Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Олекминская гранит-зеленокаменная область (структура и история развития)

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Олекминская гранит-зеленокаменная область (структура и история развития)"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ, ГЕОФИЗИКИ И МИНЕРАЛОГИИ

На правах рукописи

БОГОМОЛОВА Лидия Михайловна

ОЛЕКМИНСКАЯ ГРАНИТ-ЗЕЛЕНОКАМЕННАЯ ОБЛАСТЬ (СТРУКТУРА И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ)

04.00.01 - общая и региональная геология, 04.00.04 - геотектоника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Новосибирск - 1993

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

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук В. Л.Дук

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

член-корреспондент РАН Ч.Б.Борукаев

доктор геолого-минералогических наук И.К.Козаков

Оппонирующая организация: Санкт-Петербургский

государственный университет

Защита состоится " £>/:•/>¿¿¿УЛ 1993 г. в час.

на заседании специализированного совета Д 002. 50.03 при Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН, в конференц-зале.

Адрес: 630090, Новосибирск-90, Университетский проспект. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИГГМ СО РАН.

Автореферат разослан "¿£9" ¿г&гг/с'/лсе _ 1993 г.

с/

Ученый секретарь специализированного совета к. г.-м. н.

Е.М.Хабаров

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Зеленокаменные пояса и сопряженные с ними гранитоиды пользуются наибольшим распространением среди главных ассоциаций пород архейских провинций и вмещают большинство архейских месторождений полезных ископаемых. Сопоставление западной краевой части Алданского щита (Олекминского блока) с архейской гранит-зеленокаменной областью произведено в сравнительно недавнее время, что стало возможным благодаря использованию методов структурного анализа в совокупности с результатами петрохимичес-ких, петрологических и изотопно-геохронологических исследований. Традиционные представления о геологии и стратиграфии региона основаны, главным образом, на литолого-стратиграфическом и метаморфическом критериях расчленения пород. Детальные структурные исследования в комплексе с другими-методами позволяют наиболее корректно подойти к вопросам расчленения докембрийских образований Олекминского региона и рассматривать их совокупность в свете современных представлений о геологическом строении сегментов ранней континентальной коры.

Цель и задачи исследования. Цель защищаемой работы заключалась в восстановлении последовательности геологических событий, проявленных в Олекминской гранит-зеленокаменной области. В задачи работы входило: 1) изучение вещественного состава различных типов пород и выявление их устойчивых пространственных и генетических связей; 2) исследование структурных особенностей выделенных ассоциаций пород и создание локальных и региональной структурно-возрастных шкал; 3) определение в них времени проявления различных эндогенных процессов; 4)" сопоставление выявленной относительной возрастной последовательности геологических событий с результатами определения возраста пород изотопными методами.

Основные защищаемые положения. 1. Структура Олекминской гра-нит-зеленокаменной области является результатом неоднократного проявления тектонических движений. В формировании структуры широкое участие принимали пологие дислокации позднеархейского и ран-непротерозойского возраста. 2. Породы зеленокаменных поясов разделяются на два возрастных уровня по отношению к проявленным в них деформациям. Их размещение контролируется полого- и круто залегающими разломами различного возраста. С надвиговыми перемещениями по пологим разрывам связан низкоградиентный метаморфизм зе-

ленокаменных и вмещающих их пород. 3. Обломочные метапороды верхнего возрастного уровня (3.0-2.9 млрд.лет) образованы преимущественно за счет вулканитов. В составе обломочных метапород нижнего возрастного уровня (тунгурчинской серии - 3.3-3.2 млрд. лет) наряду с вулканогенным присутствует гранитно-метаморфический материал; терригенно-карбонатная толща сопоставима с отложениями стабильных тектонических обстановок. 4. Вмещающие породы олекминско-го комплекса представлены ортогнейсами, среди которых преобладают метаморфизованные интрузивные породы, синхронные позднему этапу развития зеленокаменных поясов.

Научная новизна. Использование среди комплекса методов в качестве ведущего метода современного структурного анализа кристаллических комплексов позволило установить возрастную последовательность формирования зеленокаменных поясов и вмещающих их гранито-идных пород. Выявлена связь режимов метаморфизма с типом тектонических движений. В составе комплекса ортогнейсов выделены поздне-архейские метаинтрузивные тела. Привлечение данных по изотопному возрасту интрузивных пород, время формирования которых определено по отношению к этапам деформаций в структурно-возрастной шкале, позволило скоррелировать этапы эндогенной активности в различных частях региона.

Практическая ценность. Результаты работ использованы автором при составлении макета геологической карты Олекминского региона -части карты раннего докембрия Южной Якутии м-ба 1:500 ООО й объяснительной записки к ней. Геологическая карта м-ба 1:500 ООО, корреляционная легенда и объяснительная записка к карте внедрены в ПГО "Якутскгеология" Мингео СССР и переданы в ИГФМ АН СССР и ИТГ СО АН СССР. Карта раннего докембрия Южной Якутии входит в комплект карт "Атлас тектонических карт и опорных профилей Сибири".

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Всесоюзном совещании "Докембрийские троговые структуры Байкало-Амурского региона и их металлогения" (Новосибирск, 1983), на 27-й сессии МГК (Москва, 1984), на выездной сессии КИМР "Метаморфизм зеленокаменных поясов. (Петрозаводск, 1987), на Всесоюзных 1 школах по структурному анализу кристаллических комплексов (Тбилиси, 1988; Киев, 1990), во время проведения международной экскурсии по проекту N280 МЛГК ЮНЕСКО "Древнейшие породы Земли" (Южная Якутия, 1989), на 3-ем международном симпозиуме по архею (Австра-

'лия, Перт. 1990), на международном семинаре "Состав и эволюция высокометаморфизованных областей" (Шри Ланка, Канди. 1991).

