Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Петрология метаморфических пород Воронцовской серии (Воронежский кристаллический масс...)

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Петрология метаморфических пород Воронцовской серии (Воронежский кристаллический масс...)"

»3 я »

Академия наук СССР Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии

На правах рукописи

САВКО Константин Аркадьевич

УДК 552.4iS2.43

ПЕТРОЛОГИЯ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОД ВОРОНЦОВО' ОЙ СЕРИИ (ВОРОНЕЕСКИЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАСС

04.00.00 - петрография, вулканология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 1991

Работа выполнена в Институте геологии рудных месторождений,

петрографии, минералогии и геохимии (ИГШ) АН СССР и-Воронежской геолого-геофизической экспедиции Геолкома РСФСР

Научный руководитель

доктор геолого-минералогических наук С.П.ВДРИЮВСКИИ

Официальные оппоненты: Доктор геолого-минервлогических наук В.Й.Фонарёв (ИЭМ АН СССР Кандидат геолого-минералогических наук А.А.Глаголев (ИГЕМ АН <

Ведущее предприятие: Институт геологии и геохронологии

докембрия АН СССР

Защита состоится 1992 года в /4 часов в

конференцзале ИГЕМ АН СССР на-заседании специализированного учёного совета К.002.ВВ.01 при ИГЕМ АН СССР

Адрес: I090I7, Москва, Старомонетный пер. 35, ИГЕМ АН СССР

С диссертацией можно ознакомиться в. Отделении геологической литературы БЕН АН СССР, Старомонетный пер.35 (ИГШ АН СССР)

Автореферат разослан 991 г.

Учёный секретарь специализированного совета

канд.геол.-мин. наук гОа ЮдинцеЕ С.В.

. ;' '¡аш тд»л :ертаций

Введение

Актуальность проблемы. Проблема эволюции метаморфизма раз-

йТПШых типов пород является одной из главных в современной петрологии. Ее общая каправленнбсть изучена достаточно полно, Однако в Советском Союзе имеется немного зональных метаморфических комплексов детально изученных с использованием пар5генетическо-го анализа минеральных ассоциаций, основы которого разработаны Д.С.Корхинскиы. Практически нет работ по картированию зональности в известково-силикатных метаморфических породах, мало сведений об изменениях парагенезисов минералов в графитсодержащих ме-тапелитах.

..^Иэограда, картируемые по индекс-минералам нуякы для установления границ температурных зон, йпределения фациальных серий и РТ-усговий; выявление проградно-ретроградкых реакций необходимо для интерпретации внутренней зональности минералов, для установления направленности провесов и последовательности метаморфических событий. Поэтому реконструкция истории метаморфизма невозможна без выяснения особенностей изменений парагенезисов и составов минералов в конкретных метаморфических зонах с позиций парагенетического анализа.

В качестве объекта исследования были выбраны метапелиты и ассоциированные с ними известково-силикатные метаосадки ворон-цовской серии в восточной части Воронежского кристаллического массива (ВКМ), претерпевшие £ своей истории полифациалькый метаморфизм умеренных давлений.

Цель и задачи. Целью работы является картирование метаморфической зональности в метапелитах и известково-силикатных мета-садках, детальное изучение и интерпретация минеральных парагенезисов в пределах каждой зоны, определение РТ-параметров метаморфизма. Для этого было необходимо решить следующие задачи: I) установить границы метаморфических зон в метапелитах и известково-силикатных ыетаосадках по появление или исчезновению критических парагенезисов; 2) проследить изменения парагенезисов, составов минералов и их химической зональности с увеличением температуры в пределах каждой метаморфической зоны, а также в ксенолитах метапелитов в интрузивных породах; провести сопоставление границ метаморфических зон в метапелитах и известково-силикатных породах; 3) изучить реакционные структуры про-

гре сошного этапа и интераретировать последовательно сть програди реакция; 4) оценить эволюта РТ-условий метаморфизма.

Метод исследования. Основнш методом исследования является i рагенетический анализ минеральных ассоцшций, разработанный Д.С. жинским, и реконструкция РТ-тренда метаморфизма геотермобарометр; ческим и другими методами.

Фактическая основа работы. В основу работы положены результ! ты полевых и камеральных исследования автора в 1985-1991 годах п; проведении глубинного геологического каритрования востока ВИИ* п исков месторождений сульфидных иедно-никелевых руд' и тематически работ. Был задокументирован керн более 300 скважин, вскрывших до кембрийский фундамент, описано свыпе 5000 шлифов, выполнено ю рентгеноструктурных анализов слвд. Выводы об изменениях составов минералов основаны на более чем 400 точечных микрозондовых анали эов, выполненных во ВСЕГЕИ и ИГЕЫ АН СССР. Широко использовался обширна литературный натерт л.

