Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Реконструкция строения и состава земной коры в Якутской кимберлитовой провинции по данным изучения глубинных ксенолитов

ВАК РФ 25.00.05, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Реконструкция строения и состава земной коры в Якутской кимберлитовой провинции по данным изучения глубинных ксенолитов"

На правах рукописи

БУЗЛУКОВА Людмила Владимировна

РЕКОНСТРУКЦИЯ СТРОЕНИЯ И СОСТАВА ЗЕМНОЙ КОРЫ В ЯКУТСКОЙ КИМБЕРЛИТОВОЙ ПРОВИНЦИИ ПО ДАННЫМ ИЗУЧЕНИЯ ГЛУБИННЫХ КСЕНОЛИТОВ

25.00.05 - минералогия, кристаллография

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

НОВОСИБИРСК 2005

Работа выполнена в Институте минералогии и петрографии Сибирского отделения Российской Академии наук

Научный руководитель доктор геолого-минералогических наук,

член-корреспондент РАН Шацкий Владислав Станиславович

Официальные оппоненты доктор геолого-минералогических наук

Похиленко Николай Петрович доктор геолого-минералогических наук Смелов Александр Павлович

Ведущая организация Институт земной коры СО РАН (г Иркутск)

Защита состоится « 12 » октября 2005 г в 15— час на заседании диссертационного совета Д 003 050 02 при Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии им А А Трофимука СО РАН, в конференц-зале.

Адрес 630090, Новосибирск, 90, пр Ак Коптюга, 3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИГТМ СО РАН Автореферат разослан « 8 » сентября 2005 г

Ученый секретарь диссертационного совета, д г -м н

С Б Бортникова

12.976Г

^/¿ff//

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Проведенные в последние годы интенсивные исследования ксенолитов коровых пород из кимберлитовых и лампрофировых трубок, а также щелочных базальтов дали важную информацию о составе и структуре нижней континентальной коры (Rogers et al., 1977; Griffin et aL, 1979, 1986; O'Reilly et al., 1989, 1997; Rudnick et al., 1986, 1987, 1990, 1995; Downes, 1990, 1993; Holtta et al., 2000; Markwick et al., 2000; 2001; Kempton et al., 1995; 1997; 2001; Niu et al., 2002). Многими исследователями отмечается, что большинство нижнекоровых ксенолитов имеют базитовый состав. В то же время, в гранулитовых комплексах обнажающихся на щитах преобладают породы кислого и среднего составов (Rudnick et al., 1995; Downes, 1993). Это дает основание рассматривать ксенолиты основных гранулитов либо как реститы после плавления нижних частей коры, либо как продукта андерплейтинга (Rudnick et al., 1992; Downes, 1993). В последнее время также высказана идея о том, что нижняя кора может состоять из аккретированных и поддвинутых океанических плато и островодужных базальтов (Condie, 2000).

Ксенолиты нижнекоровых пород широко распространены в кимберлитовых трубках Якутской алмазоносной провинции (Алмазные месторождения1959; Специус, Серенко, 1990; Розен и др., 2002). В то же время, их исследованию уделялось значительно меньше внимания по сравнению с ксенолитами мантийных пород. Следствием этого является то, что целый ряд вопросов, касающихся эволюции состава коры Якутской алмазоносной провинции остается открытым. В частности, нет однозначности в оценке соотношения ксенолитов метабазитов с ксенолитами пород среднего и основного состава, недостаточно точно определены Р-Т параметры нижнекоровых ксенолитов.

Дели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является реконструкция строения земной коры в Якутской кимберлитовой провинции на основе комплексного изучения представительной коллекции ксенолитов нижнекоровых пород из Средне-Мархинского (трубка Ботуобинская) и Далдын-Алакитского (трубки Удачная, Зарница, Загадочная, Ленинградская, Комсомольская, Юбилейная) алмазоносных районов. Для достижения цели решались следующие задачи:

1) Детальная классификация ксенолитов на основании их петрографических и минералогических особенностей;

2) Реконструкция природаптго^

I . БИБЛИОТЕКА I

I 1

3) Определение Р-Т параметров условий образования минералов ксенолитов;

4) Сопоставление геофизических данных о плотностных свойствах нижней коры с вещественным составом, полученным на основе исследования ксенолитов;

5) Построение комплексной модели строения земной коры на северо-востоке Сибирской платформы.

Фактический материал, методы исследования. Материалом для исследования послужила представительная коллекция коровых ксенолитов, собранная в процессе полевых исследований 1977-2004 годов. В период 2002-2004 г.г. автор лично участвовал в полевых работах. Ксенолиты из кимберлитовой трубки Загадочная были любезно предоставлены академиком Н.В. Соболевым. Коллекция насчитывает более полутора тысяч образцов из различных кимберлитовых трубок (трубки Удачная, Загадочная, Ленинградская, Зарница, Комсомольская, Юбилейная, Ботуобинская).

Автором изучено около 800 шлифов и пластинок. Составы минералов (1000 полных анализов) определялись на рентгеноспектральном микроанализаторе с электронным зондом "Camebax-micro" фирмы Сатеса (Франция) (оператор JI.B. Усова) (ОШТиМ СО РАН). Анализы химических составов пород (170 образцов) были выполнены на рентгенофлюоресцентном анализаторе VRA-20 R (производства фирмы «Карл Цейсс Йена», ГДР) (аналитик Л.Д. Холодова) (ИМП СО РАН) и рентгеновском квантометре «СРМ-25» (аналитики А.Д. Киреев, H.A. Глухова) (ОИГГиМ СО РАН). Содержания редких земель и ряда рассеянных элементов в породах (37 образцов) определены методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (аналитики C.B. Палесский и И.В. Николаева) (Аналитический центр ОИГГиМ СО РАН).

Научная новизна;

1. Впервые на представительном материале проведено комплексное исследование коровых ксенолитов из кимберлитовых трубок Средне-Мархинского и Далдын-Алакитского алмазоносных районов Якутии.

2. Исследования глубинных ксенолитов из кимберлитовых трубок Средне-Мархинского и Далдын-Алакитского алмазоносных районов свидетельствуют о латеральной неоднородности земной коры изучаемого региона.

3. Помимо кристаллических сланцев, гнейсов и плагиогнейсов, сопоставимых с породами гранулитового комплекса Анабарского щита, в кимберлитах Далдын-Алакитского и Средне-Мархинского алмазоносных районов широко распространены ксенолиты гранатовых гранулитов, по Р-Т параметрам относящихся к низам земной коры.

4. Согласно петрохимическим и геохимическим данным протолитами гранатовых гранулитов являлись породы, по составу отвечающие дифференцированным базальтам.

5. Палеогеотерма, построенная по минеральным ассоциациям ксенолитов, лежит гораздо выше континентальной геотермы, что является следствием быстрого остывания базитовых расплавов в нижних частях земной коры.

