Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Петрология плиоценовых гранитоидов коллизионного типа Большоко Кавказа

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Петрология плиоценовых гранитоидов коллизионного типа Большоко Кавказа"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ. ПЕТРОГРАФИИ, МИНЕРАЛОГИИ И ГЕОХИМИИ

На правах рукописи

БОГИНА Мария Михайловна

УДК 552. II :552.3П

ПЕТРОЛОГИЯ ПЛИОЦЕНОВЫХ ГРАНИТОИДОВ КОЛЛИЗИОННОГО ТИПА БОЛЬШОГО КАВКАЗА

Специальность 04.00.08 - петрография и вулканология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогическнх наук

Москва, 1994 г.

Работа выполнена в Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии н геохимии РАН

Научные руководитеяи-

академик О.А.Богатихов кандидат геолого-минералогических наук А.Г.Гурбанов

Официальные оппоненты-

доктор геолого-мииералогических наук В.В.Ярмолюк (ИГЕМ РАН) доктор геолого-минералогических наук В.ВЛяховнч (ИЛС РАН)

Ведущая организация

МГУ, геологический факультет, кафедра петрологии

Защита состоится "¿У" 199 часов

на заседании специализированного ученого совета К. 002. 88.01 при ИГЕМ РАН по адресу: 109017, Москва, Старомонетный пер., 35

С диссертацией можно ознакомиться в Отделении геологической литературы БЕН ГАН, Старомонетный пер.,35

Автореферат разослан"

1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат геол.-мин. наук

С.В.Юдинцев

}

Введение

Актуальность исследований. Расшифровка тектонических и петрогенетическнх процессов равных геодинамических обстановок является ключевой проблемой при понимании условий формирования современной континентальной коры Земли. Одним из важных путей разработки этой проблемы служит реконструкция петрологических характеристик магматических пород, которые, наряду с геофизическими данными, несут информацию об особенностях строения и состава глубинных частей земной коры. Однако этот, несомненно перспективный, путь исследований осложняется многообразием петрогенетическнх факторов магмообразования. Наиболее четко это проявлено в коллизионных структурах, развитие которых включает столкновение плит, поддвиганне одной плиты под другую, а также последующее горообразование и утолщение континентальной коры. Это определяет разнообразие механизмов, источников и условий генерации магм и частичное перекрытие петрогеохнмических параметров пород, сформированных в условиях коллизионных и других геодинамических обстановок (островных дуг, активных континентальных окраин). Настоящая работа посвящена выявлению характерных петрологических особенностей магматических пород коллизионной обстановки Большого Кавказа.

Обьекты исследовании. Диссертация основана на материалах по изучению гранитоидов 'Зльджурз «некого, Сангутидонского и Теплинского массивов Большого Кавказа, выбор которых в качестве объекта исследований обусловлен тем, что имеются надежные данные о их пространственной и временной взаимосвязи с коллизионной обстановкой. Все три массива располагаются в осевой зоне Транскавказского поперечного поднятия, формирование которого началось в позднем миоцене при закрытии Тетиса и столкновении Аравийской и Евразнатской континентальных плит, сближающихся и до настоящего времени. Временная взаимосвязь процессов формирования зоны коллизии и становления этих граннтовдных массивов подтверждается ралиоло! ическими датировками последних. Все три массива доступны для де -талыюго геологического исследования и опробования вследствие их хорошей обнаженности и. в дополнение для Чльджуртииского массива, детальной разбуренности скважинами. Массивы изучались в различных аспектах, однако работы по комплексному геолого-нефографнческому, минералогическому, лефогеохимнческому н изотопному изучению нами были выполнены впервые.

|^.ии!;.1алач^1!сслол'1ваншь Цель исследований - установление условий формирования плиоценовых коллизионных гранигоилов Большой) Кавказа. Для лого решались следующие задачи:

- на основании геолого-петрографических, летрогеохимических и изотопных исследований выявление источников и условий образования исходных для гранитоидов

расплавов;

-детальные геологическое и петрографо-минералогическое исследования для реконструкции условий становления гранитои&ных массивов',

- сравнение вещественных и петрогенетических характеристик коллизионных гранитоидов Большого Кавказа и других регионов, выявление черт сходства, различий и тектоническая интерпретация полученных данных;

- установление характера рудной специализации изученных гранитоидов;

Фактический материал и методы исследования, В основу диссертации положены материалы, собранные диссертантом за полевые сезоны 1990 и 1991 гг на Большом Кавказе, а также коллекция каменного материала, отобранная из керна глубокой четырехкиломегровой скважины СГ-1 и скважин 1500, 1501 , пройденных через Эльджуртинскнй массив ниже уровня р.Баксан. Керн был предоставлен ГППП "Недра", ПГО "Севкавгеология".

Лабораторные исследования включали: 1)мнкроскопическое изучение шлифов (около 500 шт.); 2) определение содержаний летрогенных и малых элементов в ПО образцах весовым и рснтгеиофлюоресцентиым методами (ИГЕМ РАН, Бронницкая геолого-геохимическая экспедиция ИМГГЭ, Институт геохимии и литосферы Университета г.Гизен, Германия); 3) определение содержания редкоземельных элементов (РЗЭ) с 40 образцах инструментальным нейтронио-активационным методом в ИГЕМ РАН ; 4) исследование состава породообразующих и акцессорных минералов (150 анализов) на мнкрозонде "Cameca" SX-50 ("Гинцветмет"); 5) определение изотопного состава кислорода б'^О по валовым пробам и мономинеральным фракциям (25 анализов) (Калифорнийский технологический институт); 6) определение ^Sr/^Sr в породе (2 анализа) (НМГРЭ) ; 7) минералогический анализ 10 проб (ИЛС РАН); 9) обработка полученных данных на ЭВМ с помощью различных петрологических программ;

Научная новизна. В результате проведенных исследований:

- впервые доказана принадлежность изученных массивов к двум разным комплексам, имевшим различную историю формирования и становления;

• реконструированы источники и условия генерации исходных расплавов шля изученных гранитоидов. '

- выявлены условия кристаллизации гранитоидов Эльджуртииского и Сангутидонс-кого комплексов.