Научная новизна работы. Виервые для региона проведено детал: ное изучение петрологии метапелитов, где сиена минеральных параг незисов объясняется серией последовательно протекавших прогресса ных метаморфических реакция. Доказано, что в метаморфической зональности отсутствует биоги-говая зона, выделявааяся ранее, и наи более низкотемпературным является метапелиты гранатовой зоны, д та ль но изучена диффузионная зональность гранатов в силлиианит-ко диеритовых гнейсах. Выявлены типы химической зональности ставрол тов в разных метаморфических зонах и температурных ступенях, кот рая интерпретируется как ростовая, контролируемая прогрессивней реакциями. В иусковит-силлиманитовой зоне рассмотрено влияние пр сутствия графита и сульфидов на минеральные парагенезисы. Изучен парагенезисы ксенолитов метапелитов в габброидах, в которых уста новлено, что при прогрессивной замещении биотита гиперстеном и кордиеритом происходил вынос калия и кремнезёма во вмещаодие породы. Показано, что эволюция РТ-условий метаморфизма близка к изобарическому тренду. На основе реакций дегидратации и декарбо-натизации закартирована регионально-метаморфическая зональность в известково-силикатных метаосадках; по их парагенезисам выделены три метаморфические зоны и проведено детальное изучение в них минеральных ассоциаций.

Зацящаемые положения. I) в результате детального петрологиче-жого изучения метапелитов воронцовскоа серии установлено пять метаморфических зон: гранатовая, ставролитовая, ставролит-силлимаии-говая, мусковит-силлиманитовая и силлиианит-калишпат-кордиеритовая. )ни разделяются изоградами, отражатяими прогрессивные метанорфиче-жие реакции, в результате которых происходит смена критических арагенезисов, появление и (или) исчезновение характерных для кая-ЮГ минеральных фаз. РТ-тренд метаморфизма оказался близким с изобарическому: 60-700°С.при Р«=3,0-3,б кбар.

2) Закономерные изменения составов фаз в метапелитах внутри аждой зоны, фиксируемые характером химической зональности минера-гов, обусловлены непрерывными реакциями обменного и смещённого авновесия под влиянием роста температуры. Присутствие дополнитель-;ых компонентов (марганец и кальций в гранате и особенно цинк в ¡тавродите) может сильно расширять поля устойчивых составов этих ¡инералов за пределы температурного интервала стабильности их бычных парагенезисов.

3) В результате изучения ксенолитов метапелитов в габброидах ■становлено, что они подверглись перекристаллизации в более высо-■еилературных условиях, чем предшествуощий региональный метамор-1изм, с образованием парагенезисов, содержащих гиперстен, корди-рит и гранат. Исчезновение в большинстве ксенолитов кварца, а в еакционннх структурах - замещение биотита гиперстеном без ново-браэования ортоклаза, обусловлено десилинацией и выносом калия

з метапелитов при взаимодействии с основным распдавом.

4) В известково-силикатных метаосадках установлен ряд после-.овательных прогрессивных реакций дегидратации и декарбонатиза-ии, на основе которых выявлены роговообманково-цоизитовая и ди-псидовая изограды, разделяющие роговообманково-кальцит-хлорито->ув, роговообманково-цоизитовув и диопсидовув зоны. Первые две юответствуют гранатовой и ставролитовой зонам в метапелитах, (иопсидовая зона отвечает более широкому температурному интер-алу от ставролит-силлиманитовой до силлиыанит-калишпат-кордие-итовой субфаций включительно.

Практическое значение. Результаты исследований использова-ясь и продолжают использоваться при глубинном геологическом кар-ировании востока ВЮ1, при изучении раннепротерозойских осадочно-етаморфических пород воронцовской серии, корреляции их разрезов.

Установление постметаиорфического характера никеленосных норитовых интрузивов, выявление локализации-тел петатитов, перспективных на ряд полезных ископаемых, преимущественно в метапелитах мусковита иллиманитовой зоны, имеет и металлогеническое значение, что отражено в ряде производственных отчётов, г составлении которых автор приникал непосредственное участие, кроме того закартированная зональность в сравнительно редких' известково-силикатных оса-дочно-ие там орфических породах и последовательность сиены пара генезисов, изученных ещё довольно слабо, может использоваться для сравнительного анализа метаморфизма подобных пород в других регионах СССР.

Рубликации и апробация работы. Результаты нссаедований по теме диссертации опубликованы в трёх работах и ещё две находятся в печати. Её основные положения доклада» лясь ж обсуждались ва ж Всесоюзной школе "Структурный анализ кристаллических комплексов в геологическое картированиеи(Киев, 1990). Конференции по НТО ОГО "Центргеология"(п. Софрино, 198$). а такие на ежегодных научных сессиях геологического факультета воронежского госуниверситета (1966-1968).

