расплавов
Установлено, что разнообразие составов гранитоидов и их продуктивность на золото в значительной степепени зависит от состава исходного корового субстрата, который также определяет элементы латеральной петрогеохимической зональности в размещении позднеюрско-раннемеловых гранитоидов в пределах Верхнеамурского коллизионного пояса. Продуктивность гранитоидных ассоциаций в отношении золота коррелируется с составом исходной для них континентальной коры и содержаниями MgO в гранитах. Для пород высокопродуктивных на золото гранитоидных ассоциаций источником являлась кора амфиболитового состава, а граниты этих ассоциаций характеризуются наиболее высокими содержаниями MgO. Граниты низкопродуктивных ассоциаций обладают наиболее низкими содержаниями MgO и образуются за счет корового материала метаграуваккового состава.
Впервые наиболее полно исследованы особенности составов породообразующих минералов гранитоидных ассоциаций и произведена оценка РТ условий, кислотности-щелочности и важнейших параметров флюидного режима при их кристаллизации. Выявлены геохимические различия флюидного режима гранитоидов различной продуктивности в отношении золота, а также показаны их отличия от гранитоидов, сопровождающихся оруденением другого состава. Установлено, что наиболее общей закономерностью флюидного режима гранитоидов Верхнего Приамурья является рост активности фтора и снижение роли хлора при переходе от высокопродуктивных известково-щелочных и умеренно-щелочных гранитоидов, сопровождающихся золотым и золото-редкометалльным оруденением скарнового и гидротермального типов к низкопродуктивным умеренно-щелочным гранитоидам с золото-редкометалльным оруденением грейзенового и гидротермального типов. Флюидный режим высокопродуктивных на золото гранитоидов характеризуются близким составом флюидов с гранитоидами, хлоротипных рудно-магматических систем с молибденовым и медно-молибденовым оруденением, а низкопродуктивные по составу флюида близки к вольфрамоносным гранитоидам фторотипных рудно-магматических систем. Флюидный режим гранитодов золотоносных районов Верхнего Приамурья в целом отличается от состава флюидов оловоносных гранитоидов высокой активностью кислорода и воды.
Практическое значение. Полученные данные использованы при составлении мелкомасштабных карт масштаба 1:10000000 Новой серии и совершенствовании Становой и Зейской серийных легенд «Госгеокарты-200». Выявленные геохимические и петрохимические и петрологические особенности пород, также как и данные по флюидному режиму кристаллизации гранитоидов, различающихся по продуктивности в отношении золота, могут быть использованы для прогноза ассоциированного с гранитоидами оруденения.
Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликованы 3 монографии и более 50 научных работ. Результаты исследований вошли в 7 производственных и 5 научно-исследовательских отчетов. Основные положения работы и отдельные выводы докладывались или были представлены на различных региональных, всесоюзных или всероссийских, международных совещаниях и симпозиумах, в том числе па 2 региональном петрографическом совещании «Магматические и метаморфические комплексы Северо-востока СССР и составление Госгеолкарты-50» (г. Магадан, 1988), на международном семинаре «Тектоника и минерагения Северо-востока СССР» (Магадан, 1990), международной конференции «Геологическая эволюция и строение Азиатского континента и окраинных морей северо-западной части Тихого океана» (г. Владивосток, 1991), на Первом всероссийском петрографическом совещания «Магматизм и геодинамика» (г. Уфа, 1995), на международной конференции к 100-летию со дня рождения Н.А.Елисеева «Проблемы генезиса магматических и метаморфических пород» (С.-Петербург, 1998), неоднократно на международной конференции "Новые идеи в науках о Земле" (г. Москва, 1999, 2005), на международном геологическом симпозиуме «International Geological Symposium East-Asia» (г. Улан-Батор, Монголия, 1999), на международной научной конференции «Генезис месторождений золота и методы добычи благородных металлов» (г. Благовещенск, 2000), на IV Дальневосточном региональном петрографическом совещании (г. Хабаровск, 2001), на IV международном геологическом симпозиуме «Геологическая и минерагеническая корреляция в сопредельных районах России, Китая и Монголии» (г. Чита, 2001), на Международном (X Всероссийском) петрографическое совещание «Петрография XXI век» (г. Апатиты, 2005), региональной конференции «Тектоника, глубинное строение и минерагения Востока Азии: V Косыгинские чтения» (г. Хабаровск, 2006).