Практическое значение. В результате комплексных петролого-минералогических исследований нижнекоровых ксенолитов, с привлечением геофизических данных, отработана методика реконструкции разреза глубинных зон земной коры. Такая информация полезна для широкого круга исследователей, занимающихся изучением глубинного строения литосферы. Проведенные исследования свидетельствуют о латеральной неоднородности нижней коры Якутской алмазоносной провинции. На основании этого можно сделать заключение, что состав и строение коры не являются определяющими факторами для проявления процессов кимберлитового вулканизма.

Основные защищаемые положения:

1. На период внедрения кимберлитовых трубок разрез нижней земной коры в Далдын-Алакитском и Средне-Мархинском алмазоносных районах Якутии представляется следующим: нижняя часть коры сложена гранатовыми гранулитами, гнейсами, плагиопнейсами, эндербитами, двупироксеновыми гранулитами, кристаллосланцами, выше по разрезу залегают амфиболиты и гранат-биотитовые сланцы.

2. По геохимическим данным мафические гранулиты не являются реститовым материалом, а соответствуют различным типам дифференцированных базитов и отражают исходный состав базальтовой магмы, выплавившейся из мантийного источника, обогащенного крупноионными (Ва, вг) и редкоземельными элементами. Гнейсы имеют исходно магматическую природу и сопоставимы с породами ряда дацитов-риодацитов.

3. Сопоставление полученного разреза земной коры с данными сейсмического зондирования, указывает на то, что гранатовые

гранулиты залегают в низах коры не в виде отдельного слоя, а представляют собой дискретные тела в плагиогнейсах.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 8 работ, из которых одна статья в рецензируемом журнале и 7 тезисов в трудах российских и международных конференций. Основные результаты работ были доложены на научной конференции молодых ученых ИНЦ СО РАН «Современные проблемы геохимии», Иркутск, 2004; на XV молодежной научной конференции, посвященной памяти O.K. Кратца, Санкт-Петербург, 2004; на Второй Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле, Новосибирск, 2004.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и приложения общим объемом 160 страниц, содержит 18 таблиц и 50 рисунков. Список литературы включает 152 наименования.

Работа выполнена под руководством чл.-корр. РАН B.C. Шацкого, которому автор выражает искреннюю признательность за постоянное внимание, поддержку и помощь в работе. Автор благодарит д.г.-м.н. О.М. Туркину за обсуждение отдельных положений работы, к.г.-м.н. A.B. Корсакова за конструктивные замечания и плодотворное сотрудничество, Л.В. Усову, к.х.н. А.Д. Киреева, Н.М. Глухову, Л.Д. Холодову, C.B. Палесского, И.В. Николаеву, Скороходову А.Ф. за помощь в проведении аналитических работ. Автор признателен за ценные советы, конструктивные замечания и плодотворные дискуссии к-г.-м.н. В.В. Хлестову, д.г.-м.н. А.Д. Ножкину, к.г.-м.н. С.З. Смирнову. Автор благодарит академика Н.В. Соболева за предоставленные образцы из трубки Загадочная, В.В. Егорову, В.В. Калинину, Л.В. Черемных, Л.Н. Похиленко, Э.С. Ефимову, В.В. Бузлукова и И.И. Шкарбань за моральную поддержку.

Глава 1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ И СОСТАВЕ НИЖНЕЙ КОРЫ

Определение особенностей вещественного состава и условий формирования нижних частей земной коры является одной их фундаментальных проблем глубинной петрологии. Нижняя континентальная кора является слабо изученной в силу своей ограниченной доступности.

Изучение нижней континентальной коры основано на данных по гранулитовым комплексам, по ксенолитам коровых пород из трубок

взрыва кимберлитов и базальтов, и по результатам глубинного сейсмического зондирования. Многие исследователи, опираясь на геофизические и петрологические данные, пришли к выводу, что нижняя кора, сформированная в различных геодинамических обстановках, отличается по своему составу, строению и мощности (Downes, 1993; Rudnick, Foratain, 1995; Wedepohl, 1995; Kempten et al., 1997).

По данным исследования ксенолитов в низах земной коры присутствует широкий спектр метаморфических пород (от коровых эклогитов, гранатовых и безгранатовых гранулитов, кислых гранулитов до метаосадочных пород) (Rogers et al., 1977, 1982; Griffin et al., 1979, 1986; O'Reilly et al., 1989, 1997; Rudnick et al., 1986, 1987, 1990, 1995; Downes, 1990, 1993; Holtta et al., 2000; Markwick et al., 2000, Kempten et al., 1995; 1997; 2001; Niu et al., 2002). Причем, наличие тех или иных ксенолитов хорошо согласуется с мощностью земной коры, с тектоническими обстановками и с условиями образования коры. Рядом исследователей (Griffin et al., 1979; Schmitz, Bowring, 2003) высказана идея о том, что ксенолиты гранатовых гранулитов (эклогитоподобные породы) широко развиты на периферийных участках кратонов и в пределах мобильных поясов, и отсутствуют в пределах стабильных областей. Кимберлитовые трубки Лесото (Южная Африка), расположенные на границе Каапвальского кратона, содержат нижнекоровые ксенолиты на 50-70 % состоящие из гранатовых гранулитов (Griffin et al., 1979). Наличие гранатовых гранулитов объясняется процессами магматического подслаивания базальтовых расплавов в основание коры (Griffin et al., 1979; Toft et al., 1989).

Особенности строения нижней коры Сибирского кратона изучены на примере гранулитовых комплексов Анабарского и Алданского щитов и с помощью глубинного сейсмического зондирования. Анабарский щит сложен эндербитами, гнейсами, плагиогнейсами, кристаллосланцами с прослоями метабазитов (Архей..., 1986; Розен и др., 2000, 2001). Согласно термобарометрическим оценкам, породы Анабарского щита представляют собой низы коры (Архей..., 1986; Розен и др., 2001). Сведения о строении нижней коры Сибирского кратона по данным ксенолитов (Алмазные месторождения, 1959; Специус, Серенко, 1990; Кимберлиты..., 1994; Соловьева и др., 2004) имеют фрагментарный характер. Исследование нижнекоровых ксенолитов из кимберлитовых трубок различных кимберлитовых полей в совокупности с анализом сейсмических данных позволит боле точно

оценить вещественный состав низов коры и построить комплексную модель строения земной коры северо-востока Сибирского кратона.

Глава 2. СТРОЕНИЕ ФУНДАМЕНТА ЯКУТСКОЙ КИМБЕРЛИТОВОЙ ПРОВИНЦИИ

2.1. Геологическое строение фундамента Якутской кимберлитовой провинции

Якутская кимберлитовая провинция (ЯКП) расположена в северовосточной части Сибирского кратона, который, согласно существующим представлениям, сформировался в позднем палеопротерозое (2,0-1,8 млрд. лет) в результате амальгамации разновозрастных террейнов (Розен и др., 2000, 2001). Основание кратона по О.М. Розену состоит из двух главных элементов первого порядка - гранулит-гнейсовых (нижнекоровые образования) и гранит-зеленокаменных (верхнекоровые комплексы) террейнов. Согласно этой схеме ЯКП находится на территории Анабарского супертеррейна, включающего Маганский и Далдынский гранулит-гнейсовые террейны, разделенные Котуйканской коллизионной зоной, а также Мархинский гранит-зеленокаменный террейн. Исследуемые Далдын-Алакитский и Средне-Мархинский районы попадают в пределы Мархинского гранит-зеленокаменного террейна, возраст формирования террейна по 5>т-Кс1 датировкам - 2,3-2,5 млрд. лет (Розен и др., 2000).