Объём и структура. Диссертационная работа общим объёмом страниц состоит хз введения, 9 глав, заключения и списка литературы (ИЗ названий), содержи* 1} таблиц и рисунков.

Работа выполнена в Южно-Воронежской-геологоразведочной партии (г. Павловск Воронежской области) Воронежской геолого-геофизической экспедиции ПГО "Дентргеология" и во время заочной аспирантуры в лаборатории метаморфизма и метасоматизма ИГЕМ АН СССР. Автор глубоко благодарен своему руководителю доктору геол.ншн. наук С.П. Кориковскому, которому он обязан становлению своих научных взглядов, за большую помощь и поддержку при выполнении этой работы. Автор такие бдагодарит сотрудников лаборатории метаморфизма и метасоматизма ИГЕУ доктора геол.-мин. наук И.Т. Расс, кандидатов геол.-мин. наук В.О.Герасимова и Е.Б .Курдюкова за обсуждение полученных результатов, постоянные консультации и конструктивную критику. При проведении работ большую помощь оказывали сотрудники Воронежской геолого-геофизической экспедиции А.В,Копейкин, М.В. Копейкина, В.М .Богданов, А.С.Касатов и другие. Большую помощь в оформлении работы ока за ж геолог ЮВГРП Л.Б.Савко. Выполнение

-5r

значительной часта иикрозондовых анализов стало возможнш благодаря помощи сотрудников лаборатории рентгено-спектрального анализа Г.Д.Липатниковой (ВСЕГЕИ) в Т.И.Головановой (ИГЕМ). Всем им автор выражает глубокув признательность.

Принятые сокращения: Ife - альбит, Act - актинолит, альмандин, 0.п- анортит, Clnd-шдалузит, 0.пл - аннит, Bt - биотит, Cat - кальцит, Сh¿ - хлорит, Jor - кордиерит, - диопсид, Gn - гроссуляр, Grt - гранат, 6ph-срафит, Н6 - роговая обманка, Hyp - гиперстен, - ильменит, fifi - калиевый полевой шпат, И* - мусковит, lit - магнетит, Ort -зртоклаз, РНа - фенгит, ?¿2n ~ магиоказ и его "номер, Ро - пирротин, Ргр - пироп, ру - пирит, Q-- кварц, Ram— ромбический анфи-!ол, Sift - силлиманит, 5р - шпинель, .Spn. - сфен, Spd - спессартин, St - ставролит, Zo - цоизит; F«=Fe/(Fe + Ид) , % ат.кол. - общая же-аезистость. цифры при индексах жедазо-магнезиальных минерал)в -к общая железистсть. Относительно железистые, магнезиальные, мар-■анцовистые, кальциевые, глинозёмистые, титанистые и цинковые раз-гости минералов обозначается индексами Fe, Ыд, И п., Са, kl, T¿, Zn Сог"цд' stTef ^М«' ^ ca' 1 мУсхов5гаы» обогащенные феигито-1ыы компонентой, натрием или калием обозначается индексами Thn. fc, К (Háphfl, Ибуа, liiK).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава i. Геологический очерк

Воронежский кристаллический массив (ВКМ) площадьо свыие 500000 представляет собой крупное сравнительно неглубоко погребённое >днятие в структуре докембрийского фундамента Русской платформы, •сточную часть ВКМ занимает Воронцовский иегасинклинорий, имеющий кже иного других названий, которые обычно объединяется термином •сток ВКМ. Это крупная, вытянутая в меридиональном направлении руктура площадьв около 70000 км2, выполнена раннепротерозоисюши таосадками воронцовской серии, прорванными многочисленными интру-[ями от кислого до ультраосновного состава. По характеру магматиз-, тектоники и геофизических полей в пределах востока ВВП было вы-лено три структурно-тектонических зоны: западная - Лосевско-Мамон-ая, центральная - Озерковско-Ииряевская и восточная Елань-Эртиль-ая.

Обзор развития представлений о строения и метаморфизме

пород воронцовской серии Первые сведения о породах воронцовской серии, имевшие описа-

-tJ-

тельный характер, появилась в середине 60-х годов (Весе лов екая, Плаксенко и др. Д9бб). С 70-х годов начинается более углубленно изучение отложений воронцовской серии. В предедх Л5 сев скорая о ской и частично Озерковско-Ширяевской структурно-тектонических была за картирована метаморфическая зональность в мстапе лигах (Л) дев,1972,1977) и выделено 6 субфаций метаморфизма: биотитовая, альмандин-хлорнт-хлэригоидиая, отавролит-хлорит-мусковитовая, ai да луз ит -6 иотит-ыу сковда-ставроляговая, отавролит-силлиманитовая силлиианит-биотитовая с мусковитом, силлиманит-биоткт-ортокАзог а грааат-кордиерят-ортоклвзовая. Параметры метаморфизма оценивались как 350-725°С и 1,5-6,0 нбар. А.В. Ивановы* (1975) проведав изучение графит содержа «к гнейсов в отношении их стратиграфии и вещественного состава.