- выявлен характер металлогенической специализации и оценена рудная перспективность плиоценовых коллизионных гранитоидов Большого Кавказа;

Практическая значимость. Результаты рабе п,| могу г быть использованы нрц изучении вертикальной неоднородности в гранитондных массивах, а также при оценке потенциальной рудоиосности аналогичных объектов и при проектировании поисковых работ на Си, Мо.

Основные защищаемые положения,

1. Показано принципиальное петрогеохимическое н изотопное различие двух плиоценовых гранитондных комплексов коллизионного типа Большого Кавказа: Эльджуртинского и Сангутидонского. Они характеризуются различными уровнями содержания ЫЬ, Та, НЬ, Бг, разными спектрами РЗЭ и разными значениями 87дг/86дг> что, очевидно, связано с различным петрогенезнсом исходных расплавов к разным флюидным режимом при их становлении. Эльджуртннский комплекс представлен гранитами, образовавшимися при кристаллизационном дифференциации трахнанде-знбазапьтового расплава с удалением амфибол-плагноклаз-ортопироксенового куму-лата, что соответствует глубинам около 16км. Сашугпдонскнн комплекс, представлен преимущественно гранодиоритами и трондьемитамн, исходные расплавы которых генерировались при частичном плавлении базальтового субстрата в равновесии с гранат-амфибол-плагноклазовым реститом, что соответствует глубине формирования около 40км. Выявленные различия между комплексами этих граннтондов, возможно, связаны с их расположением в разных блоках коллизионной структуры.

2. На основании детального петрографического и иетрогеохнмического исследования керна эльджуртинского гранита в пределах его I фазы (на глубине от 300 до 3835м ниже уровня р.Баксан) выделено 3 петротнпа, имеющие индивидуальные петрографические и геохимические особенности, что может бьпь связано с дискретным поступлением отдельных порций расплава в интрузивную камеру.

3. Установлено, что изученные плиоценовые гранитонды Большого Кавказа по сбоим петрогеохимнчеекчк! характеристикам ближе все!о к типичным коаттюи-ным гранитоидам альпийского типа, что соответствует современным тектоническим построениям для данного региона. В целом для граннтондов альпийского тина характерны следующие особенности: отсутствие мусковита и высоко! лижлемисгых минералов, высокие значения содержаний 2г, Эг, НГ, V и Т||Д1, К/КЬ ошошешш, а также пониженные значения содержания Та и отношении Та/М>, (Щ/л и ^^/Кб^

4. Показано, что гранитонды Сангутидонского комплекс.! ягшякися 1101 Унциально рудоносными на Си-норфировый тип оруденения.

Па основании новых данных (геохимическое изучение порол н минер пмв, количественный анализ акцессорных минералов по чешрехкшшмефпвпму разрезу) подтверждено, что гранитонды Эльлжурппкко!о комимекса не миияшнь руашеи •

рнрующей системой для промышленного \V-Mo оруденения Тырныаузского месторождения.

Апробация работы. Результаты работы докладывались па Всесоюзной конференции "Геохимия магматических пород" (ГЕОХИ, 1991 и 1993гг.), совещании по локальным методам исследований (Суздаль, 1993 г.), заседании лаборатории и ученого совета ИГГМ РАН.

Публикации. Содержание диссертации изложено в 5 печатных работах и I. институтском отчете.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения общим объемом 238 страниц, Включая 32 таблицы и 43 рисунка. Список литературы включает 132 наименования.

Работа выполнена в ИГЕМ РАН в соответствии с планом МИР по проекту "Магмат.пм в формировании земной коры" под руководством академика РАН О.А.Богатикова и к.г-^ н. А.Г.Г'урбанова. Полевые исследования проводились на Эльджуртинском, Сангутидонском и Теплинском массивах (Северный Кавказ) совместно с А.Г.Гурбановым. При обсуждении результатов исследовании с И.С.Кра-енвекой, Е.В.Петрей, А.В.Самсоновым, А.А.Носовой, А.Я.Докучаевым и С.Н.Бубновым автор получил ряд ценных советов и конструктивных замечаний. Большой объем аналитических исследований пород выполнен С.А.Горбачевой, И.Б.Никитиной, А.Л.Керзиным, Г.Е.Калснчук, А.И.Цепиным, А.Г.Гурбановым, А.З.Журавлевым, Т.Амсонстом, Ю.Хессом.

Автор выражает всем им глубокую и искреннюю благодарность.

Глава I. Геология и тектоника Большого Кавказа.

Плиоценовые гранитоиды Большого Кавказа расположены в пределах высокогорной части Главного Кавказского хребта, где обнажаются догерцннские, гер-шпекне и альпийские комплексы.

В поздиеальпийског время на территории Кавказа, в пределах Транскавказского поперечного поднятия проявился мощный магматизм. Образование Транскавказского поперечного"(К)днятия в последние годы связывается с процессом коллизии Аравийской и Еяразиатской плит, который начался в позднем миоцене и продолжа-егся в настоящее время. Позднеальпийская история Кавказа с точки зрения мобилиз-ма рассмофена в работах В.Е.Хаина, Ш.А.Адамия, И.П.Гамкрелидзе, Е.Е.Милаио-пекпго, Н В.Короновского, Л.М.Распветаева и других исследователей. Кратко ее можно иррлстявн.ь следующим образом: в позднем миоцене вдоль зон субдукции поглощаются ''оследине реликты океанической коры Тегиса и происходит столкновение Лряпнйгрой плиты с южной окраиной Евразии. На настоящий момент копти-

ментальная коллизия характеризуется дрнфтои к северу Аравийской ллнш, и ра>-движеннем к западу - Турецкой н к востоку - Иранской плит.