А.П. Смелов с соавторами (Смелов и др., 1998; 2001) выделяет в структуре фундамента протократоны (гранит-зеленокаменные области) с возрастом консолидации более 2,6-2,5 млрд. лет и разделяющие их Далдын-Алакитский и Хапчано-Учурский орогенные гранулитовые пояса (2,7-1,9 млрд. лет). Согласно А.П. Смелову трубки Далдын-Алактитского и Средне-Мархинского алмазоносных районов попадают в пределы гранулит-ортогнейсового Тюнгского террейна, который входит в Далдыно-Алданский гранулитовый пояс.

2.2. Строение земной коры по данным глубинного сейсмического зондирования

По данным глубинного сейсмического зондирования (Суворов и др., 1993, 1997) нижняя кора в Якутской алмазоносной провинции залегает на глубине 35-50 км. На средних глубинах в нижней коре выявляется множество прерывистых плоских или слабо наклоненных отражающих площадок, количество которых иногда возрастает при приближении к Мохо (Суворов и др., 1993,1997).

Глава 3. ПЕТРОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ КСЕНОЛИТОВ

Из трубки Удачная изучено 1000 образцов, размером 10-50 см. Основная часть ксенолитов представлена гранатовыми гранулитами (табл. 1) (около 50% от всех ксенолитов). Встречаются также двупироксеновые гранулиты (10%), амфиболиты (10%), гнейсы (29%) и эндербиты (1%).

В трубке Загадочная исследовано 150 образцов размером 0,5-1 см. В этой трубке встречаются ксенолиты гранатовых гранулитов (60%), кристаллосланцы (30%), гранат-биотитовые сланцы (10%). Гранатовые гранулиты не содержат ортопироксена. Практически во всех ксенолитах присутствует графит.

В трубках Зарница (50 образцов) и Юбилейная (20 образцов) среди ксенолитов отмечены гранатовые гранулиты (60%), кристаллосланцы (20%) и амфиболиты (20%). Размер ксенолитов 10-20 см.

В трубке Ленинградская ксенолиты размером 8-15 см (30 образцов) представлены гранатовыми гранулитами (65%), двупироксеновыми гранулитами (30%), амфиболитами (5%).

В трубке Комсомольская изучено около 50 образцов, которые представлены гранатовыми гранулитами (40%), двупироксеновыми гранулитами (30%) и кристаллосланцами (30%). Ксенолиты размером 10-20 см. Особенностью этой трубки является то, что почти все ксенолиты подвержены вторичным изменениям, проявленным замещением каолином плагиоклаза и хлоритоподобными минералами пироксенов.

Трубка Ботуобинская. Размер ксенолитов 2-8 см. Среди исследованных 80 ксенолитов, 30 % представлены гнейсами, 30 % кристаллосланцами, 40 % - гранатовыми гранулитами.

Структура гранулитов нематогранобластовая, гранобластовая, текстура неравномернозернистая. В гранулитах наблюдаются реакционные структуры в виде гранатовых кайм вокруг ильменита и Ть магнетита, а также обрастание ортопироксена клинопироксеном. В клинопироксенах встречаются включения ильменита, гематита, шпинели, иглы рутла и ламели ортопироксена двух типов. Амфибол находится в структурном равновесии с клинопироксеном, а также присутствует и в виде включений в гранатах. В породе присутствуют две генерации биотита. В отдельных ксенолитах в гранулитах присутствуют лучистый кианит и скаполит, как в виде единичных зерен, так и в виде включений в гранате.

Таблица 1. Петрографическая классификация ксенолитов.

типы пород минеральные ассоциации

метабазнты гранатовые гранулиты Grt+Cpx+Pl±Opx±Amp±Scp±Rt±Ap± Zrn±Ky±Ilm±Bt±Gr

двупироксеновые гранулиты Cpx+Opx+Pl±Amp±RtdbAp±Zm±BtfcIlm

амфиболиты Amp+Pl±Cpx±Bt±Grt±Ilxn±Ap

метапелиты кристаллосланцы Pl+<^+BtfcOpx±Amp±Kfs±Gi±Ilm±Ap

гнейсы, плагиогнейсы эндербиты Pl+Amp+Qtz±Opx±Bt±Ilm±Kfs Pl+Opx+Otz

гранат-биотитовые сланцы Grt+Bt+Pl±Gr

Структура гнейсов и плагиогнейсов гетеробластовая, гранолепидобластовая. Текстура неоднородная, иногда отмечена явно выраженная полосчатость, которая определяется разным содержанием темноцветных минералов. Характерны антипертитовые вростки калиевого полевого шпата в плагиоклазах. Эндербиты, сопоставимые по минеральной ассоциации (Pl+Opx+Qz) с плагиогнейсами, отличаются отсутствием гнейсовидной текстуры.

Глава 4. ОСОБЕННОСТИ СОСТАВОВ МИНЕРАЛОВ

Составы гранатов в ксенолитах различных типов пород варьируют в пределах А1ш51,33^5,9, Spso,9-2,7, Рф19,9-37,4» бгзз,9.18,9 (рис- !)• Некоторые зерна гранатов имеют слабую химическую зональность регрессивного характера, т.е. содержание MgO снижается от центра к периферии от 8,5 до 7,8 вес. %, сопряжено увеличивается содержание FeO. Клинопироксены относятся к группе Ca-Fe-Mg пироксенов (Morimoto, 1989). Состав клинопироксенов Eni.i.u^ij^ijHdg.wi.gFso.ig-s>37 с содержанием жадеитового компонента 1,43-7,7 мол.%. Для более железистых клинопироксенов характерны ламели ортопироксена, включения гематита и ильменита. Ортопироксены относятся к ряду энстатит-ферросилит и соответствуют гиперстену. Плагиоклазы из ксенолитов представлены андезинами и лабрадорами, основность меняется в пределах от Ап35 до An«), содержание ортоклазового компонента - 1,6-5,5 мол.%. В гнейсах плагиоклаз относится к олигоклазу, основность Ап2о-Апзо, в некоторых плагиоклазах присутствует значительная примесь ортоклаза (до 10%), что свидетельствует о высоких температурах (Marschall et al., 2003).

Амфиболы по составу относятся к группе кальциевых, к ряду паргасита и магнезио-гастингсита (Leake et al., 1997) (рис. 2).