Фактический материал и методика исследования. В основу диссертации положен фактический материал, собранный автором в периоды полевых работ 1979-1981 и 1987-1992 г. г., проведенных в рамках тематических планов лаборатории геологии докембрия ЯИГН СО РАН. При составлении детальных карт и макета карты раннего докембрия Южной Якутии использовался первичный фактический материал В.И.Бе-резкина, А.Н. Зедгенизова, В. Л. Дука, А.Ф.Петрова, С.С.Рожина, А.П.Смелова, В.Ф.Тимофеева. Также был проанализирован первичный фактический материал средне- и крупномасштабных геологических съемок, проведенных на этой территории геологами ПГО "Якутскгеоло-гия". Для структурной характеристики олондинского пояса использованы данные Н.В.Попова, H.H.Добрецова, В.Г.Картавченко.

При картосоставительских работах и написании диссертации изучено около 2500 шлифов. Составлены детальные структурно-геологические карты 6 участков м-ба 1:50 ООО. По результатам структурного картирования и документации отдельных обнажений определена последовательность образования складчатых и разрывных нарушений и построены структурно-возрастные шкалы. При геометрическом анализе обработано около тысячи замеров плоскостных и линейных элементов строения пород. Для петрохимической характеристики и реконструкции первичной природы метаморфических пород использовано более 300 анализов химических составов пород. Первичная природа обломочных метапород определялясь по методикам петрохимической реконструкции А.А.Предовского и А.Н.Неелова. Кроме того, использовались опубликованные в литературе аналитические данные, в том числе, данные по определению возраста пород различными изотопными методами.

Публикации. Результаты работ изложены в 17 печатных работах: 2-х коллективных монографиях, 8 статьях и тезисах 7 докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения. Большая часть работы (главы 2-5) посвящена описанию пород супракрустальных и интрузивных комплексов зелено-каменных поясов как наиболее информативных в структурном отношении. Интерпретация результатов изучения приводится в ходе изложе-.. ния материала. Обобщению посвящена глава 6.

Объем диссертации - 160 машинописных страниц, 21 таблица, 66

рисунков, библиография 107 наименований|.

Работа выполнена в ЯИГН СО РАН. Проведению исследований содействовали В.И.Кицул, В.И.Березкин, А1П.Смелов,- В.Ф.Тимофеев, С.С.Рожин (ЯИГН СО РАН), Н.В.Попов, Н.Н.Добрецов (ОИГГМ СО РАН), А.Б.Котов, В.П.Ковач, Е.Б.Сальникова, Г.А.Буйко (ИГГД РАН), оказывавшие помощь в проведении полевых и лабораторных работ, предоставлявшие в распоряжение автора личный фактический материал и высказывавшие критические замечания и рекомендации на различных этапах исследования и написания работы. Автор благодарит геологов-съемщиков А.И. Брейдо, Л.Н.Малкова, Н.И.Веревкина. Г.С.Протопопова, А. А. Сязько, М.Н. Бадаеву, В. А. Одуд-Сичевого за помощь в работе с фондовым материалом. Большая помощь в оформлении работы была оказана В.Ф.Тимофеевым, А.Г.Степановым, Е.В.Антоненко.

Я выражаю искреннюю признательность своему научному руководителю - доктору геолого-минералогических наук В.Л.Дуку за постоянное внимание к работе.

Глава 1. Структурно-вещественные комплексы

Олекминской гранит-зеленокаменной области

Олекминская гранит-зеленокаменная область (ГЗО) расположена в западной части Алдано-Станового щита, северный домен которого известен под названием Алданского (Витимо-Алданского) щита, и отделена от его центральной части - Алданской гранулит-гнейсовой области - Амгинским структурным швом. В главе обобщены новые данные по геологйи и изотопному возрасту пород большей части территории ГЗО (до Чарского разлома.на западе).

Архейские структурно-вещественные комплексы Олекминской ГЗО представлены ортогнейсами тоналит-трондьемитового состава (олек-минский комплекс), высокометаморфизованными ортогнейсами и пара-породами (оломокитский комплекс) и комплексом пород зеленокамен-ных поясов (субганский). Нижнепротерозойский комплекс представлен слабометаморфизованными осадочными отложениями платформенного типа (удоканская и угуйская серии).

1.1. Тоналнт-трондьемитовые гнейсы

В комплекс включены породы, рассматривавшиеся ранее как мета-морфизованные в условиях амфиболитовой фации вулканогенные, и осадочные образования олекминской серии (Миронюк и др., 1971). Большая их часть представлена плагиогнейсами. отвечающими по составу

высокоглиноземистым тоналитам и трондьемитам, более редки породы гранитного и гранодиоритового состава. Менее 10% объема комплекса приходится на долю основных пород - петрохимических аналогов толе-итов. Среди ортогнейсов широко распространены метаитрузивные тела тоналитов, трондьемигов, а в восточной части ГЗО диоритов и габбро-диоритов.

Тоналит-трондьемитовые гнейсы (ТТГ) разновозрастны. Наиболее древнее значение возраста циркона (SHRIMP) из этих пород в восточной части области - 3212±8 млн.лет (Nutman et al.. 1990). Sm-Nd модельный возраст (TDM) единичных образцов тоналитовых гнейсов -

- 3.5 и 3.7 млрд. лет (Jhan et al., 1990; Neymark et al.. 1993). Высокое содержание РЗЭ и отрицательное значение eNd(Т) в этих образцах означают присутствие среди пород комплекса переработанного раннеархейского корового материала. Большая часть ортогнейсов из различных частей ГЗО имеет возраст в интервале 3.0-2.9 млрд. лет.