То, что Транскаоказское поперечное поднятие является коллизионной структурой, подтверждается следующими фактами. Во-лерсых: фншен-трековое датирование апатита , с помощью которого был определен возраст аплифта, и уточнена западная граница коллизионной структуры (Kral, Gurbanov, 1991), показала, что в пределах этой структуры отмечается более молодой аплифт (2-8 млн.лет), чем за ее пределами (14-33 млн.лет). Во-вторых, палеогеографические реконструкции свидетельствуют о том, что эта структура по-настояшему существовала начиная с позднего миоцена, т.е. с начала коллизии (Ханн, 1982). И, наконец, данные акустического телевизионного каротажа (BHTV) по стволу скважины в эльджуртинском граните показали наличие современной деформации в направлении с Ю-Ю1 на С-СВ.

На территории Большого Кавказа новейший магматизм представлен лавами Эльбруса и Казбека, туфами Чегемской кальдеры, лакколитами Кавказских минеральных вод трахнриолитового состава, а также гранитоцдамн Эльджуртннского, Сангутндонстого, Теплинского и других более мелких массивов. Следует отметить, что время проявления этого магматизма, имеющего возраст от I до 8 млн. лет, четко совпадает с главнейшими тектоническими фазами позднеалышйского этапа. Таким образом, можно сделать следующий вывод: приуроченность позднекайиозойскнх магматитов Большого Кавказа к Транскавказскому поперечному поднятию - структуре коллизионного типа - синхронность проявления магматизма с началом процесса коллизии позволяет отнести все эти образования к коллизионным.

Глава 2. Плиоценовые грянитонды Большого Кавказа.

2Л.Эльджурпшскнй комплекс.

Эльджуртннскнй массив расположен'в восточной части Пшекиш-Тырныаузс-кой шовной зоны, среди осадочных отложений карбона, юры и метаморфических пород палеозойского н допалеозойского возраста. Его становление происходило в интервале 2,4-1,2 мли.лет (Hess, 1979).

В плане массив имеет эллипсоидальную форму и значшельиую протяженность на глубину (до 4 км поданным бурения). Большая часть массива сложена первой фазой, представленной биотиговыми гранитами. Это крупнозернистые породы с пор-фнровндной структурой. Последняя обусловлена наличием крупных кристаллов КПШ - размером до 5см, плагиоклаза - около 1см, кварца - 0,5- 1,0см. Осноеьач масса сложена средне- и мелкозернистым агрегатом (от 1-5мм до <1мм) бнопп-кварц полевошпатового состава. На глубине 3835м ниже уровня р.Баксан по резкому, нщрузн-вному контакту, они сменяются II фазой, представленной более леНкчсрикич^ш

биотит-мусковитовыми гранитами. Последние имеют порфпровидную структуру с единичными вкрапленниками полевых шпатов, размером до 2 см. Основная масса сложена в основном кварцем и полевыми шпатами, с размерами зерен 0,1-5мм..

Детальное макроскопическое изучение керна вертикального, почти 4-х километрового разреза ниже уровня р.Баксаи показало, что в пределах I фазы массива выделяется III интервала, которые сложены гранитами, различающимися между собой внешним обликом, структурой, которые мы выделяем как петротипы. I петротип ( в интервале от кровли массива до глубины 1850м) представлен резкопорфировид-ным крупнозернистым гранитом (количество порфировых выделений 40-50%) с крупными выделениями кварца и неравномерно распределенными чешуйками биотита. II петротип (интервал 2100-3200м) предстазле : серым среднезерннстым редко-порфи-ровидным гранитом (количество порфировых выделении 25-35%) с равномерным распределением биотита. В интервале 3200-3835м выделяется III петротип, представленный резкопорфировидным гранитом, похожим на гранит I петротипа, с большим количеством очень крупных порфировых выделений полевых шпатов.

Петрографо-минералогнчсская характеристика. Граниты I фазы состоят (в %) из: КПШ - 34, плагиоклаза - 32, кварца - 26 н биотита - 8. Граниты II фазы состоят (в %): КПШ - 32, кпарца - 34, плагиоклаза - 28, биотита - 4, мусковита - 2. Акцессорные минералы представлены, в основном, апатитом, цирконом, сфеном, ильменитом, магнетитом.

КПШ отмечается в порфировых выделениях (размеры кристаллов 10-40мм) - I генерация, а также в основной массе (размеры кристаллов до 5мм) - II генерация. По своему структурному состоянию он отвечает высокому промежуточному ортоклазу. Его состав варьирует от Ог{,()А1>4_ до OrggAbj i-

Плагиоклаз распространен в порфировых выделениях и в основной массе. Выделяется III его генерации. Плагиоклаз I - идиоморфный, зональный, с размером кристаллов до 1 см. Внешняя зона часто корродирована и содержит вростки более кислых плагиоклазов и биотита. Центральная часть кристаллов имеет состав АП37. 43, краевая часть - An 17- Плагиоклаз II генерации более ширвко распространен, размеры его зерен варьируют в пределах 0,5-4мм. По составу он отвечает андезину Лп32-43- Иногда окаймлен оторочкой альбита и олигоктаза. Плагиоклаз III генерации Образует порфировые выделения и относится к олигоклазу Ап2|.зо-

Кварц представлен II генерациями.'Кварц I образует порфировые выделения размером 3-7мм. Кварц II, развитый в основной массе, имеет размеры 0,1-1,0 мм. Он прелсшплен изом ггричиыми или ксеноморфными кристаллами, иногда срастается с КПШ. ляпая микропегматитовую структуру.