с»

М| Г(

Рис. 1. Составы гранатов из различных типов пород нижнекоровых ксенолитов. 1-гранаговые гранулиты, кристаллосланцы, 2-гранат-биотитовые сланцы

Биотиты из гранулитов, встречающиеся в виде включений в гранате, по своему составу не отличаются от биотита матрицы. Биотит из гнейсов представлен двумя генерациями. Вторичный биотит более низкотитанистый (ТЮ2<0,1 вес.%). Биотиты из гранат-биотитовых сланцев характеризуются пониженным содержанием ТЮг-2,7-3,2 вес.%, повышенным содержанием А120з -15,8 вес. %.

W

м

0,7 0«

0,1 _ М

< м

ОХ 0.1 о

ф*рролшр»асит пар—сит * 4 А А Л t \ 1 +

шаетинаеит *« 1 i * *

о и М М М 1

laMMe***)

Рис.2. Составы амфиболов на диаграмме Al^/(Fe34AIVI)-Mg/(Mg+Fe2+) (Leake et al., 1997)

Глава 5. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НИЖНЕКОРОВЫХ КСЕНОЛИТОВ

5.1. Главные элементы

По химическому составу гранатовые гранулиты, двупироксеновые гранулиты и амфиболиты относятся к одной петрохимической серии и соответствуют пикробазальтам и базальтам (Классификация..., 1997).

На диаграмме А1203-(Ре0,0,+ТЮ2)-Мд0 (Jensen et al., 1986) большинство гранулитов попадают в поле высокожелезистых толеитовых базальтов. На вариационных диаграммах Харкера отмечаются непрерывные тренды содержаний РегОз, MgO, MnO, ТЮ2, которые отрицательно коррелируют с Si02, что характерно для толеитовых базальтов. С увеличением #Mg понижаются содержания Fe203 и ТЮ2, что соответствует тренду дифференциации толеитового расплава (Кузьмин и др., 2000). Таким образом, можно заключить, что протолитами гранулитов, являлись магматические породы основного состава.

Кристаллосланцы соответствуют андезитобазальтам и андезитам. По содержанию Si02, А120з, СаО гнейсы соответствует дацитам и риодацитам (Богатиков и др., 1987). На вариационных диаграммах Харкера с повышением Si02 наблюдается уменьшение количества ТЮ2) СаО, Fe203, MgO. При нанесении состава гнейсов на диаграмму ТЮ2/Р2О5 - MgO/CaO (Werner, 1987), фигуративные точки попадают в поле ортопород. По содержанию щелочей среди гнейсов выделяются две разновидности: натриевая и калиевая. Калиевые гнейсы характеризуются преобладанием К над Na (содержание К20 - 4,9-6,34% при Na20 « 2,4-3,1%). Натриевые гнейсы (плагиогнейсы) сопоставимы с породами тоналит-трондъемитовой серии. В целом, характер поведения петрогенных элементов в гнейсах указывает на исходно магматическую природу протолита, соответствовавшего кислым породам.

5.2. Рассеянные и редкоземельные элементы

На основании распределения редкоземельных элементов среди основных гранулитов выделяются 4 группы ксенолитов.

Гранулиты группы А характеризуются дифференцированными спектрами РЗЭ, отношение (ЪаАЪ)м - 8,60-18,75 (рис. 3). Для этих пород характерно повышенно содержание калия (2,3-2,8%), что объясняется присутствием биотита в породе (обр. Уд90-591, Уд79-20). Высокий Sr, Rb, Ва (рис. 4) и крутой наклон REE указывают на то, что кристаллизация этих пород происходила при фракционировании плагиоклаза.

Группу В составляют гранулиты с относительно ровным профилем распределения РЗЭ, (Ьа/УЬ)м - 0,87-1,79. Общее содержание редких земель в 15-40 раз выше хондритового уровня. Некоторые демонстрируют слабый Еи-минимум, что указывает на фракционирование плагиоклаза. Эти породы сопоставимы с примитивными базальтами типа Е-МОИВ и Ы-МОЯВ. На спайдер-диаграмме для этой группы отмечается обогащение Се, Ва, вг и слабая отрицательная аномалия по "П.

Рис. 3. Характерные спектры распределения редкоземельных элементов, нормированных к хондршу (Sun, McDcmough, 1989) в гранулитах различных типов

Образцы группы С характеризуются низкими содержаниями РЗЭ и положительной Eu-аномалией, (La/YbV 5,9-6,7. Для этих пород отмечается чрезвычайно низкое содержание ТЮ2 (0,15-0,38%) и повышенное содержание MgO, А1203, Sr, Ва, что может интерпретироваться как следствие кумулятивной природы. По содержанию петрогенных и редкоземельных элементов эти породы схожи с расслоенными метагабброидами (Ножкин и др., 1993).

Гранулиты группы D характеризуются дифференцированным профилем распределения редких земель, (ЬаАЪ)м - 3,0-8,9. Почти для всех образцов наблюдается отчетливый Eu-минимум, что свидетельствует о фракционировании плагиоклаза. На спайдер-диаграмме отмечаются максимумы по концентрации В a, Sr.

1000

■ группа А -л- группа В ■ 1 руша С группа D

U Ce Pr Nd Sm En Gd ТЬ Dy Но Ег УЬ Lu

В кристаллосланцах отмечается положительные аномалии по Бг, Ва, К. Спектры распределения редких земель не отличаются от спектров гранулитов группы А. Отмечается обогащение легкими редкими землями (~100 раз по сравнению с хондритовыми), слабый Еи-минимум, (ЬаЛЪ)к=8^-19,6.

0,1 .....................I........I , . I . I . I . I......... I . ! I I

Ca Rb Ва Th U ILNbTlUCtft kNlZtWinbriOdlbllr VHtllTmYbU Рис. 4. Область распределения нормированных по составу примитивной мантии (Sun, McDonough, 1989) содержаний редких и рассеянных элементов в гранулигах различных типов.

Редкоземельные спектры гнейсов характеризуются сильной дифференцированностью распределения, обогащение легкими лантаноидами до уровня 100 хондритовых, иногда наличием слабого Eu-максимума, (La/Yb^ - 17,6-195,5. Содержания высокозарядных элементов низкие, с заметным дефицитом Та. Отмечаются высокие содержания Rb, Ва, Sr. Наличие повышенной концентрации Sr в сочетании с низким содержанием Eu, Sm, Od, свидетельствует о кристаллизационной дифференциации исходного расплава с участием плагиоклаза и существенного количества амфибола.

Глава б. Р-Т УСЛОВИЯ МЕТАМОРФИЗМА

Для оценки Р-Т параметров в изучаемых ксенолитах использовались геотермометры включающие равновесия с участием Grt, Срх, Орх, Amp, PI, Bt и Kfs (Elliss, Green, 1979; Ai, 1994; Berman et al., 1995; Ravna, 2000; Holland, Powell, 1990; 1994; Wood, Banno, 1973; Wells, 1977; Powell, 1978; Thompson, 1979; Ferry, Spear, 1978; Hodger et

al., 1990; Perchuk et al., 1983; Williams et al., 1990; Holland, 1990; Elkins, Grove, 1990; Wood, 1974; Harley, 1984; Mukhopadhyay, 1991; Hollister et al., 1987; Blundy, Holland, 1990; Schmidt, 1992).