Метаморфизм ТТГ неоднороден. Вблизи выходов зеленокаменных пород он изофациален с метаморфизмом последних в условиях эпи-дот-амфиболитовой фации; вблизи выходов высокометаморфизованных пород и в северо-восточной части территории соответствует РТ-па-раметрам высокотемпературной амфиболитовой фации. Условия кульминационного метаморфизма в различных частях ГЗО достигались как в позднеархейский. так и в раннепротерозойский периоды времени.

1.2. Оломокитский комплекс гранулитов

Породы Оломокитского блока, находящегося в центральной части ГЗО, представлены супракрустальной серией (амфибол- и пироксенсо-держащие гнейсы и сланцы и гранат-биотитовые гнейсы), а также ор-топородами (эндербито- и гранито-гнейсы, метаморфизованные тела основных и ультраосновных пород). -Параметры кульминационного метаморфизма соответствуют Т=800-860° С и Р_7 кбар, а регрессивного

- условиям амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой фации. РЬ-РЬ возраст цирконов из основных кристаллических сланцев составляет 3.2 млрд. лет (Левченков и др., 1987). Породы гранулитового комплекса интрудированы гранитами с возрастом 2.5 млрд. лет.

1.3. Зеленокаменные пояса

Для зеленокаменных поясов (ЗКП) Олекминской ГЗО не известны стратиграфические соотношения с породами тоналит-трондьемитового комплекса. Тип и возраст тектонических контактов различны в разных поясах. Для фрагментов зеленокаменных пород с признаками низ-

коградиентного метаморфизма характерны пологие тектонические ограничения (структурные выходы пород тунгурчинской серии в одноименном поясе). Кульминационный высокоградиентный метаморфизм установлен в структурных выходах с крутыми тектоническими границами (Тасмиелинская структура и Олондинский пояс). Породы ЗКП испытали ■интенсивные структурно-метаморфические преобразования как в течение позднего архея, так и раннего протерозоя. Время формирования вулканогенных и осадочных пород ЗКП находится в интервале 3.2-2.9 млрд.лет. Характер разрезов и последовательность проявления эндогенных процессов в отдельных структурах рассмотрены в главах 2-5.

1.4. Нижнепротерозойский комплекс ~ Метаосадочные породы нижнего протерозоя выполняют изолированные структуры типа грабен-синклиналей. В Олдонгсинской грабен-синклинали известны базальные конгломераты и кора выветривания по гранитам Чародаканского массива с возрастом 2.5 млрд. лет. Мета-морфизованные в зеленосланцевой фации карбонатные и терригенные породы этой структуры прорваны силлами габбро-диабазов. Бт-Ш возраст магматических минералов из этих пород - 1.87 млрд. лет (личное сообщение А.А.Немчина)

Общей тенденцией изменения составов нижнепротерозойских пес-чано-глинистых отложений является переход от пород нижних частей разреза с натровой специализацией (Нижне-Ханинская структура) к породам с калиевой специализацией на более высоких стратиграфических уровнях (Олдонгсинская и Угуйская структуры), что связано с составом областей сноса и характером синхронного осадконакопле-нию вулканизма (Сочава, 1986).

Глава 2. Вещественная характеристика пород

Тунгурчинского зеленокаменного пояса

Тектонические фрагменты зеленокаменных пород, сосредоточенные в восточной части ГЗО в пределах протяженной (около 170км при ширине 25-30 км) субмеридиональной зоны, объединены нами под названием Тунгурчинского зеленокаменного пояса. Зеленокаменные породы отдельных структурных выходов отнесены к двум возрастным уровням на основе особенностей их вещественного состава и структурно-метаморфических преобразований. Ассоциации пород нижнего возрастного уровня выделяются как тунгурчинская, а верхнего - как тасмиелинская серии.

2.1. Тунгурчинская серия

Породы тунгурчинской серии слагают пластино- и линзообразные тела мощностью до 1-1,5 км, заключенные между полого наклоненными в востоку бластомилонитами по ТТГ. С учетом устойчивых пространственных и генетических связей пород в качестве наиболее близкой к стратиграфической рассматривается последовательность мафические метавулканиты - железистые силициты - метапелиты. Карбонатно-тер-ригенная толща находится в тектонических соотношениях с другими ассоциациями пород тунгурчинской серии.

Коматиит-базальтовая толма. Слагающие толщу амфибол-плагио-клазовые кристаллические сланцы, амфиболиты и актинолитовые сланцы являются петрохимическими аналогами толеитовых и коматиитовых базальтов и коматиитов. Преобладающая разность - метатолеиты -характеризуются низкой и умеренной щелочностью при устойчивом преобладании натрия, а также присутствием высокожелезистых и высокотитанистых разностей. Аналогичные химические особенности присущи метагабброидам, относимым к субвулканической фазе. Бт-Ш изохронный возраст метатолеитов - 3.3-3.2 млрд. лет №тсМп, 1990; Пухтель, 1992). Мономинеральные амфиболиты, слагающие среди этих пород прослои и линзы, на основании химических особенностей относятся к коматиитовым базальтам. Редкие прослои актинолитовых сланцев, обнаруживающие асимметричное внутреннее строение, соответствуют коматиитам А1-деплетированного геохимического типа (Пухтель и др., 1989).

Железорудная толща. К контактам толщ мафических метавулка-нитов и устойчиво ассоциирующих с ними слюдяных сланцев во многих фрагментах приурочены гранатсодержащие амфибол-плагиоклазовые сланцы (туффиты с основным материалом) и высокожелезистые породы. Последние представлены существенно кварцевыми породами с гранатом и куммингтонитом и тонкополосчатыми магнетит-кварцевыми породами. Химически они соответствуют продуктам глубокого выветривания основных и ультраосновных пород в подводных условиях с различным количеством хемогенного кремнезема (Предовский, 1970).