Биотит является единственным темноцветным минералом эльджуртинских гранитов. Биотит редко распределен равномерно, чаше образует кучные скопления. Он содержит примерно равные мольные доли флогопитового, аннитового и сидерофнл-лнтового миналов, при незначительном содержании нстомита. Все щученные биотиты характеризуются высоким содержанием 7102. которое варьирует от 3.88 /ю 4,36%. Содержание А12О3 варьирует от 13,52 на поверхности до 15,39" о на глубине 4000м, во 11-ой фазе. Железнстость составляет 40-62%. Соотношение в биотите Ре+3/Ре+2 и содержание аннитового минала позволило установить, что его кристаллизация происходила при фугитивностн кислорода Г02= 10"' бзр и Т=750°С. Не момент кристаллизации РН20=3 кбар. Содержание Р в биотите варьирует- от 0,38 до 0,96%( в биотите II фазы), отражая .го неоднородно; распределение в расплаве. Содержание С1 слабо меняется и составляет 0,11-0,20%.

Мусковит встречается, з основном, во II фазе, где он развивается по КПШ и хлориту. Он характеризуется присутствием незначительной доли парагонитового минала, при высоком содержании М^О и селадонитовой составляющей, что свидетельствует о его образовании из позднемагматического низкотемпературного расплава, обогащенного флюидной фазой,

. Петрогеохимия и изотопия, Биотитовые эльджуртинские граниты варьируют по содержанию БЮ2 от 69 до IV о и относятся к нзвестково-щелочной серии. Сумма щелочей в них составляет 7,798,52% при отношении Ка20/К.2®='- Они характеризуются высоким коэффициентом железнстости (0,8-0,9). Присутствие нормативного корунда н А/СЫК=1,1 свидетельствуют о несколько повышенной глиноземистости.

Спектры РЗЭ для эльджуртинских гранитов I фазы имеют сильно фракционированное распределение в легкой ((1.а/5т)л=4,3) при практически нефракциониро-винном распределении в тяжелой ((0<1/УЬ)^=2,0) частях спектров и относительно высокие отрицательные аномалии Ей (Еи/Еи*=0,4-0,5)

Пгтрохимическое изучение выделенных в I фазе петротнпов показало, что они статистически различимы практически по всем окислам.

Наименее кремнекислый "примитивный* состав имеют граниты И петротипа. Для них характерны минимальные, по сравнению с двумя другими метротипамн, содержания БЮ2 , при максимальных содержаниях ТЮ2. А12О3, Ге^О^, реО, М£0, СаО, Бг, 7л, Ва и повышенном содержании К.2О.

Наиболее кремнекислым является III петротнп, для которого характерна максимальные содержания БЮг, К2О, ЙЬ, Ь«, при минимальных содержаниях пракгичсс-ки всех остальных компонентов.

I петротип по составу является промежуточным между II и III по кремнекис-лотности и содержанию почти всех петрогснных элементов.

Образование массива, вероятно, можно представить следующим образом. Сначала произошло внедрение гранита II петротипа, наименее дифференцированного, и его быстрое застывание. Затем, за счет опустошения промежуточного очага, по разломам происходит проседание гранита данного интервала, и, по этим же разломам из очага поступают новые порции расплава, более дифференцированные, которые локализуются выше (I петротип) и ниже (III петротип) гранитов II петротипа. Эти порции расплава, соответственно, являются более кремнекислыми за счет удаления первой, относительно более основной порции.

Доуслюдяные граниты II фазы относится к K-Na субщелочному ряду, характеризуются по сравнению с I фазой повышенным содержанием S1O2 (74,7%), пониженным • MgO, СаО, TiOj, Р2О5, Zr, Sr, Ба, и более четко выраженной отрицательной европиевой аномален (Eu/Eu*=0,3).

в зльджуртинских гранитах невысокое и составляет 0,7069 (Ляховяч, Гурбанов, 1992). Это значение существенно ниже величин, характеризующих верхке-коровые гранитоиды и свидетельствует об образовании этих пород в результате малоглубинного фракционирования более основного расплава.

Изучение иэопно-кислородного состава породообразующих минералов гранита позволило рассчитать изотопный состав водного компонента флюида, равновесного с данными минеральными ассоциациями. Изотопный состав,воды, при температуре, максимально близкой к магматической, составил ö'^0=+9,84%о,что свидетельствует об участии в становлении интру-ии водной компоненты магматического флюида исключительно ювенильной природы.

2.2.СашуП1Допскин комплекс.

В состав этого комплекса входят интрузии Сангутидон, Тепли, Гекалдон, Та-на-он, сложенные в основном гранодиоритами и трондьемитами. Массивы комплекса расположены в узлах пересечения зон*4 Главного надвига Большого Кавказа (Адайком-Казбекский разлома субширотного простирания и параллельных ему структур) с зонами разломов северо-западного простирания. Формирование.пород комплекса происходило в интервал 2,5-2,25 млн.лет (Борсух, 1979).

Нами были изучены Сангутидонский и Теплинский массивы. Сангутидонсхий массив представляет собой субмеридиональное тело, обнаженная на поверхности площадь которого составляет 8 км^. Он приурочен к зоне контакта палеозойских тринитов с песчаьо-сланцермми и вулканогенными отложениями лейаса. Основную чгкмь массива -лагают гранодиориты и трондьемиты. В Теплинском интрузиве обна-

жена апикальная часть, представленная гранодиоршами. Массив расположен в пес-чано-сланцевых толщах лейаса.