Оценки температур равновесия для гранулитов укладываются в интервал 710-850 °С (Ellis, Green, 1977) (рис. 5). Оценки температур по Срх-Орх геотермометрам (Wood, Ваяпо, 1973) получились выше 750900 °С.

ВПа-вгаап, 1ШП

А1.1Н4

ЯОМП ШЯ-ТФ ТО-7Ш 7ЯЫОО температура, °С

Therm ocalc (Heiland •< al., 1«9в)

ИМИ WN ИМИ ШЯ температура, *С

Лупа, 2000

ПИП MV7QD ТОО-790 ISMO №Й0 температура, "С

HMD вбО-ТОО 7№Я0 ЛМП П&460

температура, "С

Рис. 5. Гистограммы распределения температур по Grt-Cpx геотермометрам 1-амфиболиты, 2-гранатовые гранулиты

Наличие ламелей инвертированного пижонита в клинопироксенах из гранатовых гранулитов указывает на высокие температуры кристаллизации пироксенов (>1000 °С). Для амфиболитов средние температуры составляют 600-690 °С (Ellis, Green, 1977; Wood, Banno, 1973).

Для кристаллосланцев (при наличии первичного биотита) и гранат-биотитовых сланцев использовались гранат-биотитовые геотермометры (Thompson, 1979; Ferry, Spear, 1978; Hodger et al., 1990; Perchuk et al., 1983; Williams et al., 1990). Для кристаллосланцев температуры - 660-720 °C (Perchuk, 1983), для гранат-биотитовых сланцев - 500-600 °С (Ferry, Spear, 1978). Для гнейсов, в виду ограниченного набора минеральных фаз, с целью приближенной оценки

температуры использовалась диаграмма составов полевых шпатов с изотермами (Elkins, 1990). Точки составов полевых шпатов попадают на изотермы 700 °С. По амфибол-плагиоклазовому термометру (Holland et al., 1994) температуры получились в пределах 700-750 °С.

Для гранатовых гранулитов применялись Grt-Opx барометры (Wood, 1974; Harley, 1984) и Grt-Cpx геобарометр (Mukhopadhyay, 1991). Давления получились - 9-14 кбар. По содержанию жадеитового компонента в клинопироксенах (Holland, 1980) оценка нижнего предела давления - 9 кбар. Для двупироксеновых гранулитов давления по М. Кохну и Ф. Спиру (Kohn, Spear, 1990) составляют 8,5-10 кбар.

Для амфиболитов использовались амфиболовые геобарометры (Hollister et al., 1987; Blundy, Holland, 1990; Schmidt, 1991). Величины давлений получились около 8 кбар. Значения давлений и температур, рассчитанных по системе THERMOCALC (Holland, Powell, 1990; 1994), укладываются в интервал величин, полученных с помощью геотермометров и геобарометров.

Глава 7. ГЕНЕЗИС ГРАНАТОВЫХ ГРАНУЛИТОВ И ЭВОЛЮЦИЯ НИЖНЕЙ КОРЫ

7.1. Петрологический разрез нижней коры

Исходя из полученных петрографических и термобарометрических данных по ксенолитам, разрез нижней коры в Далдын-Алакитском и Средне-Мархинском алмазоносных районах представляется следующим: в низах коры залегают гранатовые гранулиты, двупироксеновые гранулиты, гнейсы, плагиогнейсы и кристаллосланцы. Выше по разрезу лежат амфиболиты и гранаг-биотитовые сланцы. По петрографическим данным в составе нижней коры на глубине от 30 до 45 километров преобладали гранатовые гранулиты. Двупироксеновые гранулиты, амфиболиты, гнейсы и кристаллические сланцы встречаются в подчиненном количестве.

Широкое распространение гранатовых гранулитов в трубках Далдын-Алакитского и Средне-Мархинского алмазоносных районов и отсутствие таковых в трубках Мирнинского и Куойского полей (по литературным данным) указывает на латеральную неоднородность в низах земной коры.

Сопоставление пород ксенолитов трубок Далдын-Алакитского и Средне-Мархинского районов с гранулитовым комплексом Анабарского щита указывает на схожесть петрографических типов. Вместе с тем, минеральные ассоциации метабазитов, установленные в ксенолитах и

среди пород гранулитового комплекса, свидетельствуют об их кристаллизации при различных Р-Т параметрах. Гранатовые гранулиты из ксенолитов (Т=710-850 °С, Р=9-12 кбар) сформировались при более высоких давлениях в сравнении с метабазитами Анабарского щита (Т=780-950 °С, Р=7-10 кбар). Разница в температурах метаморфизма может объясняться тем, что гранулиты Анабарского щита были быстро выведены на верхний уровень земной коры и их Р-Т тренд соответствует изотермальной декомпрессии (Архей...,1988). В то же время гранулиты, доставленные на поверхность кимберлитовыми трубками оставались на уровне нижних частей земной коры (35-40 км) до времени извержения кимберлитовых трубок (верхний девон) и их Р-Т тренд согласуется с изобарическим охлаждением. В пользу изобарического охлаждения свидетельствуют структуры распада твердых растворов (ламели ортопироксена) в клинопироксенах гранулитов и реакционные структуры, выраженные в появлении каемок клинопироксена вокруг зерен ортопироксена, а также развитие каемок гранат вокруг ильменита.

7.2. Природа протолитов ксенолитов и петрогенезис гранатовых гранулитов

Существует несколько гипотез образования основных гранулитов: 1) базитовые гранулиты представляют собой реститы после частичного плавления при формировании верхней коры (Тейлор, Мак-Леннан, 1985; Rudnick, 1992); 2) гранулиты представляют собой кумулятьг, 3) магматическое наращивание (underplating) нижней коры базальтовыми расплавами (Rogers, 1982, Rudnick, 1987,1992; Downes et al., 1990); 4) вулканогенно-осадочная, по которой гранулиты базитового, среднего и кислого составов возникли как эффузивные серии и позднее вместе с осадочным материалом были перекристаллизованы в условиях гранулитовой фации (Архей..., 1988).

Высокое содержание К20 в образцах ксенолитов, а также характер распределения несовместимых элементов не дает основание считать эти породы реститами. Более того, гранулиты с повышенным содержанием Si02 (группа С, см. главу 5.) имеют низкие содержания редких земель, что противоречит ожидаемому при частичном плавлении одновременному уменьшению содержаний ланданоидов и SiCh в реститах. Ряд ксенолитов гранулитов могут рассматриваться в качестве кумулятов на основании Eu-аномалии и валового состава.