Толща метапелитов. Вверх по разрезу железистые силициты сменяются метапелитами - слюдяно-плагиоклаз-кварцевыми сланцами с гранатом и ставролитом. Непосредственно к железистым силицитам примыкают кварциты и кварцито-сланцы (БЮ,, =73-87%). Для наиболее глиноземистых разностей метапелитов характерно присутствие киани-

та, силлиманита и андалузита. Породы толщи дифференцированы от ультрасилицитов и мономиктовых псаммитолитов до высокоглиноземистых пелитолитов по классификации A.A.Неелова'(1980). Преобладание магнезиальных и железистых разностей при умеренной их щелочности указывает на связь метапелитов с основными-ультраосновными вулканитами. В то же время по соотношению щелочей породы этого ряда варьируют от калий-натриевых до калиевых разностей, что свидетельствует о повышении роли гранитно-метаморфического материала в составе источника сноса.

Карбонатно-терригенная толша. В разрезе толщи юго-западной части пояса преобладают флогопит- и тремолитсодержащие мраморы с прослоями диопсид-скаполит-тремолит-кварцевых сланцев и биотит-плагиоклаз-кварцевых сланцев в ее верхней части. В юго-восточной части пояса в основании разреза залегают кварциты, сменяющиеся тремолитовыми мраморами и кальцифирами и слюдяно-плагиоклаз-квар-цевыми сланцами.

Силикатные обломочные метапороды соответствуют олигомиктовым (кварциты), аркозовым и полимиктовым песчаникам, полимиктовым и и граувакковым алевролитам и алевропелитовым аргиллитам (Неелов, 1980). При малой и умеренной щелочности пород преобладают натрий-калиевые и калиевые разности. Более высокая кальциевость песча-но-глинистых пород по сравнению с аналогичными породами толщи метапелитов отражает, по-видимому, состав фонового осадка. В составе мраморов преобладает доломит; карбонатно-силикатные породы также характеризуются примерно равными содержаниями Mg и Ca.

Характер разреза и химические составы пород терригенно-кар-бонатной толщи позволяют сопоставлять ее с отложениями стабильных тектонических обстановок.

2.2. Тасмиелинская серия

Породы тасмиелинской серии слагают линейный меридиональный выход с крутыми тектоническими границами размерами 2-3x30 км в центральной части Тунгурчинского ЗКП у его западной границы. Выделяемая в составе серии грубокластическая толща соответствует тасмиелинской серии'по А.Ф.Петрову (1976).

Грубокластическая толща. Толща представлена переслаиванием метапсаммитов и метапелитов. В разрезе выделено 6 ритмично построенных пачек общей мощностью 900 м с конгломератами и гравелитами в основании и метапелитами в кровле.

Нижние части метаконгломератовых горизонтов сложены полимик-товыми ортоконгломератами (Селли.1981), в которых 70% галек представлено кислыми вулканитами, а 30% - микрокварцитами и кварцем. В составе обломочных зерен более мелкозернистых метапсаммитов преобладает кварц. Химически породы соответствуют олиго- и поли-миктовым псаммитам натриевого и калий-натриевого семейств (Неелов, 1980), представляя собой в действительности граувакки с высоким содержанием кварца.- Метапелиты ( слюдяно-плагиоклаз-кварцевые сланцы), слагающие верхние части ритмов, представлены калий-натриевыми, натрий-калиевыми и калиевыми разностями, часть которых характеризуется повышенной железистостью. В отношении химического состава метапелиты находятся в хорошем соответствии с аналогичными породами граувакково-аргиллитовых куплетов архейских ЗКП (Конди, 1983).

РЬ-РЬ возраст цирконов вулканогенного облика из пород толщи - 2.96 млрд. лет (личное сообщение А. А. Немчина).

Метавулканиты. В восточном направлении грубокластическая толща сменяется мезо-меланократовыми амфибол-плагиоклазовыми сланцами, по петрохимическим параметрам соответствующим андезитам, анде-зито-базальтам и базальтам, которые относятся к магматитам извест-ково-щелочной и толеитовой серий. У западной границы грубокласти-ческой толщи редко встречаются метавулканиты дацитового состава.

Глава 3. Интрузивный магматизм Тунгурчинского пояса

В этой главе приведено описание метаинтрузивных тел, время внедрения которых определено по отношению к этапам деформациц в зеленокаменных породах Тунгурчинского пояса.

3.1. Габбро-диорит-тоналит-трондьемитовый комплекс

Метаинтрузивные тела, варьирующие по составу от габбро и диорита через кварцевый диорит и тоналит до трондьемита, развиты преимущественно в восточной части Олекминской ГЗО среди ортогней-сов и. мигматитов.

Амнуннактнский массив. Метагаббро и метадиориты в районе верховьев рек Темулякит и Амнуннакта, описанные раннее в составе позднеархейского комплекса основных интрузивных пород (Миронюк и др., 1971), и окружающие их очковые плагиогнейсы (тоналиты и трон-дьемиты) представляют собой породы единой интрузивной серии. Во всех типах пород от габбро до трондьемитов присутствуют реликто-

вые магматические структуры и минералы (плагиоклаз). Между породами габбрового и диоритового, а также диоритового и трондьемито-вого состава установлены постепенные переходы по изменению количественных соотношений амфибола, биотита и плагиоклаза; между ме-тагаббро и тоналитами - резкие контакты. По соотношениям петрогек-ных окислов породы принадлежат толеитовой и известково-щелочной сериям с трондьемитовым трендом дифференциации.

Изотопно-геохимические данные не противоречат предположению о комагматическом генезисе основных, средних и кислых пород. U-Pb возраст цирконов магматического облика из основных и кислых пород массива близок к 3.0 млрд. лет, изохронный возраст цирконов из образцов всего диапазона составов - 2986±15 млн. лет. По результатам изучения Sm-Nd и РЬ-РЬ систем в породах массива получены данные, согласующиеся с данными цирконовой геохронологии.