Благодарности. Исследования велись в тесном контакте со многими коллегами из Анюйской экспедиции ПГО «Севвостгеология» (п. Билибино), СВКНИИ ДВО РАН, ФГУГП «Амургеология», АмурКНИИ ДВО РАН. В разное время автор плодотворно обсуждал отдельные аспекты работы с д.г.-м.н. С.М.Бескиным, д.г.-м.н. А.М.Борсуком, М.Л.Гельманом, д.г.-м.н. Ю.А.Костицыным, академиком РАН А.А.Маракушевым, д.г.-м.н. В.Д.Мельниковым, д.г.-м.н. Л.Ф.Мишиным, д.г.-м.н. Г.И.Неронским, к.г.-м.н. Ю.Г.Пискуновым, д.г.-м.н. В.С.Поповым, член-корреспондентом РАН В.Г.Сахно, к.г.-м.н. А.С.Синдеевым, д.г.-м.н. В.Ф.Смолькиным, д.г.-м.н. В.И.Черновым, д.г.-м.н. Л.В.Эйришем. Содействие в проведении исследований было оказано академиком РАН В.Г.Моисеенко, д.г.-м.н. Ю.П.Трухиным, д.г.-м.н. В.А.Степановым, В.И.Голиком, А.В.Пипичем, Н.Н.Петрук, к.г.-м.н. Г.В.Ботряковым, к.г.-м.н. А.В.Мельниковым, в проведении аналитических работ -д.ф.-м.н. Е.С.Астаповой, Б.В.Беляцким, к.г.-м.н. Н.В.Бердниковым, к.г.-м.н. В.И.Гвоздевым, д.х.н. А.В.Ивановым, д.г.н. А.Н.Пономаренко, к.г.-м.н. С.М.Радомским, к.г.-м.н. Л.И.Рогулиной, Е.В.Шарудо. Большая помощь в графическом оформлении рукописи оказана Т.М.Чубовой, в пробоподготовке - Т.С.Серебрянской и С.Г.Батуриным. Автор глубоко признателен всем названным лицам за помощь и полезные дискуссии.
Заключение Диссертация по теме "Петрология, вулканология", Стриха, Василий Егорович
Золотоносность Верхнего Приамурья контролируется одноименным коллизионным поясом мезозойских (210-110 млн лет) гранитоидов. Исследование минерального и химического состава пород, содержаний широкого круга элементов-примесей и изотопов Rb, Sr, К, Аг, U, Pb, Sm, Nd, О в породах и породообразующих минералах позволило автору впервые выявить ряд геохимических и петрологических особенностей отличающих гранитоиды Верхнеамурского пояса от гранитоидов типичных коллизионных областей в целом и коллизионных гранитоидов золотоносных районов Северо-Востока в частности, а также произвести сравнение параметров флюидного режима гранитоидов золотоносных областей и гранитоидов сопровождающихся разнотипным оруденением.Среди мезозойских гранитоидов золотоносных районов Верхнего Приамурья выделено восемь ассоциаций, различающихся между собой по положению в региональных геологических структурах, изотопному возрасту, продуктивности в отношении золота, содержаниям большинства крупноионных литофилов и высокозарядных элементов, изотопов неодима, стронция, кислорода, составу и соотношениям слагающих пород, формирование которых происходило при коллизии Амурского супертеррейна и Сибирского кратона. По характеру распределения микроэлементов и РЗЭ они в целом близки к гранитоидам типовых коллизионных обстановок, отличаясь обедненностыо Rb, Та, обогащенностью Sr и Ва, что обусловлено унаследованием островодужньгх свойств докембрийских источников.Породы мезозойских гранитоидных ассоциаций золотоносных районов Верхнего Приамурья характеризуются преимущественно как магнезиальные, высококалиевые, I-типа и группируются в две интрузивных серии - диорит-гранитовую щелочно-известковую и граносиенит-лейкогранитовую известково-щелочную, в составе которых по соотношению Rb и Sr выделяются геохимические группы отражающие различие пород гранитоидных ассоциаций в зависимости от положения в региональных структурах: А - с относительно высокими содержаниями Rb, Cs, низкими - Sr; Б - низкими - Rb, Cs, Sr; В - высокими - Rb, Cs, Sr, Г - низкими - Rb, Cs, высокими - Sr.Разработана новая схема расчленения и корреляции мезозойских гранитоидов в различных геологических структурах Верхнего Приамурья. Впервые в результате комплексного Rb-Sr, K-Ar, U-Pb изотопного датирования получены наиболее достоверные оценки изотопного возраста пород двух этапов мезозойского гранитоидного магматизма: раннеюрского - 206-185 млн лет, позднеюрско-раннемелового 150-108 млн лет. Установлено, что последовательность становления мезозойских гранитоидных ассоциаций не зависит от их саличности и щелочности.На основе Rb-Sr и К-Ar изотопных исследований впервые получены данные о раннеюрском (а не позднепалеозойском, как это считалось ранее) изотопном возрасте гранитоидов Чагоянского рудно-россьшного узла, позднеюрско-раннемеловом (а не