В отличие от современных базальтов различных геодинамических обстановок исследуемые гранулиты, отличаются более высоким

содержанием Ре, переходных металлов (Ni, Со), и повышенным содержанием несовместимых элементов (К, Ва, Zr, Sr, Rb, РЗЭ). Следовательно, большинство гранатовых гранулитов отражают исходный состав базальтовой магмы, выплавившейся из обогащенного мантийного источника. Исходя из петрохимических и геохимических особенностей ксенолитов гранулитов, можно предположить несколько типов исходных базитовых расплавов.

Гнейсы имеют исходно магматическую природу и сопоставимы с породами ряда дацитов-риодацитов. Характер спектров распределения редких земель и высокое отношение La/Yb, не характерное для осадочных пород архея (Тейлор, Мак-Леннан, 1985), подтверждают данный вывод. Породы обогащены TR, Th, Zr, Ti, Se, что характеризует высокую степень геохимической дифференцированности исходных магматитов. Спектры распределения редкоземельных элементов подобны спектрам архейских кислых вулканитов типа F1 (Конди, 1983) (или современным породам тоналит-трондьемит-гранодиоритовой серии) и типа F2. Натровые разновидности гнейсов (плагиогнейсы), возможно, могут представлять собой выплавку из метабазитового субстрата при высоких давлениях в равновесии с Grt, Срх и Amp. Содержание редких элементов в плагиогнейсах близко к концентрациям в архейских тоналит-трондьемитах, ведущей моделью образования которых является плавление основного субстрата при высоких Р-Т параметрах (Martin, 1994; Rapp, 1995).

7.3. Оценки Р-Т параметров ксенолитов гранатовых гранулитов и сравнение с кондуктивной палеогеотермой литосферы Якутской алмазоносной провинции.

На Р-Т диаграмме значения температур и давлений для нижнекоровых ксенолитов из кимберлитовых трубок Якутии попадают в область океанических геотерм (80 мВтЛс). Р-Т соотношения, полученные по нижнекоровым ксенолитам из кимберлитов юго-западной части Каапвальского кратона (Южная Африка) (Pearson et al., 1995) совпадают с ксенолитами Якутии и ложатся на получаемый тренд. Наблюдаемый изгиб геотермы в пределах 10-30 кбар, по мнению Б. Гриффина (Griffin, О Reilly, 1987) указывает, что адвекция является доминирующим механизмом переноса тепла в нижней коре и верхней мантии. Адвективный перенос тепла вызывают процессы подслаивания и надслаивания базальтовых магм на границе кора-мантия.

По Р-Т параметрам мантийных ксенолитов из кимберлитов Далдын-Алакитского района рядом исследователей (Похиленко и др.,

1993; (ЗпАлп й а1., 1996) была построена палеогеотерма литосферы Якутской кимберлитовой провинции, которая соответствует тепловому потоку 35-40 мВт/м2 Значения Р-Т параметров ксенолитов гранатовых гранулитов Далдынского, Алакит-Мархинского и Средне-Мархинского полей попадают в область более высоких тепловых потоков. Это является прямым подтверждением магматической природы гранатовых гранулитов, которые представляют фрагменты глубинных интрузий, внедренных в низы коры.

7.4. Расчет скоростей продольных волн и интерпретация геофизических данных

Судя по скоростям продольных волн Ур~6,8-7,0 км/с (Суворов и др., 2005), в нижней части коры Якутской кимберлитовой провинции должны залегать породы с относительно небольшой плотностью - р~2,9 г/см3' Для сопоставления сейсмических исследований с петрологическими данными нами был проведен расчет скорости продольных волн в ксенолитах различного состава. Значения Ур для гранатовых гранулитов, которые по Р-Т параметрам должны находиться в нижних слоях земной коры, составляют 7,6-7,9 км/с, что значительно выше скоростей, зафиксированных геофизическими методами. В то же время, средние значения скоростей плагиогнейсов (Ур = 6,6 км/с) и кристаллосланцев (Ур = 6,8-6,9 км/с) близки к данным глубинного сейсмического зондирования.

Если принимать, что нижняя кора не изменялась со времени внедрения кимберлитовых трубок, то гранатовые гранулиты присутствуют в низах коры в виде небольших линз и прослоек. В подтверждение этой модели можно привести данные ГСЗ, согласно которым нижний слой между границами К2 и Мохо характеризуется высокой плотностью и равномерностью распределения коротких отражающих площадок (Суворов, 1993; Леонов, 1991, 1993; Соколова, 1992). Существуют две модели интерпретации природы этих отражений. Первая - это тектоническая, согласно которой отражения интерпретируются как глубинные субгоризонтальные нарушения (срывы, сколы) (Леонов, 1991, 1993; Соколова, 1992), вторая -магматическая, объясняющая возникновение отражений внедрением пластовых интрузий. Это модель так называемого магматического подслаивания (ипс1егр1аЙ1щ), которая состоит в насыщении и переработке нижних горизонтов коры мафитовым и ультрамафитовым материалом. Наличие большого количества гранатовых гранулитов в ксенолитах кимберлитовых трубок Далдын-Алакитского района,

возможно, подтверждает концепцию магматического подслаивания. Примерный объем гранатовых гранулитов в низах коры, полученный по эмпирической формуле (Брыксин, Хлестов, 1980) составляет около 40 % от всего объема пород. Это почти соответствует петрографическим данным, согласно которым, гранатовые гранулиты составляют более 50 % от общего количества ксенолитов.

7,5. Строение земной коры в районах кимберлитовых трубок Якутии

Результаты сейсмических исследований в различных регионах мира указывают на то, что архейская кора обычно имеет меньшую мощность по сравнению с протерозойской и слой мафической нижней коры со скоростями продольных волн больше 7,0 км/с появляется только в протерозойской коре (Durrheim, Mooney, 1994). Сейсмические исследования нижней коры Каапвальского кратона (Pb-Pb возраст 3,23,4 млрд. лет (Huang et al., 1995)) показывают отсутствие в ней гранулитов основного состава (Niu, James, 2002). Строение земной коры и поверхности Мохо Каапвальского кратона сопоставимо с Мирнинским и Куойским полями Якутской алмазоносной провинции. В то же время, в Далдын-Алакитском районе, где среди ксенолитов преобладают гранатовые гранулиты, наблюдается утолщение земной коры и неровный рельеф поверхности Мохо (Суворов и др , 1997).

Наличие гранулитов основного состава в низах коры Якутской провинции, данные определения абсолютного возраста и интерпретация данных сейсмических исследований дают основание сделать заключение, о том, что трубки Далдын-Алакитского района расположены в пределах древнего мобильного пояса, в котором неоднократно происходила активизация.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании материалов диссертации можно сделать следующие выводы:

1. Разрез земной коры в Далдын-Алакитском и Средне-Мархинском алмазоносных районах на период внедрения кимберлитовых трубок представляется следующим: в низах коры залегают гранатовые гранулиты, двупироксеновые гранулиты, гнейсы, плагиогнейсы и кристаллосланцы. Выше по разрезу лежат амфиболиты и гранат-биотитовые сланцы.

2. Полученные данные свидетельствуют о том, что состав нижних частей земной коры в Далдын-Алакитском и Средне-Мархинском

алмазоносных районах значительно отличается от состава гранулитового комплекса Анабарского щита.