Внедрение пород Амнуннактинского массива и сходного с ним Тунгурчаканского с возрастом 3.0 млрд.лет (U-Pb возраст цирконов) предшествовало раннему пологому рассланцеванию в породах Тунгур-чинского пояса и вмещающих их ортогнейсах.

3.2. Тоналиты и трондьемиты

Плагиогнейсы тоналитового и трондьемитового состава, для которых устанавливается их интрузивная природа, слагают различных размеров тела среди зеленокаменных пород тунгурчинской серии и вмещающих ортогнейсов и разделяются по отношению к деформациям на две возрастные группы.

Ранняя группа. Пластовые тела биотитовых тоналитов однородного мелкозернистого сложения залегают среди основных метавулка-нитов тунгурчинской серии. Внедрение гранитоидов в толщу метавул-канитов происходило синхронно с ранним пологим рассланцеванием и образованием лежачих складок. Возраст цирконов (SHRIMP) из этих пород - 3016+8 млн. лет (Nutman.et al., 1990, 1992).

Усть-Олдонгсинский массив. Крупное пластовое тело (плошадью около 100 кв. км) трондьемитов выделено из состава ортогнейсового комплекса по признаку сохранности магматических структур и минералов. Преобладающая разновидность среди пород массива - средне-зернистые амфиболовые гнейсо-плагиограниты, иногда имеющие ритмично-полосчатый псевдостратифицированный облик. По содержанию пет-рогенных окислов неполосчатые разности пород относятся к высокоглиноземистым трондьемитам. Породы жильной фазы - 'мелкозернистые

биотитовые гнейсо-плагиограниты - слагают пластовые тела, секущие полосчатость и гнейсовидность амфиболовых гнейсо-плагиогранитов, и отвечают по составу тоналитам и трондьемитам с более низкими содержаниями А1203 и Nag0, чем породы фоновой разновидности.

Плоскостные текстуры и жильные тела деформированы прямыми меридиональными открытыми складками. U-Pb возраст цирконов из пород массива (2950±15 млн. лет) согласуется с Sm-Nd и РЬ-РЬ изотопно-геохимическими данными.

Поздняя группа. Гранитоиды поздней группы, варьирующие по составу от тоналитов до гранитов нормальной щелочности, слагают маломощные пластообразные тела, обнаруживающие отчетливые дискор-дантные соотношения с пологими текстурами зелен.окаменных и вмещающих пород. Возраст циркона (SHRIMP) из секущего мафические мета-вулканиты дайкообразного тела фельзитов - 2738±8 млн. лет (Nutman et al., 1990).

3.3. Мегагаббро-диабазы

Внедрение силлов и даек метагабброидов в Тунгурчинском поясе синхронно деформациям, наложенным на пологое рассланцевание, и предшествовало формированию прямых меридиональных складок.

Тела метагабброидов, прорывающие породы тасмиелинской серии, располагаются на границах слоев контрастной жесткости и на 'контактах тасмиелинских парапород и вмещающих ортогнейсов. По химическому составу они соответствуют умеренножелезистым долеритам кварцевым долеритам, реже диоритам. Sm-Nd изохронный возраст метаморфических минералов тасмиелинских метагабброидов 2750±150 млн. лет близок к модельным Sm-Nd возрастам (TDH) 2.76-2.8 млрд. лет по валовым пробам (личное сообщение А. А.Немчина).

3.4. Граниты

Граниты нормальной щелочности с примерно равным содержением калия и натрия слагают как небольшие тела среди ортогнейсов и мигматитов, так и крупные массивы. Наиболее крупный массив - Чарода-канский - обнаруживает отчетливо дискордантные соотношения с рас-сланцованными ортогн'ейсами. U-Pb возраст циркона из пород массива 2510±20 млн. лет. Возраст цирконов из гранитных инъекций (SHRIMP), секущих ортогнейсы и мигматиты в северо-восточной части территории ГЗО - 1885+4 млн. лет (Nutman et al., 1990).

Глава 4. Структурный анализ метаморфических тектонитов Тунгурчинского пояса

4.1. Структурная история тунгурчинской серии

Породы тунгурчинской серии слагают вытянутые в направлении С-Ю линзовидные тектонические фрагменты, образованные при последовательном проявлении надвига и субперпендикулярного ему сдвига в системе полого наклоненных к востоку субпараллельных поверхностей. Границы толщ внутри фрагментов располагаются под острыми углами к внешним границам выходов и параллельной им бластомилонито-вой сланцеватости во вмещающих тоналит-трондьемитовых ортогнейсах.

К структурам этапа , предшествующим надвигу, -в зеленока-менных породах принадлежат сланцеватость , кварцевая полосчатость в метапелитах, а во вмещающих ортогнейсах - полосчатость неоднородных в текстурном отношении разностей. В ходе надвиговых перемещений (этап Б,,) в направлении'ВЮВ—>ЗСЗ, в результате которых возникло тектоническое чередование зеленокаменных и вмещающих их пород, ранние текстуры были деформированы лежачими складками Е. Складчатость сопровождалась рассланцеванием (Б^). особенно интенсивным в подошвах надвиговых пластин. Со сдвигом в субпараллельных надвигу поверхностях (Б,,2) в направлении Ю—>С связано разлинзование и уплощение полого залегающих пластообразных тел.

В следующий этап (Бд) пологое залегание различных поверхностей было нарушено запрокинутыми к западу асимметричными складками Е3. К. востоку от Тунгурчинского пояса структуры этапа Б3 представлены пологими зонами рассланцевания З3. в которых устанавливается перемещение, тождественное надвигу в направлении СВ—>ЮЗ.