Выбор объектов для изучения петрологии метаморфических иоро

Для изучения петрологии метао садочных пород воронцовской се и картирования метаморфической зональности были ви5раны два у час Елнь-Зртильский и Мамонско-Подколюдновский. Вьйор первого обусл лев тем, что здесь ранее не проводилось картирование зональности и изучения метаморфических процессов, в пределах Ежнь-Эртильско структурео-тектонической зоны были закартированы гранатовая, ста вролитовая,ставролит-силлиманитовая и мусковит-силлиманитовая soi Условия наиболее высокотемпературной силлимаяит-калюппат-кордиер] товой зоны достигнуты не были. В этом же районе удалось закартир< вать метаморфическую зональность в извеотково-силикатных породах,

В предедах Иамонско-Лодколодаовского участка не установлены наиболее низкотемпературные нетапелиты гранатовой зоны, но присущ вуст самые высоко метаморфизованные породы воронцовской серии -сидлимавит-кордиеритоэые гнейсы. Для полной характеристики зон ме таморфизма, отвечаощим всему диапазону РТ-условий, был вьбран эте район. Хотя в пределах иамонско-Подколодаовского участка и быт эакартировака метаморфическая зональность ( Лебедев,1977) , автор счёл необходимым провести её ревизио на более высоком качественно тровне изучения минеральных парагенезисов с применением микрозон-дового анализа.

Глава 2. Гранатовая зона

В метаморфической зональности наиболее низкотемпературными я ляотся метаосадки гранатовой зоны. Её нижняя граница, где желези-

эистость раннего граната 98-100^, не установлена, ¿то объясняется не только РТ-условиями, но и большой редкостью граната в парагенезисах. В пета пелитах устойчив парагенезис Btse_íp+ ChtSl*Mt*C¡¿ * а. ' Такой состав минералов указывает, что ыетаосадки является средне-железистыми и образование в них граната на низких ступенях метаморфизма невозможно. Так как в породах отсутствует чистый альмандин и железистый хлорит, появление граната происходило за счёт реакции разложения среднежелезистого хлорита с кварцем:

Chi * MiPhn + а * Grt * 3t * H¡0 ÍI).

Следствием её является увеличение магнезиальности хлорита и уменыпё-ние фенгитовости мусковита, такие же изменения составов минералов должны происходить при реакции:

MiPhn, Che ßt * Mi Phn<* Cht4 + Mt * H*° ' в результате которой также возрастает гяинозёмистость биотита в парагенезисе At' Cht! * Aápfa* GS , что подтверждается высоким с<ь держанием истонитовой молекулы в биотитах гранатовой зоны.

К проблеме выделения биотитовой зоны

Пангенезис ñt ♦ Снг - без граната стабилен не толь-

ко в высокотемпературной части 6иотктовоя субфации, но я в гранато-юя зоне <Кориковсдий,1979), если отсутствуют высокожелеэистые по-)0ды. Эта возможность не учитывалась для вороицовсХой серия, в ко-•орой по наличие данного парагенезиса выделялась биотатомя зона Лебедев,1977, СавкоД9Е8). При дальнейшем изучении низкотемпера-урных пород в пределах востока BIQI было подтверждено, что неоют-я на отсутствие в них граната, они должны быть отнесены к грана-овой, а не биотитовой зоне. Об этом свидетельствует следующие дан-ые: (I) в метапелитах не встречается обнчный для биотитовой зоны арагенезис Chi а ; (2) в биотитовой субфации хлорит и

усковит значительно преобладают над биотитом (Кориковский,1979), в воронцовской серии наоборот; (3) проанализированные биотиты зляются весьма глинозёмистыми - содержат 78-66# истонитовой' молвила, что типично именно для гранатовой зона. На графике в коордк-1тах А^щ - Ti они образуют поле составов, которое даже не покрывается с областью составов биотитов биотитовой субфации из >угих метаморфических комплексов (Kor¿кодаку ei а?.,1969); (4) би-•иты из наиболее низкотемпературных парагенезисов воронцовской рии содержат 1,4-2,0 вес./ TtOg» 0 выпе, чем в типичных биоти-х из ассоциаций биотитовой зоны; (5) в известково-силикатных

метаосадках Воронцовексй серии не обнаружены ассоциации с безгл нозёмис-ыми актинолитаыи, соответствующие по РТ-условияи биотит зоне в метапелитах.