11етрографо-мннералогическая характеристика.

Гранодиорнти Саш утндонского комплекса представляют собой слабо порфн-роиидную, среднезериистую породу, имеющую следующий минеральный состав (в %): плагиоклаз - 42-50, кварц - 20-25, КПШ - 10-15, биотит - 10-12, амфибол - 5-8, пироксен 1-3. В трондьемитах, развитых только в пределах Саигутидонского массива, содержание КПШ уменьшается до 1-3%. Акцессорные минералы представлены апатитом, сфеном, цирконом, магнетитом, нльмсннтом.

Плагиоклаз представлен двумя генерациями: редкими вкрапленниками, размером до 1.5см (| генерация) и мелкими кристаллами в основной массе (И генерация). Состав плагиоклаза I варьирует ог Л|»52-60 (центр) до ЛП20-26 (край).

Кварц ксеноморфный и образует мелкие округлые зерна, часто в нем присутствуют поикнлиТовые включения, представленные плагиоклазом, биотитом и амфиболом.

'Биотитобразует чешуйки размером 0,3-0.5мм, а также встречается в виде каемок вокруг пироксена и амфибола. В породе биотит распределен равномерно. В его составе преобладает флогопнтовая составляющая, при меньшем содержании аннито-вого и сидерофиллнтовою миналов. Мстонитовый ми и ал отсутствует. Минерал характеризуется высоким содержанием 'ПО2 (от 3,% до 5,57° о), содержание А12О3 варьирует ог 12,05 до 14,09"«, железнстость составляет 40-60%. Соотношение в биотите и содержание анннгового минала позволило установить, что его кристаллизация происходила, при фугитивности кислорода Г02=1<Н^ бар и Т=Н20"(', что соответствует давлению воды при кристаллизации около 5 кбар. Содержание Г невысокое и варьирует от 0,15 до 0,55°'», содержание О - 0,14-0.4Х0«.

КПШ встречается в виде мелких ксеноморфных кристаллов в основной массе и варьирует но составу от Опд)ЛЬ|() до ОгщАЬщ, а также в виде антипертитовых вростков п плагиоклазе или в виде тонкой оторочки вокруг него, иногда образует совместно с кварцем участки гранофировой структуры.

Амфибол представлен здениюм, роговой обманкой и вторичным актиноли-том. Содержание Т1О2 варьирует от 0,10 до 1,64"«, железнсюсть составляет 25-40%. Содержание А1 в магматическом амфиболе варьирует ог 0,63 до 1,74 ф.е., что соответствует давлению 3-5 кбар.

Пироксен представлен гинерстеном и нвтнтом.

Петрогеохимия и изотопия.

Гранодиориты и трондьемнты Саигутидоиского и Теплииского массивов варьируют по содержанию Si(>2 от 64 до 69% и относятся к известково-щелочной серии. Сумма щелочей в них составляет 7,06-7,62% при отношении N а 2О/К20=0,65-2,0. Они характеризуются высоким коэффициентом желеэистости (0,7-0,8). Отсутствие нормативного корунда и A/CNK<l,t свидетельствуют о нсдосыщенности глиноземом. .

Спектры РЗЭ сангутидонскнх гранитоидов имеют сильно фракционированное распределение в легкой ((La/Sm)N=3,4) при незначительно фракционированном распределении в тяжелой ((Gd/Vb)fj=2,6) частях спектров. Аномалии Ей слабые или отсутствуют (Eu/Eu*=0,8-1,0)

^Sr/^Sr в гранитоидах Сангутидонского комплекса низкие и составляют 0,7047-0,7054. Эти значения резко ниже значений, характерных для типично коровых гранитоидов и свидетельствуют о генерации исходных расплавов в низах коры из субстрата с низким отношением

Глава 3. Сравнительный анализ гранитоидов Эльджуртинского и Сагутидонского комплексов и представление о генезисе пород.

Гранитоиды двух изученных комплексов расположены в мощной континентальной коре в пределах одной структурно-тектонической зоны, имеют близкий возраст (2,25-2,5 млнлег по данным К-Аг и Ar-Ar датирования) и характер залегания. Эти комплексы имеют ряд схожих минералого-петрографическнх характеристик, таких как присутствие магнетита и ильменита; отсутствие высокоглиноземистых минералов (граната, кордиерита, силлиманита); наличие шлировидных обособлений, 3) низкое ^'Sr/^Sr (<0,708), по которым они могут быть отнесены к гранитам 1-типа. Все это, а также единые закономерные вариации большинства петрогенных и редких элементов при росте содержаний Si02 от гранодиоритов и трондьемитов Саигутидоиского комплекса до гранитов Эльджуртинского комплекса делает возможным предположение о генетической взаимосвязи гранитоидов всех изученных массивов за счет последовательной дифференциации еднного расплава. Однако ряд данных противоречат этому предположению. Во-первых, близкие по кремнекислотностн гранитоиды двух комплексов отчетливо различаются по уровням содержаний таких элементов, как Nb, Та, Rb и Sr, что сложно объяснить в рамках дифференциации единого магеринского расплава. Кроме того, на диаграммах K/Rb-Rb/Sr и AFM комплексы дают два самостоятельных тренда (рис. I а, б).

Во-вторых, изменение составов гранитоидов от гранодиоритов к трондьеми-там в массивах Сангутидонского комплекса показывает, что здесь не происходило

260

220 К/НЬ 180

140

100

О ' • 1 01 2 О з

" о о -

-

■ р ° о ° о о о ®®

2 3 4 5

ЙЫвг

РеО* б

Рис I а,б. Положение составов пород Элкяжургинского п Саигутилонского комплексов на диаграммах К/ИЬ-ИЬ/Зг и АРМ. ! - ЭльлжуртипскиЛ массив; 2 - Сапгути-донский массив; 3 - Теплинский массив.