Прямые открытые меридиональные складки Едеформировали поверхности, сохранившие к началу этапа Б4 пологое залегание. В северо-восточной части территории эти структуры нарушены надвигами с общим направлением 3—>В (этап Б5).

4.2. Структурная история тасмиелинской серии

Складчатые структуры в породах тасмиелинской серии образованы в три этапа. На первом этапе сформировались наиболее крупные лежачие сжатые складки Е , что привело к появлению протяженных участков нормального и опрокинутого залегания слоев. В этап Ъ'г образовалась крутая меридиональная сланцеватость Бг и кварцевая полосчатость в тонкозернистых метаосадках. С деформациями этапа Б3 связано развитие прямых меридиональных складок Е3 и крутого , кре-нуляционного кливажа Б .

4.3. Деформации и метаморфизм

Породы тунгурчинской серии метаморфизованы в условиях эпи-дот-амфиболитовой фации; в отдельных выходах степень их метаморфизма повышается до низкотемпературной амфиболитовой фации. Анализ микроструктурных ориентировок минералов метапелитов показывает, что достижение максимальных РТ-параметров метаморфима в режиме кианит-силлиманитовой фациальной серии происходило в ходе горизонтальных перемещений этапа Бг. Этапу соответствует локальное проявление метаморфизма эпидот-амфиболитовой фации в режиме андалузит-силлиманитовой фациальной серии и метаморфизма зелено-сланцевой фации.

Породы тасмиелинской серии метаморфизованы зонально в режиме андалузит-силлиманитовой фациальной серии. Степень метаморфизма повышается в направлении с запада на восток от зеленосланцевой до эпидот-амфиболитовой фации. Минералы, составляющие парагенезисы кульминационной стадии в метаосадочных породах тасмиелинской серии, кристаллизовались синхронно с формированием крутых плоскостных текстур Бг, коррелируемых в породах тунгурчинской серии со структурами этапа Б3.

Глава 5. Олондинский зеленокаменный пояс

Под этим названием объединены вулканогенные и вулканоген-но-осадочные породы, слагающие в центральной части Олекминской ГЗО изолированную структуру размерами 10x40 км - линейный выход меридионального простирания, разветвляющийся в его северной части.

5.1. Вещественная характеристика парапород

В строении разреза пояса участвуют две ассоцииации вулканогенных пород: мафическая и известково-щелочная. Разрез имеет асимметричное строение, наращиваясь в направлении запад-восток. Общая мощность разреза около 2 км.

Среди метавулканитов мафической ассоциации, развитых по периферии пояса, преобладают метабазальты - петрохимические аналоги толеитов. Ультраосновные метавулканиты соответствуют коматиитам и коматиитовым базальтам, которые в западной и восточной частях разреза различаются по содержанию главных, редких и редкоземельных элементов. Западные мафические вулканиты в направлении к центральной части пояса сменяются метапелитами (химические аналоги основных глин) и железистыми силицитами, а затем толщей чере-

дования метавулканитов основного и среднего состава, принадлежа-' щей к разрезу известково-щелочной ассоциации. В разрезе последней преобладают средние и кислые метавулканиты. Вверх по разрезу устанавливается увеличение доли вулканогенно-обломочных пород (ме-татуфов и метапесчаников) с отчетливым ритмичным строением и тонкополосчатыми текстурами. Восточные мафические вулканиты соприкасаются непосредственно с породами, характерными для верхней части разреза известково-щелочной ассоциации.

Возраст цирконов (SHRIMP) из прослоев кислых метавулканитов среди мафических пород восточной толщи от 2986±6 до 3005+5 млн. лет (Baadsgaard et al, 1990). Sm-Nd изохронный возраст коматиито-вых базальтов западной толщи- 2966±16 млн. лет, eHd (Т)=+2.1±0.2 (Пухтель и др., 1989). U-Pb возраст цирконов метаандезитов из различных частей пояса 2960±70 млн. лет (Бибикова и др., 1984).

5.2. Интрузивный магматизм

Тела серпентинизированных метагипербазитов интрузивного облика, приуроченные к границам мафических и известково-щелочных метавулканитов, внедрялись в отложения Олондинского пояса в виде тектонических пластин (Добрецов, 1990). Sm-Nd изохронный возраст пород - 3003±117 млн.- лет. Лайковые тела ультраосновных пород пик-рит-щелочно-базальтоидной серии имеют Sm-Nd изохронный возраст 2202±41 млн. лет, с„.(Т)=+1.6±0.45 (Пухтель 1992). Многочисленные

И а

силлы габбро-амфиболитов с признаками первичной расслоенности содержат ксенолиты метагипербазитов интрузивного облика. Геохимически они сходны -с толеитовыми метабазальтами. В области разветвления пояса установлены метаинтрузивные тела габбро-диоритов-то-налитов. Возраст цирконов из диоритов (SHRIMP) составляет 3018±10 млн. лет (Baadsgaard et al, 1990). В обрамлении пояса широко развиты тоналиты и трондьемиты. Возраст цирконов (SHRIMP) из тонали-та в районе восточной границы пояса - 2862±7 млн. лет (Baadsgaard et al, 1990).

5.3. Деформации и метаморфизм

Ранние структуры в породах Олондинского пояса представлены изоклинальными складками F , изгибающими слоистость SQ и сопровождающимися сланцеватостью S(. Текстура St установлена в парапоро-дах и серпентинизированных гипербазитах. Структуры этра Dg -асимметричные сжатые складки ?г с пологими осями и крутыми осевыми поверхностями, простирание которых согласно с конфигурацией'

внешних границ пояса. Крутая сланцеватость и ориентированная по ее падению линейность Ь2 наблюдаются в краевых частях пояса на контактах зеленокаменных пород с тоналитами и трондьемитами. а также в габбро-амфиболитах. Развитие меридиональных крутых зон рассланцевания привело к линеаризации структуры в целом и крутому залеганию ранних структурных элементов. В области разветвления пояса сформировались крупные конические складки Р3 с крутыми осями южного погружения. В период этапа Б3 дайковые тела пик-рит-щелочно-базальтоидной серии испытывали первые структурные и метаморфические преобразования.