Глава 3. Ставролитовая зона

Ставролитовая зона картируется по первому появлению ставро та в метапелитах. Появление и рост ставролита сопровождается ра ложением хлорита вследствие реакции:

Ms + Grt * см - Sí * st * а * нго (з)

Присутствие в гранате значительных количеств НпО и cao делают сложнш расчёт этой реакции, протекающей в некотором интервале : и Т. Частичная резорбция гранатов в ходе этой реакции подтвержд ется наличием у некоторых кристаллов обратной зональности, а та же иногда окаймлением их биотитом.Оставциеоя хлориты становятся более магнезиальные. Одновременно с разложением части гранатов происходит другая реакция образования ставролита:

Cht * ms * st + 6t + а. * нго (4)

которая сопровождается также увеличением магнезиальности хлорит: Разложение хлоритов с железистостьо 40-55# предполагает, что об; эущиеся при этом ставролиты будут относительно магнезиальными. Этот процесс описывается реакцией:

Мб = * ÜhtMg &¿Ms + Gr-t * нгО С 5)

Если учитывать наблюдаемое увеличение содержания парагонитовоа молекулы в мусковите, то получил:

СМжЯс. ' 4 Сл^^ i- Г Cr-t *■ Mi^ , А'гО (б)

С дальнейшим увеличением температуры происходит нарастание желз-зистости ставролитов с изменением состава гранэтов, как предлаге лось Гидотти (1974):

SÍM¡. r, '<" Grt * Ms * ¿V^-- Stfe " ¿К».-* * ¿ó, - * '

Повшение температуры увеличивает интенсивность обменных реакциС

Об увеличении желеэистости ставролитов при приближении к BepxHeí границе ставролитовой зоны свидетельствует их химическая зональность - повшение желеэистости от центров к краям кристаллов. Зс нальность ставролитов по Ы§0 и FeO интерпретируется как ростова* (Савко,1990) и контролируется прогрессивными метаморфическими ре акциями при отсутствии внутрикристаллической диффузии.

Наиболее магнезиальные ставролиты с железистостьо не более сосуществуют с хлоритом. Однако с повшением температуры эта

ассоцщция становится неустойчивой и замещается парагенезисом ót+Gn<f. В изученных метапелитах в ставролитовой зоне отмечаются две основные ассоциации: £t * St 6rt * Cht и 8c r se * 6ft * Cht <■ ana. Стабильность граната в них обусловлена высоким содежаниеи марганца. Первая ассоциация тривариантна, вторая дивариантна. Такие дивариантные ассоциации являются изограднми в результате реакции:

st * ш + Mi * 4t * tiad * a + k2q с 9).

Глава Ставролит-силлиманитовая зона

Нижней границей отавролит-силлиманитовой зоны является первое появление силлиманита, одновременное с разложением последних хлоритов: st * сна. * mí - ñt * sue t a + нго do). Когда исчезает последние хлориты или в породах болзе железистого состава, где они распадаются задолго до появления силлиманита, будет происходить реакция:

st + а + Мб - st <■ sue * Grt * нго Си).

В нижней части ставролит-силлиманитовой зоны ставролиты имеют максима льнув желвзистость (до 96$), которая резко возрастает вследствие реакции: StMf.Je t Atfl -- * ñtff * Me * С12). Повышенная марганцовистость граната стабилизирует парагенезис St г Grt + Site .

С увеличением температуры и переходом к верхней ступени ста-вролит-силлиманитовой зоны изменяется характер зональности ставролитов - происходит снижение их железистости. Этот процесс подтверждается информацией, полученной при детальном изучении распределения компонентов в ставролите: в центральной части набладается по-вшениз железистости, в промежуточной зоне оно прекращается и к краг зерна происходит её резкое снижение с одновременным увеличением магнеэиальности. Описашгая сложная зональность ставролига\ объясняется тем, что на нижней ступени ставрод1т-силлиманитовой\ зоны в результате реакции (12) наблодается нарастание его железистости, но с переходом к верхней ступени начинается обратный процесс её снижения. Это обусловлено тем, что в высокотемпературной Фсти ставролит-силлшанитовой зоны полностью неустойчивы железистые ставролиты и вместо них стабилен парагенезис Grt + St&\

5tJt, < U -- .Stf Grt $L¿e г Я;о (13) .

Глава 5. Мусковит-силлшманктовая зона

Нижней границей мусковит-силлиманитовой зоны является полное

исчезновение из парагенезисов ставролита. Основнда изменением сос ва минеральных фаз, сосуществующих в пределах мусковит-силлиманит« вой зоны, является резкое снижение натриевости мусковитов вследствие реакции: ЛлМл„к * £ = Sitt + MiK * Q6 ♦ н.ги (14).