накопления калия в более лейкократовых расплавах, в то время как близкие по крем-некислотности к трондьемитам Сангутидонского комплекса гранитонаы Эльджур-тииского комплекса представлены нормальными гранитами.

И в третьих, граннтонды Сангутидонского комплекса имеют более низкий изотопный состав стронция по сравнению с гранитами Эльджуртннского комплекса. Все это предполагает различный изотопный и вещественный состав исходных для них расплавов.

Экспериментальные данные свидетельствуют о возможности образования граиитоидного расплава, отвечающего по составу з^ьджуртинскому, из трахианде-зита Эльбрусской вулканической области (Борсук, Рябчиков, 1989). Проведенное нами геохимическое моделирование по РЗЭ показало возможность образования Эиьджуртинекого гранита при 70%-мом фракционировании трахиандезибагаль-тового расплава. Состав кумулата, равновесного с гранитным расплавом (Р1, Орх, АтГ). свиде-тельствует о том, что процесс фракционирования проходил при давлении 5 кбар ( глубина - 16 км), в водонасыщеиных условиях.

Низкие величины ОДг/ОДЗг для пород Сангутидонского комплекса и отсутствие европиевой аномалии позволили предположить их образование за счет частичного плавления основного метаморфического субстрата. Моделирование по РЗЭ показало принципиальную возможность образования грани гоидов Сангутидонского комплекса при 15% плавлении палеозойских амфиболитов Ьуульгенской серии в равновесии с гранат-плагиоклаз-амфиболовым реститом. Это свидетельствует о том, что исходный расплав формировался при Р>=13кбар, что соответствует глубинам порядка 40 км.

Анализ химических особенностей биотита по методике Вонса-Югстера позволил выявить различия в условиях становления массивов. Кристаллизация Эльджуртннского массива пи данным изучения расплавных включений происходила в интервале температур 690 - 895°С ( Рейф, Крсменецкии, 1990), и бнотнти, кристаллизующегося одним И1 последних, - при температуре 75(|"С, при этом фугншвность кислорода составила 10"'^ бар. Крисшллишция бишита Сангутидонского и Теп-пинскою массивов проходила нрн темпера!уре 840° и большей фугмтниности кислорода - |() '3 бир. Вычисленное о I ношение логарифмов фу|ишвностей летучих свиде-1епьс1ьуе| о большей роли хлора и воды во флюиде во врем» кристанлишшш рис-плавов Саш утилонскоги и Теплинско!о массивов, но сравнению с Эльджурпшскнм, чю шчмвержлаезся результатами расчет давления воды в расплаве : давление воды дли ' Хн,д*уршнекою фашин сос|ивляе| 3 кбар, а для пород ('¡пнугидонскою и I еплшиюю массивов 5 кбар.

Глава 4. Геодинамнчсская интерпретация геохимических данных.

Рассмотрим тектоно-геохнмическую типизацию всех трех массивов. По геологическим данным они образовались в коллизионной обстановке. В настоящее время широко используются текюно-геохимнческая типизация гранитоидов (Реагсе, 1984, 1986), по которой среди гранитоидов, связанных с процессом коллизии принято выделять два типа, гималайский и альпийский. Возникает вопрос, соответствуют ли коллизионные гранитоидь; Кавказа стандартным коллизионным граннтоидам согласно этой систематике, или они обладают особым набором гсох..мическнх характеристик, не свойственным граннтоидам данной обстановки. Граннтоиды гималайского типа сильнее обогащены наиболее несовместимыми элементами (КДЬ.Ва) и, напротив, обнаруживают тенденцию к сильному обеднению такими элементами, как Zr, НГ, Sm, Y, Yb, что объясняется их быстрым выплавлением in situ без дифференциации в верхних частях коры. Кроме того, они характеризуются наличием высокоглиноземистых минералов,верхнекоровымн значениям» изотопии стронция и кислорода, а также низкой суммой РЗЭ при низкой степени их фракционирования н высокими значениями отношений Rb/Zr(2,5-57) и Ta/Nb (1,1-3,6). Напротив, расплавы, породившие граннтоиды альпийского типа формируются относительно медленно, на больших глубинах при более высоких температурах, что способствует более активному вовлечению в расплав слабо несовместимых элементов. Они также характеризуются отсутствием высокоглнноземистых минералов, пониженными значениями стронциевого отношения и б'^О, а также средней-высокой степенью фракционирования РЗЭ, низким величинами отношений Rb/Zr (<2) и Ta/Nb (<0.5).

По совокупност.1 предложенных параметров кавказские грзнчтоиды относятся к альпийскому типу. Это хорошо видно на спяйдер-диаграмме, г '.е приводятся содержания редких элементов, нормализованных к гипотетическому граниту средннно-океаиических хребтов (рис.2).

Использование ряда разделительных диаграмм также выявило сходство изученных кавказских гранитоидов с коллизионным» граннтоидами Альп. Несмотря на то, что фигуративные точки составов кавказских гранитоидов образуют обширное поле, связанное с выявленным» различиями Эльджуртинского и Сангутидоиского комплексов, они все-таки попадают в одно поле - поле коллизионных гранитов альпийского типа (рис. 3 а, б ).

Образование двух комплексов кавказских коллизионных граннгоНдов можно объяснить различной скоростью аплифта отдельных блоков коллизионной структуры (Реагсе, 1986): в случае быстрого аплифта в результате адиабатического разуплотнения происходило плавление верхней мантии, с последующей дифференциацией полученного расплава (Зльджургинский комплекс), медленный аплнфг пршюднл к разогреву низов коры и анатексису (Саигутидонскнй комплекс).