Степень метаморфизма пород соответствует эпидот-амфиболито-вой фации андалузит-силлиманитового типа (Докембрийская геология---- 1988), РТ-параметры которой достигались в краевых частях

пояса в период деформаций этапа Бг и в других частях пояса во время формирования структур этапа И .

Глава 6. История развития Олекминской гранит-зеленокаменной области

Наиболее ранние зеленокаменные породы - мафические вулканиты Тунгурчинского пояса (3.2-3.3 млрд. лет) - находятся как в тектонических, так и в интрузивных соотношениях с тоналитовыми гнейсами с возрастом 3.2 млрд. лет. Вместе с тем присутствие метатерри-генных пород с признаками накопления в стабильных тектонических условиях и данные о раннеархейском модельном Бш-М возрасте некоторой части образцов тоналитовых гнейсов позволяет предполагать по крайней мере в восточной части Олекминской ГЗО присутствие си-алической коры с возрастом более 3.3 млрд. лет. Ранние деформации и метаморфизм в породах тунгурчинской серии имели место в период 3. 2-3.0 млрд. лет.

Период времени, начиная с 3 млрд. лет, характеризуется заложением зеленокаменных поясов с существенно вулканогенным типом разреза и внедрением плутонов габбро-диорит-тоналит-трондьемитов -в породы зеленокаменных поясов и вмещающие ортогнейсы. В это время происходила существенная структурно-метаморфическая переработка ранних зеленокаменных пород в процессе развития надвигов с достижением кульминационных условий метаморфизма в режиме киа-нит-силлиманитовой фациальной серии. Признаки пологих дислокаций этого возраста устанавливаются и в поздних зеленокаменных поро-

Последовательность пород и

Время в млрд. лет Тунгурчинский пояс - южная часть Тасмиелинская

Породы Деформации Метаморфизм Породы Деформации

<1.9 Конга-диабазы Конга-диабазы

2. 5-1.9 Прямые мери- Локальный диональные складки V, Прямые складки ? . кливаж Бд

с. о 2.8-2.6 Гранитоиды Асимметричные Локальный Габбро- запрокинутые регрессив-диабазы к 3 складки ный до зе-¥ , в В части леносланце надвиги СВ->ЮЗ вой фации Граниты Габбро- Сланцева-диабазы тость Б2

3.0-2.9 Тоналиты и Надвиги В->3, Эпидот-амфи трондьемиты лежачие склад- болитовая ки Т сланце- фация (пик еатость Б метам-ма) Габбро-диорит-тоналитовый ' комплекс Надвиги? Лежачие складки Г, сланцева5-тость Б Терриген- 1 ные породы, средние и кислые вулканиты

3.3-3.2 Тоналиты. Сланцеватость Зеленослан-Основные и Б и кварцев, цевая фация ультраос- полосчатость ? новные вулканиты, хе-могенные и терригенные породы)

дах, где они снивелированы наложенными процессами.

Со следующим этапом тектоно-термальной активности (2.8-2.7

млрд. лет), связан подъем плутонов и /или блоков тоналитов и смена горизонтальных тектонических движений вертикальными в центральной части ГЗО. Судя по данным изотопного возраста секущих тел мета-габбро-диабазов и гранитоидов (2.8-2.6 млрд.лет), завершавших этот этап, вертикальные движения и сопровождавший их метаморфизм в режиме андалузит-силлиманитовой фациальной серии не были строго синхронны в различных частях ГЗО. Эти процессы имееют все более молодой возраст по мере продвижения от центральной части области

Таблица

событий в зеленокаменных поясах Олекминской ГЗО

структура Олондинский пояс

Метаморфизм Породы Деформации Метаморфизм

Пегматиты Локальный до эпидот Граниты -амфиболитовой

Локальный регрессивный до зеленосланце-вой фации Крутые зоны Локальный в зонах Дайки ' рассланцевания, рассланцевания до пикритов сланцеватость Б , эпидот-амфиболито-складки Е вой фации

1раниты 1 Зональный от зеленосланце-вой до эпидот -амфиболито-вой(пик м-ма) шродаконскин массив) Тоналиты, Прямые складки ? Зональный от зеле-трондьемиты с пологими осями: носланцевой до эпи-.сланцеватость Э дот-амфиболитовой фации

Зеленослан- цевая фация ? Габбро- Надвиг ? Зеленосланцевая амфиболиты Сланцеватость Б фация Габбро-диорит- ? тоналитовыи комплекс Интрузивные гипербазиты Кислые, средние, основные, ультраосновные вулканиты

к ее восточной границе. В восточной части Тунгурчинского пояса

структуры с крутозалегающими элементами затушеваны пологим расс-ланцеванием, связанным с проявлением движений надвигового характера в направлении СВ—>ЮЗ. Описанная последовательность событий отражена в таблице. .

Крупные плутоны посттектонических гранитов (Чародаканский -2.5 млрд. лет) завершают архейский период развития Олекминской ГЗО. Выведение гранулитовых пород Оломокигского блока, представляющих собой нижние части коры, существовавшей к моменту заложения поздних ЗКП, на один уровень с метаморфизованными в эпидот-ам-

фиболитовой фации тоналит-трондьемитовыми гнейсами связано с одним из этапов тектонических движений в интервале 3.0-2.6 млрд.лет.