В породах, содержащих достаточно много графита отмечается большое количество сульфидов (пирротина, пирита) и намного меньше окислов (ильменита). Сульфиды и силикаты образует равновесные асс< цнации и характерные структуры. Отмечаются выделения сульфидов в мусковите яри поорастанин его силлиманитом. Биотит становится бол* магнезиальнш в присутствии сульфидов. Эти особенности объясняются сульфидно-силикатными реакциями ( Guidotti ,1970). Учигавая лреобла дание среди сульфидов пирротина над пиритом, в графитсодержащих метапелитах мусковит-силлимавитовой зоны происходила реакция: йпп (seit) * SM + г $г + УгС* Р<, + гРо * Mi +4 ■* УгСОг (15)

Глава 6. С и длина н ит -ка лишпа т-кордиеритовая зона

С увеличением температуры в верхней части мусковит-силлимани-товой зоны происходит разложение мусковитов, вследствие хорошо изу ченной реакции (Кориковский,1973, Е-гала, Guidotti ,1966) :

Ura т а = ли * Site * нго аб).

Но так как за силлшанит-калитпатовой изоградой нередко отмечается появление ретроградного мусковита, эту изоградную реакцию практически трудно картировать. Однако эту зону можно определять по косвенному критерии. Так при давлениях 3,0-3,5 кбар линии реакций (16, и Siti 3t t а - Cor * Kfi * кг0 (17)

на ?т-Диаграмме сближаются. Следовательно, силлиманит-калишпат-кордиеритовую зону можно определять по появлению кордиерит-калишда-тового парагенезиса. Вследствие реакции (17) образуются каймы кор-диерита между силлиманитом и биотитом. В отсутствие непосредственн< в месте реакции кварца образуются кордиерит-шпинелевые каймы. Интересно, что иногда шпинель в кордиерите обогащена цинком (ZnO>5f). Это объясняется теп, что ассоциация Cor * SiU * Sp2n образуется непосредственно при разложении цинковых ставролитов в результате реакции: stla = Sctf * Cor * SpZn + нго (16).

С дальнейшим ростом температуры происходит увеличение иагне-зиальности гранатов: GrtTe * Sili - fit = ^ + Hf* * Яг0 (19). В результате рзакции Grt + Seit + а - Cor (20)

вокруг граната образуются кордиеритовые или в отсутствии кварца

-и-

кордиерит-шпинелзвые каймы. Интересна находка в одной образце цинковых ставролитов, окружённых андалузит-силлиманит-шпинелевыми каймами. Эти ставролиты обнаруживают зональность, аналогичную зональности ставролитов у изограды их исчезновения: увеличение содержаний магния и цинка и уменьшение железа от центров к краям кристаллов, го есть указывающая на их прогрессивное разложение. Это подтверждается тем, что более мелкие ставролиты менее железистые, чем более крупные. Гак как в образце отсутствует кордиерит и кварц, реакционные структуры разложения ставролита нельзя объяснить реакцией (18) или 0. + &гО . Присутствие в сростках с андалузитом, силлиманитом и цицксодержащей шпинелью биотита указывает, что в реакции участвовал мусковит:

+ м* * а - апа(бие) * вс * $р2п + к, о (21). Эта реакция не бы® полностью реализована из-за того, что мусковит, по-видимому,разложился раньше, чем цинковой ставролит, что обеспечило сохранность ставролита до более высоких температур. Глва 7. Петрология ксенолитов метаяелитов в постметаморфических габброноритах и диоритах Особенностью изученных ксенолитов метапелитов в габброноритах является отсутствие кварца в половине их, а в оставшихся он присутствует в небольших количествах, хотя в окружающих интрузию металелитах он всегда в избытке. Это, по-видимому, объясняется де-силикацией ксенолитов умещающим расплавом основного состава, который по сравнению с метапелитами недосыцен кремнезёмом.

При термальном воздействии магматического расплава в ксзноли-тах протекали прогрессивные метаморфические реакции. 3 образце 6636/491,3 гранат в центре содержит включения силлиманита и шпинели, которые можно интерпретировать как результат реакции:

■ & -- вН + 5р у + м,и (22)

В образце 6674/311,2 круликй кристалл кордиерита содержит включения ставролита и шпинели, поэтому предполагается, что имела место реакция: Л = Сог $р + * мгО (23).

Интересно, что реакция (22) не отмечалась в регионально-метаиорфи-зованных породах, а (23) если и имела место, то включения ставролита в кордиерите никогда не обнарукивались. Сохранность ставролт-та обусловлена быстрым остдаанием расплава, в результате чего разложение ставролита не доходит до конца.

-и-

Каймы кордиерита вокруг граната связаны с уже ранее упоминавшейся реакцией (20). В ксенолитах очень редко присутствует силлюе нит, обычно эанлочённый в кордиерите, что является результатом этой же реакции, которая с уменьшением давления смещается вправо (Перчук,1973).