0.1

кгокь Ва ТЬ Та ЫЬ Се НС 2г 8т Т ТЪ

Рис. 2 Диаграмма распределения содержаний элементов, нормированных по сосгаву гипотетического средннно-океанического гранита. 1 - кавказские плиоценовые гранитоиды, среднее; 2 - коллизионные гранитоиды Альп; 3 - коллизионные граинтонды Гималаев.

ю №/гс 1

КОШИПНОННЫЕ ГРАНИТЫ II ИМАЛЛПСКИЙ ТШ11

О ф

О й*

п ! ы п | к- чтчь ..их дм-

II I. I 'ИПН'.НШ П (Л1М11111Г КПЙ |1{Н>

I е< М 72 7< «¡01 («I I)

%

100 № 10

(ГИМАЛЛПСКШ) Т1Ш) #

ГРАНИ IЫ ИУЛКЛНИНГСЩХ дм

п колли нюнпмг.

(АПЫИ|11< П1Й11ПН

внУтшплитные ГРАНИТЫ

' ГРАНИ ГЫ

С1ЧУ11111НО. ОКЕАНИЧЕСКИХ ХГР.ЕГОИ

4.. . 1 .1 ; _____л.—.- __

10 100 1000 * « №

I' 1 ■ ■ За г>. Положение (нимпн пород ни дискриминации,14 диаграммах.

юти , : оОтнач'.иня см на (тс. 2.

I ........I 1 х......I

КОЛЛИЗИОННЫЕ ГРАНИТЫ /

Глава 5. Потенцнялтая рудоносность плиоценовых гранитоидов Большого Кавказа.

В настоящее время установлена корреляция между геодннамическим положением гранитондов и их металлогеннческой специализацией. По этим данным с грани-тоидами, образованными о деструктивных обстановках наиболее часто связаны Си-порфнроаые месторождения. Изучение гранитоидов Сангутидонского массива показало, что для них характерно низкое содержание F и повышенное содержание Си, что свидетельствует о их первичной металлогеннческой специализации на медь. Для подтверждения этого факта была применена методика Дж.Брнмхолла, использующая соотношения летучих и Mg/Fe в биотите в качестве индикатора перспективности гранитоидов на определенный тип оруденення (медное, молибденовое и вольфрамовое). На ркс. 4 видно, что состав биотитов из Сангутидонского массива наиболее

4

~ 3

И

о

И*

h

X

и 1

о

И

■ о

-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5

1оЯ(ХМн/Хря)

рис 4. Состав биотитов из плиоценовых гранитоидов Кавказа. I - Эльджуртннскни массив; 2 - Сангутндонскнй массив; 3 - Теплинскин массив.

близок к составу биотитов из медно-порфировых месторождений. Кроме того, изучение геохимических особенностей молибденита из Сангутидонского и Теплннского массивов показало, что в них отмечаются высокие содержания рения (до 260 г/т) при пониженном содержании олова (80 г/т), что характерно для молибденитов месторождений медно-порфирового типа.

Поскольку в кровле Эльджуртинсксго гранитного массива расположено Тыр-ныаузское W-Mo месторождение, то вопрос о металлогеннческой специализации этих гранитов рассматривается отдельно. Существует два взаимоисключающих пред-

□ 1 Д 2 ' А 3

Sn-W месторождения (мускоеит-содержащий источник}

Мо месторождения (Сиотит-содержзщий источник} Hendersorifl Colorado

Ильменита ше серии Японии

биотиты

О магматические Ш гидротермальные

Senta-Rtla NewMei'io

i Red Ml. Colorado Cu месторождения (рогоеооЗманковый источник)

ставления : о наличии и отсутствии генетической связи Тырныауэского месторождения с Эльджуртинским гранитом. Мы придерживаемся точки зрения, что образование Тырныауэского месторождения генетически не связано с эльджуртинским гранитом. Это основывается на следующих фактах. Во-первых, по уже имеющимся геологическим данным, Эльджуртинский гранит срезает мощные (десятки метров) скарны и роговики (сотни метров), а также лейкократовые внутрирудные граниты "Паук". В контакте зльджуртинского гранита с мраморами образуются только маломощные (0,3-0,^м$Гпр!ктически лишенные W-Mo минерализации. Детальное изучение вертикального пятикилометрового разреза через Эльджуртинский гранит показало низкое содержание и отсутствие накопления летучих и рудных к апикальной части массива (за исключением меди). Проведенный анализ содержаний акцессорных минералов (шеелита , молибденита, вольфрамита, халькопирита, касситерита) показал при крайне низких их концентрациях полное отсутствие тенденции их накопления к апикальной 'гастн массива, что не характерно для рудоносных гранитоидов. Фигуративные точки биотитов из Зльджуртинского массива на диаграмме (рис. 4) расположены далеко от полей XV и Мо месторождений и наиболее близки к медно-порфнровым месторождениям. Это подтверждается геохимическим изучением биотитов и кварца в пятикилометровом вертикальном разрезе, которое показало в них отсутствие повышенных концентраций V/ и Мо, что не характерно для биотитов и кварцев из гранитоидов, имеющих \V-Mo специализацию.

Изучение геохимических особенностей молибденита показало, что для молибденита из зльджуртинского гранита , по сравнению с таковыми из рудных тел Тырныауэского месторождения, характерно повышенное содержание Не н Бе. Все это позволяет считать, что вольфрам-молибденовое оруденение скорее всего генетнчесхи не связано с этим гранитом.

Заключение.