раннемеловом) возрасте монцодиорит-гранитовой ассоциации Умлекано-Огоджинской зоны, раннемеловом (а не позднеюрском) этапе становления граносиенит-гранитовых ассоциаций Умлекано-Огоджинской зоны и Байкало-Витимского супертеррейна.В результате U-Pb изотопного датирования впервые получены данные о раннемеловом (а не ранне- и позднемеловом) изотопном возрасте гранит-лейкогранитовой ассоциации Станового пояса, раннемеловом возрасте гранодиорит-гранитовой ассоциации Умлекано Огоджинской зоны, подтвержден раннемеловой возраст граносиенит-гранитовой ассоциации Умлекано-Огоджинской зоны.Для пород высокопродуктивных ассоциаций характерен метаглиноземистый состав, нормальная щелочность умеренно кислых и кислых пород, повышенные концентрации Cr, а в ряде случаев и Ni, высокие содержания MgO в гранитах. Для гранитов низкопродуктивных ассоциаций в отличие от более продуктивных характерна повышенная щелочность и глиноземистость пород, низкие содержания MgO, низкие концентрации Zr, Nb, V, Yb, ТРЗЭ, а для лейкогранитов низкопродуктивных ассоциаций наболее низкие содержания Со, Yb, Th.На основании геохимических и изотопно-геохимических данных произведена оценка возможных механизмов формирования гранитоидных ассоциаций золотоносных районов.Породы гранитоидных ассоциаций относятся к гибридным образованиям и имеют смешанное, мантийно-коровое происхождение, с преобладанием в их составе корового вещества. Ведущими механизмами при формировании гранитоидных ассоциаций являются взаимодействие мантийных базитовых расплавов с продуктами частичного плавления континентальной коры для пород среднего состава, частичное плавление корового материала и фракционная кристаллизация для кислых пород.Существенно коровый состав гранитоидов свидетельствует о том, что отмечаемая многими исследователями петрохимическая зональность ареала их развития обусловлена, прежде всего, различиями в составе исходного субстрата.В результате выполненных исследований впервые проведено районирование коры Верхнего Приамурья по модельному возрасту ее формирования. Выделено два этапа формирования континентальной коры - раннего протерозоя (1,7-2,5 млрд. лет) и рифея (0,9-
1,5 млрд. лет), служившей источником для гранитоидов Верхнеамурского пояса. На основании геохимических и изотопно-геохимических данных оценен возможный состав коровых источников родоначальных магматических расплавов. Выявлено, что разнообразие составов гранитоидов и их продуктивности на золото в значительной степепени зависит от состава исходного корового субстрата. Преобладающим компонентом в источнике мезозойских гранитоидов являлся метаизверженный материал, в рифейской коре содержащий примесь метапелитового вещества. Для первичных магм средних и умеренно кислых пород высокопродуктивных на золото мезозойских гранитоидных ассоциаций источником предположительно являлась кора амфиболитового состава. Для низкопродуктивных гранитоидов повышенной щелочности заключительных фаз раннемеловых граносиенит-гранитовой и гранодиорит-гранитовой ассоциаций Умлекано Огоджинской зоны, граносиенит-лейкогранитовой и гранит-лейкогранитовой ассоциаций Станового террейна источником служила кора преимущественно метаграуваккового состава.