Несмотря на то, что гиперстен почти всегда присутствует в ксе нолитах, объяснить его образование сложно. С одной стороны, в отсутствии калиевого полевого шпата его образование могло бы происходить за счёт ромбического ауфибола, как предполагалось С.П. Ко-риковским (1979) для метапелитов недосыщенных калием. Однако признаки этой реакции нигде не отнеслись, а ромбический амфибол встречается только как ретроградный минерал, замещающий гиперстен. С другой стороны совершенно очевидно замещение биотита гиперсте-ном, которое не сопровождается образованием ортоклаза. Следователь но, реакция замещения биотита гиперстеном и кордиеритом происходит с выносом калия во вмещающие породы:

6t + а = Мур у Сиг * + НгО (24).

Для ксенолктов в диоритах не характерен вынос &02 и К^О, так как химический состав метапелитов примерно соответствует дио-риту-гранодиориту. Минеральные изменения ксенолитов метапелитов при термальном воздействии диоритового расплава не так велики п,о следующим причинам: температура диоритового расплава ниже, чем габбу,юидного, а окружающие диоритовый массив метапелитьг метаыор-физованы в условиях иусковит-силлиыанитовой зоны, следовательно, перепад температур был не таким большим.

Анализ парагенезисов ксенолитов в диоритах показал, что вследствие термального воздействия, в них появились кордиерит и калиевый полевой шпат, которые отсутствуют во вмещающих интрузию метапелитах. Следовательно, в ксенолитах образовались парагенези-сы силлиманит-калишпат-кордиеритовой зоны.

Глава 8. Зональность иэвестково-оиликатных метаосадочных пород воронцовской серии

В пределах Едань-Зртильской зоны в тесно ассоциированных с ыетапелитами известково-силикатных метаосадочных породах также установлена прогрессивная метаморфическая зональность, Закартиро-ванц роговообманково-цоизитовая и даопсидовая изограды, разделяющие роговообманхово-нальцлт-хлоритоБую, роговообманково-цоизито-

-13-

ю и дяопсидовую зоны в интервале температур 460°С пр:; Р^ =3,0-6 кбар. Первые две соответствуют гранатовой и ставролитов ой зои, ранее закарткрованныи в метапелитах. ¿иопсидовая зона имеет лее широкий диапазон температур: от сгавролит-силлиманитовой до ллиманит-яалипгпат-кардиеритовол субфадий вклпчительно..

РоговообиЗЕПСово-кальцкт-хяоритовая: зона. Нижняя граница зоны где не бшза закартирована, на, пп-видимацу, первое ко явление ро-вой обыанки происходило вследствие реакции:

¿?г/ * Ckt * c7¿ -- R5 + нгО (25} .

гинолит и роговая обнанна вродолжает сосуществовать л парадах,, реакция (25} по её завершении делает невозможной устойчивость рагенезиса аетшолита с тслш плагиоклаз oír. £ далвнейпгии:. роста«: ш ера туры расширяется стабильность роговой обиашпг» становится лве кальциевш плагиоклаз:

СМ * Caí * О. * РГаь< s * * * Щ. С26} _

к как состав роговой обманет находятся в тетраэдре Ca-^cjTe.}--rh над плоскостью диаграммы Ca-Gi9,Fe¡)-Af » реакция С26} не приг-пит к полному исчезновению какой-дгбо из фаз. ^

Роговообианково-цоизитовая зона. Многие авторы (Ferry,i576, ifitt Д973 и др.) связывали первое появление цоизита с реакцией:

ün + Ccf * НгО - 2о f СОг (27),

г протекания которой слева направо необходимо очень большое со-зжание воды в меж зерновом флюиде. Петрографические данные позво-1И предложить другую реакцию:

Ché * Cae + а + Pe * ян * z¡> + я2о - co¿ (28).

зуществование цоизита колорита нигде не отмечалось в этой зоне искдвчением единичных изолированных реликтов хлорита в цоизите. результате реакции (28) полностью исчезает хлорит и впервые подается парагенезис HS-rZo . Почти одновременно с ней начинает-разложение парагенезиса биотита с кальцитом:

ñt 1- Caí *■ а -- Н8 + Xfs НгО * СОг (29).

Первое появление гроссу ляр-альмандинового граната в известко--силикатных породах воронцовской серии происходит в роговообман-ю-цоиэитовой зоне. Петрографические данные: постоянная ассоцш-I роговой обманки с гранатом и увеличение её глинозёмистости, течения цоизита в гранате, уменьшение количества к исчезновение >тита в роговообманково-цоизитовой зоне предподагаЪт наиболее юятной реакцию: Rt + Zo = Grt hs J<fi * h¿a (30).