3. На период внедрения кимберлитовых трубок в нижних частях земной коры, расположенной под Далдынским, Алакит-Мархинским и Накынским полях преобладали гранатовые гранулиты. В то же время, в Мирнинском и Куойском кимберлитовых полях в период внедрения кимберлитов нижняя кора была менее мафической.

4. Большинство гранатовых гранулитов отражают исходный состав базитовой магмы, выплавившиеся из обогащенного мантийного источника.

5. Значения Р-Т параметров ксенолитов нижнекоровых пород Далдынского, Алакит-Мархинского и Средне-Мархинского полей ложатся выше континентальной геотермы, что является следствием быстрого остывания базитовых расплавов в низах коры.

6. Скорости продольных волн в Далдынском и Алакит-Мархинском кимберлитовых полях, фиксируемых методом глубинного сейсмического зондирования (6,8-7,0 км/с) (Суворов и др., 2005), указывают на то, что в нижней коре присутствуют породы основного и среднего состава с относительно небольшой плотностью. Вместе с тем, по полученным данным, более 50 % от общего числа ксенолитов представляют гранатовые гранулиты, для которых характерны более высокие расчетные скорости (7,6-7,9 км/с).

7. Сопоставление данных глубинных сейсмических исследований с палеоразрезом, построенным по результатам изучения ксенолитов, свидетельствует о том, в низах коры гранатовые гранулиты представлены не отдельным слоем, а присутствуют в виде небольших линз и прослоев.

Основные публикация по теме диссертации:

1. Бузлукова Л.В. Изучение состава и оценка Р-Т параметров образования метаморфических пород на примере коровых ксенолитов кимберлитовой трубки Загадочная // Труды Четвертого Международного научного симпозиума имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр». Томск. 2000. С. 143-144.

2. Бузлукова Л.В. Ксенолиты коровых пород кимберлитовой трубки Загадочная // Сборник материалов ХХХУШ международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» Новосибирск: НГУ. 2000. С. 70-71.

3. Бузлукова Л.В. Нижнекоровые ксенолиты кимберлитовых трубок Загадочная и Удачная // Материалы XIX Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика». Иркутск. 2001. С. 8.

4. Бузлукова Л.В.. Шацкий B.C., Соболев Н.В. Особенности строения низов земной коры в районе кимберлитовой трубки Загадочная (Якутия) // Геология и геофизика. 2004. Т. 45. № 8. С. 992-1007.

5. Бузлукова Л .В. Геохимия гранулитов из ксенолитов кимберлитовых трубок (Якутия) И Материалы научной конференции молодых ученых ИНЦ СО РАН «Современные проблемы геохимии». Иркутск. 2004. С. 14-17.

6. Бузлукова Л.В. Строение нижней части земной коры северо-востока Сибирского кратона (Якутская кимберлитовая провинция) на основе исследования ксенолитов коровых пород и геофизических данных // Материалы XV молодежной научной конференции «Геология и геоэкология европейской России и сопредельных территорий». Санкт-Петербург. 2004. С. 20-22.

7. Бузлукова Л.В. Особенности состава нижней континентальной коры в Якутской алмазоносной провинции (по данным изучения глубинных ксенолитов) // Тезисы докладов Второй Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле. Новосибирск. 2004. С. 2627.

8. Бузлукова Л.В. Оценка теплового потока и палеогеодинамическая реконструкция Далдын-Алакитского алмазоносного района (Якутия) по данным глубинных ксенолитов // Материалы XXI Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика». Иркутск. 2005. С. 118-120.

Технический редактор О М. Вараксина

Подписано к печати 22.08.05 Формат 60x84/16. Бумага офсет ЛЬ 1. Гарнитура Тайме. Печать офсетная. • Печ. л. 1,2. Тираж 100. Зак. 326.

НП АИ «Гео». 630090, Новосибирск, пр. Ак. Коппога, 3.

»15954

РНБ Русский фонд

2006-4 12975

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Бузлукова, Людмила Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

Глава. 1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ И 10 СОСТАВЕ НИЖНЕЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Глава.2. СТРОЕНИЕ ФУНДАМЕНТА ЯКУТСКОЙ 22 КИМБЕРЛИТОВОЙ ПРОВИНЦИИ

2.1. Геологическое строение фундамента Якутской кимберлитовой 22 провинции

2.2. Строение земной коры по данным глубинного сейсмического 27 зондирования

Глава.3. ПЕТРОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ КСЕНОЛИТОВ

3.1. Гранатовые гранулиты

3.2. Двупироксеновые гранулиты

3.3. Амфиболиты

3.4. Кристаллосланцы

3.5. Гнейсы

3.6. Гранат-биотитовые сланцы

Глава.4. ОСОБЕННОСТИ СОСТАВОВ МИНЕРАЛОВ

4.1. Гранаты

4.2. Пироксены

4.3. Плагиоклазы

4.4. Амфиболы

4.5. Биотиты

Глава 5. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НИЖНЕКОРОВЫХ 63 КСЕНОЛИТОВ

5.1. Главные элементы

5.2. Рассеянные и редкоземельные элементы

Глава. 6. Р-Т УСЛОВИЯ МЕТАМОРФИЗМА

Глава.7. ГЕНЕЗИС ГРАНАТОВЫХ ГРАНУЛИТОВ И ЭВОЛЮЦИЯ 94 НИЖНЕЙ КОРЫ

7.1. Петрологический разрез нижней коры

7.2. Природа протолитов ксенолитов и петрогенезис гранатовых 97 гранулитов

7.3. Оценки Р-Т параметров ксенолитов гранатовых гранулитов и 100 сравнение с кондуктивной палеогеотермой литосферы Якутской алмазоносной провинции

7.4. Расчет скоростей продольных волн и интерпретация 103 геофизических данных

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Реконструкция строения и состава земной коры в Якутской кимберлитовой провинции по данным изучения глубинных ксенолитов"

Изучение вещественного состава и условий формирования нижних частей земной коры является одной из фундаментальных проблем глубинной петрологии. Нижняя континентальная кора является слабо изученной, в силу своей ограниченной доступности. На сегодняшний момент существует три источника информации о строении нижних частей земной коры:

1) гранулитовые комплексы, обнажающиеся на щитах;

2) ксенолиты нижнекоровых пород из трубок взрыва;

3) глубинные сейсмические исследования.

Хотя ксенолиты и не представляют полный геологический разрез, а являются лишь фрагментами пород, многие исследователи считают, что они являются наиболее достоверными представителями нижней континентальной коры (Rogers, 1977; Rudnick et al., 1987,1992; Downes, 1993).