Раннепротерозойский этап тектоно-термальной активности в центральной части ГЗО выражен структурами, отражающими крутые сдвиговые и взбросовые деформации, внедрением ультраосновных и основных дайковых тел и метаморфизмом, достигавшим параметров эпидот-амфиболитовой фации. На поверхности блока сиалической коры между Олондинским и Тунгурчинским поясами происходило отложение осадочных пород удоканской и угуйской серий .

В восточной части ГЗО (к В от Тунгурчинского пояса) происходило надвигообразование, способствовавшее выведению на более высокие уровни глубоких частей коры. Фронтальные части надвиговых пластин, перемещавшихся с 3 на В, маркируются обилием гранитов -теневых мигматитов и секущих интрузивных тел (возраст циркона 1.9 млрд.лет). В подошве пластин ортогнейсов с наиболее высокотемпературными парагенезисами размещены тела основных пород апоэклоги-товой природы, участвующие в деформациях свяванных с надвигом. •

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Применение методов структурного анализа кристаллических комплексов в сочетании с петро- и геохимическими реконструкциями первичной природы пород, изотопным датированием высокоточными методами интрузивных тел, выступающих реперами, в структурной истории, позволило доказать, что центральная и восточная части Олек-минской ГЗО представляют собой отдельные тектонические домены единого латерального ряда структур. Они различаются между собой по особенностям тектонического строения, магматизма, метаморфизма, возрасту зеленокаменных поясов и истории геологического развития. Особенности структуры и строения разрезов зеленокаменных поясов определяются горизонтальными перемещениями, имевшими место на той или иной стадии их развития. В зависимости от времени проявления горизонтальных движений по отношению к накоплению зеленокаменных пород горизонтальные перемещения приводят в поздних поясах к скучиванию отдельных ассоциаций пород в единый разрез, а в ранних - к тектоническому разобщению единого разреза, его перемешиванию с окружающими тоналит-трондьемитовыми гнейсами.

Выявленные закономерности отличаются от известных для данного региона схем эволюции, базирующихся на традиционных представ-

лениях о том, что однотипные эндогенные процессы проявлялись одновременно на всей территории выхода кристаллических пород. Полученные результаты являются основой для создания геодинамической модели Олекминской гранит-зеленокаменной области.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

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

2. Богомолова Л.М., Тимофеев В.Ф. Тектоника "трогового" комплекса бассейна р.Олёкмы // Докембрийские троговые структуры Байкало-Амурского региона и их металлогения: Тез. докл. Всесоюзн. совещ. - Новосибирск, 1983. С. 22-24.

3. .Кицул В.И., Богомолова Л.М., Дук В.Л.' Стратиграфическое расчленение раннего докембрия Алданского щита // МГК. 27 сессия: Тез. докл. - М.: Наука, 1984. С.323.

4. Богомолова Л. М., Тимофеев В.Ф., Березкин В. И., Смелов А. П. Тектоника "трогового" комплекса бассейна р. Олёкмы // Докембрийские троговые структуры Байкало-Амурского региона и их металлогения. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1985. С. 96-101.

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

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

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

8. Смелов А.П., Березкин В.И., Богомолова Л.М. Метаморфизм на разных этапах становления Олекминской гранит-зеленокаменной области // Геология и метаморфизм архейских зеленокаменных поясов.

- Петрозаводск. 1988. - С.165-179.

9. Богомолова Л.М., Другова Г.М., ДукВ.Л.. Мирбнюк Е.П., Смелов А.П. Олекминская гранит-зеленокаменная область // Древнейшие породы Алдано-Станового щита / Отв. ред. В. А.Рудник. - Ленинград, 1989. С. 20-28.

10. Богомолова Л.М., Смелов А.П. Тунгурчинский зеленокамен-ный пояс // Древнейшие породы Алдано-Станового щита / Отв. ред. В. А. Рудник. - Ленинград, 1989. С. 84-113.

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

12. Олондинский зеленокаменный пояс /Попов Н.В., Смелов А.П., Добрецов Н.Н., Богомолова Л.М., Картавченко В.Г. - Якутск, 1990. -120 с.

13. Berlozkin' V. I., Bogomolova L.M., KltsulV.I.. Smelov А.Р. Greenstone belts of Aldan Shield // Abstracts of Symposium of the Northwestern Quebec polymetalllc belt. Rouyn-Noranda, 1990.

14. Neymark L. A., KovachV. P., Nemchln A.A.. Morozova I.M., KotovA.B., Vinogradov D.P., Gorochovsky В. M., Ovchlnnlkova G.V., Bogomolova L.M., Smelov A.P. Late Arheaen intrusive complexes In Olekma granite-greenstone terrain (Eastern Siberia): Geochemlcal and isotoplc study//Ext. Abstr. for 3th IAS - Perth, 1990.-P. 59-61.

15. Smelov A.P., Bogomolova L.M. Granulltes of the Olekma granlt-greenstone terraine, Aldan Shield, U.S.S.R.//Composition and Evolution of the high-grade terraines: Abstr. - Sri Canka, 1991. P. 54-55.

16. Ковач В.П., Богомолова Л.М., Смелов А.П., Котов А.Б. Редкоземельные элементы в плагиогранитоидах Усть-Олдонгсинского массива (Олекминская складчатая область Алданского щита) // Геология и геофизика. - 1993. - N2. - С.50-58.

17. Neymark L. A., KovachV.P.. NemchinA.A., Morozova I.M., Kotov А.В., Vinogradov D.P., Gorochovsky В.M., Ovchlnnlkova G.V., Bogomolova L.M., Smelov A.P. Late Arheaen intrusive complexes in Olekma granite-greenstone terrain (Eastern Siberia): Geochemlcal and isotoplc study//Precambr. Research, 1993.