1иопсидовая зона. Изоградом появления диопсида в породах является реакция: Get * Ccf * а = * Нго + саг (31). Если породы содержат плагиоклаз, то в них устойчива роговая обман ка, а не актинолит,- и поэтому необходимо образование дополнительной фазы, содержащей A^Oj. Такими фазами являются плагиоклаз и цоизит: кб * Ссе * а * z>¿ - РеСй * я ¿о * сог (32) или Н6 - Coi * а = 3V + Zo * Ре * h¿o т сиг (зз). 3 результате этих реакций может не происходить образование новых плагиоклазов, а идёт нарастание основности уже ранее существующих

Глава 9. РТ-условия метаморфизма

РТ-условия метаморфизма метапелитов воронцовской серии определялись с помощью петрогенетических сеток (Кориковский,1979, Spear, CKeney,I989) и геотермобарометрии. Для оценки температурного режима использовались гранат-биотитовые термометры Л.Л.Перчу-ка (IS56) , Ферри и Спира (1976) и Томпсона (197О» а Для наиболее высоко метаморфизованных пород гранат-кордиеритовые термометры Л.Л.Перчука и И.В.Лаврентьевой (19£3) .Томпсона (IS76), Ходдэвэя и Ли (1977), а также кордиерит-шпинелевый Фильцоифа (1983). Для оценок давления применялись гранат-пдагиокдазовый (Аранович, Под-лесский ,1980) и гранат-кордаерит-силлшанит-кварцевый (Перчук и др.,1987) геобарометры. Были получены следующие значения температур для выделенных метаморфических зон: гранатовая - 460-490°С., ставролнтовая - 490-530°С, ставролит-силлиманитовая- 530-560°С, мусковит-си ллиыанитовая - 560-600°С и силлиманит-калишпат-корди-еритсвая - 600-700°С. РТ-тренд оказался близок к изобарическому с интервалом температур от 460 до 700°С при Робщ=3,0-3,6 кбар.

Заклячение

Результаты проведённых исследований свбдятся к следующим выводам:

1. При изучении петрологии метапелитов установлено пять метаморфических зон: гранатовая ставролотовая, ставролит-силлиманитовая ыусковит-силлиманитовая. силлиманит-калшпат-кордиеритовая. Они разделяются изоградаии, отражающими метаморфические реакции, в результате которых происходит смена критических парагенезисов, появление и (или) исчезновение характерных для каждой зоны минеральных фаз. ' ^

2. Закономерные изменения составов фаз в метапелитах внутри каж-

-15-

дой зоны, фиксируемые характером химической зональности минералов, обусловлены непрерывными реакциями^смещённого и обменного равновесия под влиянием роста температур^,--1

3. Лучение ксено'литов метапелитов в габброидах показало, что они подверглись перекристаллизации в условиях более высокотемпературных , чем предшествующий региональный метаморфизм. Отсутстьие в большинстве ксенолитов кварца, а в реакционных структурах замещения биотита гиперстеном и кордиеритом ортоклаза, обусловлено ¡«х десилинацией и деалкализацией основнш расплавом. ц. в известково-силикатных породах установлен ряд последовательных реакций дегидратации и декарбонатизации, на основе которьк выявлены роговообманково-цоизитовая и диопсидовая изограды, разделяющие роговообманково-кальциг-хлоритовув, роговообианково-цоизйтовую и диопсидовую-зоны. Первые дбз соответствуют гранатовой и ставроли-товой зонам в м'етапелитах. диопсидовая зона отвечает более широкому температурному интервалу от ставролит-силлманитовой до силли-манит-калишпат-кордиеритовой субфацйй включительно.

Список работ по теме диссертации

1. Савко к.А. Региональный метаморфизм и металлогения юго-восточной части Воронежского кристаллического массива. Сов.геология, 1988, Л 10, с.63-85.

2. Савко К.А. Картирование структурно-метаморфической зональности раннепротерозойских метапелитов в пределах Елвнь-Эртильской тектоио-магиатической зоны (юго-восток воронежского кристаллического массива). В кн. Структурный анализ кристаллических комплексов и геологическое картирование. Тез. докл. Ш Всесоюзной школы. 4.2, Киев, 1990, с.75-77.

3. Савко к.А. Зональность минералов и прогрессивные метаморфические реакции в среднетемпературных метапелитах воронцовской серии (Воронежский кристаллический массив). Изв. АН СОЗР, сер. геологическая, 1990, Ж1,с.79-87.

ц. Савко К.А. Зональность известково-силикатных метаморфических пород воронцовской серии востока Воронежского кристаллического массива. Изв. АН СССР, сер. геол., 1992, Я, в печати. 5. Савко к.А. Петрология ксенолитов метапелитов в йостметаморфи-ческих габброноритах и диоритах востока воронежского кристаллического массива. Изв'. АН СССР, сер.геол., в печати.