Позднемезозойские гранитоидные ассоциации золотоносных районов Северо-Востока России в целом близки по составу пород и петрохимическим особенностям к мезозойским гранитоидыым ассоциациям Верхнего Приамурья, но имеют различные изотопно геохимические характеристики, что позволяет предполагать различия в составе их источников. В отличие от гранитоидов Верхнего Приамурья источники для гранитоидов Северо-Востока содержали существенную примесь углеродистого вещества, а метаграувакки в источниках имели преимущественно осадочное происхождение.Для золотого оруденения связанного с мезозойскими гранитоидами Верхнего Приамурья наиболее вероятными источниками золота являются исходные базитовые расплавы, взаимодействующие с веществом коры, а также рифейская и раннепротерозойская кора амфиболитового и метаграуваккового состава, подвергшаяся частичному плавлению.Для Северо-Востока, в отличие от Верхнего Приамурья, источником золота, кроме базитовых расплавов, исходных амфиболитов и метаграувакк, служат также широко развитые здесь углеродистые терригенные отложения, которые обладают повышенной золотоносностью и обуславливают преимущественно восстановленный характер развитых здесь гранитоидов ильменитовой серии.Результаты исследований состава породообразующих минералов гранитоидов Верхнего Приамурья показали, что породы кристаллизовались преимущественно в гип-и мезоабиссальных условиях фации глубинности, из расплавов нормальной и повышенной щелочности, в условиях высокой фугитивности кислорода, при различном флюидном режиме галогенов. На основе составов биотитов произведены расчеты таких параметров флюидного режима при кристаллизации гранитоидов как logf02, log(fHF/fHCl), log(fHF/fH20), log(fflCl/ffl20), logfHaO. Установлено, что наиболее общей закономерностью флюидного режима гранитоидов Верхнего Приамурья является рост активности фтора и снижение роли хлора при переходе от высокопродуктивных известково-щелочных и умеренно-щелочных гранитоидов, сопровождающихся золотым и золото-редкометалльным оруденением скарнового и гидротермального типов к низкопродуктивным умеренно щелочным гранитоидам с золото-редкометалльным оруденением греизенового и гидротермального типов. Проведено сравнение полученных параметров с гранитоидами сопровождающимися разнотипным оруденением (Mo, Cu-Mo, W, Sn, Sn-W, Sn-PM).Сравнительный анализ данных по составу флюидной фазы гранитоидов рудно-магматических систем с золотым и золото-молибденовым оруденением упрочило положение о том, что они резко отличаются от гранитов фторотипных рудно-магматических систем с оловянным, олово-вольфрамовым и олово-редкометалльным оруденением высокой фугитивностью кислорода и воды. Установлено, что флюидный режим высокопродуктивных на золото гранитоидов характеризуются близким составом флюидов с гранитоидами хлоротипных рудно-магматических систем с молибденовым и медно-молибденовым оруденением, а низкопродуктивные по составу флюида близки к вольфрамоносным гранитоидам фторотипных рудномагматических систем.Рассчитанный состав флюидной фазы гранитоидов золотоносных районов близок к составу флюидов магматогенных золоторудных месторождений, а по данным экспериментов является благоприятным для концентрации золота.
Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора геолого-минералогических наук, Стриха, Василий Егорович, Екатеринбург
1. 21-30. Костицын Ю.А. Накопление редких элементов в гранитах. Часть 2. // Природа. 2000. №
-
Стриха, Василий Егорович
-
доктора геолого-минералогических наук
-
Екатеринбург, 2008
-
ВАК 25.00.04
- Морфоструктуры центрального типа, роль их в размещении золотоносных россыпей
- Аномалии золотоносности Верхнего Приамурья
- Петрология и геохимия верхнемезозойских гранитоидов южного ограничения Алданского щита (Становой хребет)
- Типоморфизм породообразующих минералов как показатель эволюции расплава и физико-химических условий образования гранитоидов Колывань-Томской складчатой зоны
- Металлогения золота Дальнего Востока