В конце миоцена Кавказский сегмент Средиземноморского пояса был вовлечен в процесс коллизии типа континент-континент, связанный со столкновением Аравийской и Евраазиатской плит. Время проявления кайнозойского магматизма на Большом Кавказе-четко контролируется главнейшими тектоническими фазами коллизионного этапа, которые, в свою очередь, обнаруживают почти точное совпадение с эпохами активизации Красноморского и Аденскою рифюв, вызвавших активное нродвижьние к северу Аравийской плиты.

В плиоцене в пределах Большою Кавказа иротошло внедрение гинабиссаль-Н1.и ¡ратпоилмых массивов. Временная сопряженнойь образования фпнитоидов с нрццессоч Лч|)|нчни, а 1акже расположение массивов искиючшелию в пределах

Транскавказского поперечного поднятия, чье образование непосредственно связывается со столкновением плит, позволило отнести их к коллизионному типу.

Среди плиоценопых коллизионных гранитоидов Большого Кавказа нами выделено два комплекса: Эльджуртинскнй и Сангутндонский. Эльджуртинскнй комплекс сложен в основном бнотитовыми гранитами (при подчиненном количестве лей-кократовых гранитов). Сангутндонский комплекс представлен преимущественно гранодноритамн и трондьемитами (при подчиненном количестве кварцевых диоритов). На вариационных диаграммах фиксируются две самостоятельные линии трендов эволюции для гранитоидов этих двух комплексов. Кроме того, для пород Сангу-тидонского комплекса в отличии от Эльджуртннского характерна более низкая величина В^Зг/^г; 0,7047-0,7054 и 0,7069, соответственно, а также практически полное отсутствие отрицательной европневой аномалия, повышенные содержания А12О3, Бг, Сг, №, пониженные содержания КЬ.ТЬ.Та.ЫЬ, большая величина КЖЬ отношения, более высокая фугитивность кислорода и большее давление воды во флюиде.

Гранитоиды Эльджуртннского комплекса могли образоваться за счет фракционирования трахиандезибазальтового расплава в равновесии с амфибол-ортопи-роксеи-плагиоклазовым кумулатом на глубинах около 16 км. Кристаллизация массива происходила при температуре 750°С, давлении воды - Зкбар и фугнтивности

кислорода 10"бар.

Гранитоиды Сангутидонского комплекса образовались за счет 15% плавления амфиболитового субстрата, о равновесии с расплавом находился гранат-плагисклаз-пмфиболовый рестит, что соответствует глубине формирования расплава не менее 40км. Кристаллизация расплава происходила при фугитивностн кислорода 10"'^ бар, температуре 820"С, давлении воды 5 кбар.

Детальное изучение вертикального четырехкилометрового разреза по глубокой скважине через эльджуртинскнй гранит (от уровня р.Баксан и чиже) позволило выделить в I его фазе три петротипа, имеющие структурные и петрогеохнмическне различия. Образование этих петротипов объясняется дискретным поступлением отдельных порций расплава в интрузивную камеру.

Петрогеохимическое, минералогическое и изотопное изучение плиоценовых гранитоидов в целом с использованием классификации Дж.Нирсл показало, что по своим характеристикам они относятся к типичным коллнзиенньь. граннтоидам альпийского типа. В качестве индикаторных использовались следующие характеристики: отсутствие мусковита и высокоглнноземистых минералов, высокие значения содержаний гг(>100), Бг(>200), НЯ(>3), У(>20) и отношения ТИ/и(>2.5). я также пониженные значения содержания Га(<3) н отношений Тп/№>(<П. ЯЬ/2.г(<2) и 878г/"<>5г(<0.710).

На основании изучения геохимии пород, а также составов биотита (по методике Дж.Бримхолла) и геохимии породообразующего кварца и молибденита установлено, что граннтоиды Сангутидонского комплекса являются потенциально рудоносными на Си-порфировый тип оруденения.

Вопрос о потенциальной рудоносности эльджуртинского гранита рассматривался в связи с пространстиенно тяготеющим к нему W-Mo Тырныаузским месторождением, Новые данные (геохимия пород, кварца, биотита и КПШ в вертикальном четырехкнлометровом разрезе, а также резкие отличия молибденитов нз "сухих" трещинок в эльджуртииском граните от молибденитов нз все типов руд месторождения) подтверждают существующую точку зрения о том , что Эльджуртинский гранит не являлся источником руды для Тырныаузского месторождения.

I. Богина М.М. ( в соавторстве с Лятифовой E.H.). Верхий Чегем - новейшая кальдера Северного Кавказа. Тезисы на 16 всесоюзной семинар по геохимии магматических пород. Москва, 1991, ГЕОХИ, с.208.

2. Богина М.М. ( в соавторстве с Цветковым A.A., Гурбановым А.Г. и др.). Новые данные о гипабиссальных гранодиоритах Верхне-Чегемского кальдерного комплекса на Северном Кавказе. ДАН СССР, 1991, т.318, N 3, с.700-704.

3.Богина М.М. ( в соавторстве с Гурбановым А.Г., Поль И.). Биотиты как индикаторы условий становления плиоценовых гранитоидов Большого Кавказа.-Изв. АН СССР. Серия геол., 1992, N 11, с 147-153.

4.Богина М.М. Особенности состава апатита нз N-Q гранитоидов Большого Кавказа.- Тезисы российского совещания по локальным методам исследования вещества. Суздаль, 1993, с. 66-67.

З.Богина М.М. ( в соавторстве с Гурбановым А.Г., Бершовым Л.В. и др.). Геохимия и ЭПР породообразующего кварца из глубинной части Эльджуртинского ipiiHiniioro массива (Северный Кавказ). Геохимия, N 8-9, с. 1239-1254,1954.

Публикации по теме диссертации,

РОТАПРИНТ ПН РАН

В п »ч«ь Р.ГТ.^г. 3 ? 65 Тираж 100 э