Актуальность проблемы. Проведенные в последние годы интенсивные исследования ксенолитов коровых пород из кимберлитовых и лампрофировых трубок, а также щелочных базальтов дали важную информацию о составе и структуре нижней континентальной коры (Rogers et al., 1977; Griffin et al., 1979, 1986; O'Reilly et al., 1989, 1997; Rudnick et al., 1986, 1987, 1990, 1995; Downes, 1990, 1993; Holtta et al., 2000; Markwick et al., 2000; 2001; Kempton et al., 1995; 1997; 2001; Niu et al., 2002). Многими исследователями отмечается, что большинство нижнекоровых ксенолитов имеют базитовый состав. В то же время, в гранулитовых комплексах обнажающихся на щитах преобладают породы кислого и среднего составов (Rudnick et al., 1995; Downes, 1993). Это дает основание рассматривать ксенолиты основных гранулитов либо как реститы после плавления нижних частей коры, либо как продукты андерплейтинга (Rudnick et al., 1992; Downes, 1993). В последнее время также высказана идея о том, что нижняя кора может состоять из аккретированных и поддвинутых океанических плато и островодужных базальтов (Condie, 1994).

Ксенолиты нижнекоровых пород широко распространены в кимберлитовых трубках Якутской алмазоносной провинции (Алмазные месторождения ., 1959; Специус, Серенко, 1990; Розен и др., 2002). В то же время, их исследованию уделялось значительно меньше внимания по сравнению с ксенолитами мантийных пород. Следствием этого является то, что целый ряд вопросов, касающихся эволюции состава коры Якутской алмазоносной провинции остается открытым. В частности, нет однозначности в оценке соотношения ксенолитов метабазитов с ксенолитами пород среднего и основного состава, недостаточно точно определены Р-Т параметры нижнекоровых ксенолитов.

Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является реконструкция строения земной коры в Якутской кимберлитовой провинции на основе комплексного изучения представительной коллекции ксенолитов нижнекоровых пород из Средне-Мархинского (трубка Ботуобинская) и Далдын-Алакитского (трубки Удачная, Зарница, Загадочная, Ленинградская, Комсомольская, Юбилейная) алмазоносных районов. Для достижения цели решались следующие задачи:

1) Детальная классификация ксенолитов на основании их петрографических и минералогических особенностей;

2) Реконструкция природы протолитов пород ксенолитов;

3) Определение Р-Т параметров условий образования минералов ксенолитов;

4) Сопоставление геофизических данных о плотностных свойствах нижней коры с вещественным составом, полученным на основе исследования ксенолитов;

5) Построение комплексной модели строения земной коры на северо-востоке Сибирской платформы.

В рамках данной работы для реализации поставленной цели необходимо было провести исследования по следующим направлениям:

1) Изучение петрографии и химического состава различных типов пород;

2) Выявление особенностей химического состава минералов, оценка Р-Т параметров образования пород с использованием наиболее надежных современных методов;

3) Геохимическая характеристика пород;

4) Проведение расчетов скоростей продольных волн в ксенолитах различного состава для увязки геофизических данных с вещественным составом земной коры.

Фактический материал, методы и объем исследований.

Материалом для исследования послужила представительная коллекция коровых ксенолитов, собранная в процессе полевых исследований 1977-2004 годов. Материалы 1977-2001 г.г. были любезно предоставлены автору для обработки и систематизации его научным руководителем чл.-корр. РАН B.C. Шацким. В период 2002-2004 г.г. автор лично участвовал в полевых работах. Ксенолиты из кимберлитовой трубки Загадочная были любезно предоставлены академиком Н.В. Соболевым. Коллекция насчитывает более полутора тысяч образцов из различных кимберлитовых трубок (трубки Удачная, Загадочная, Ленинградская, Зарница, Комсомольская, Юбилейная, Ботуобинская). Следует отметить, что в полевых условиях проводился подсчет процентного содержания ксенолитов в негабаритах (тр. Удачная) и в керне скважин (тр. Ботуобинская), что тем самым исключает влияние фактора выборочного отбора.

Все образцы были просмотрены визуально, из наиболее свежих изготовлены пластинки и шлифы. Исходя из специфики поставленных задач, основными методами исследований являлись оптическая микроскопия, рентгеноспектральный микрозондовый анализ, рентгенофлюоресцентный анализ, метод масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой.

На поляризационном оптическом микроскопе марки "Zeiss Axiolab" было просмотрено 800 шлифов и пластинок. Составы минералов анализировались на рентгеноспектральном микроанализаторе с электронным зондом "Camebax-micro" фирмы Cameca (Франция) (оператор Л.В. Усова) (ОИГТиМ СО РАН). Было сделано около 1000 полных анализов минералов. Определение валового состава пород было проведено методом рентгенофлюоресцентного анализа на рентгеновском анализаторе VRA-20 R (производства фирмы «Карл Цейсс Йена», ГДР) (аналитик Л.Д. Холодова) (ИМП СО РАН) и рентгеновском квантометре «СРМ-25» (аналитики А.Д. Киреев, Н.А. Глухова) (Аналитический центр ОИГГиМ СО РАН). Было проанализировано 170 образцов. Определение содержания редких земель и ряда рассеянных элементов было проведено в Аналитическом центре ОИГГиМ СО РАН методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой аналитиками С.В. Палееским и И.В. Николаевой. Было проанализировано 37 образцов.

Научная новизна:

1. Впервые на представительном материале проведено комплексное исследование коровых ксенолитов из кимберлитовых трубок Средне-Мархинского и Далдын-Алакитского алмазоносных районов Якутии.

2. Исследования глубинных ксенолитов из кимберлитовых трубок Средне-Мархинского и Далдын-Алакитского алмазоносных районов свидетельствуют о латеральной неоднородности земной коры изучаемого региона.

3. Помимо кристаллических сланцев, гнейсов и плагиогнейсов, сопоставимых с породами гранулитового комплекса Анабарского щита, в кимберлитах Далдын-Алакитского и Средне-Мархинского алмазоносных районов широко распространены ксенолиты гранатовых гранулитов, по Р-Т параметрам относящихся к низам земной коры.

4. Согласно петрохимическим и геохимическим данным протолитами гранатовых гранулитов являлись породы, по составу отвечающие дифференцированным базальтам.

5. Палеогеотерма, построенная по минеральным ассоциациям ксенолитов, лежит гораздо выше континентальной геотермы, что является следствием быстрого остывания базитовых расплавов в нижних частях земной коры.

Основные защищаемые положения:

1. На период внедрения кимберлитовых трубок разрез нижней земной коры в Далдын-Алакитском и Средне-Мархинском алмазоносных районах

Якутии представляется следующим: нижняя часть коры сложена гранатовыми гранулитами, гнейсами, плагиогнейсами, эндербитами, двупироксеновыми гранулитами, кристаллосланцами, выше по разрезу залегают амфиболиты и гранат-биотитовые сланцы.

2. По геохимическим данным мафические гранулиты не являются реститовым материалом, а соответствуют различным типам дифференцированных базитов и отражают исходный состав базальтовой магмы, выплавившиеся из мантийного источника, обогащенного крупноионными (Ва, Sr) и редкоземельными элементами. Гнейсы имеют исходно магматическую природу и сопоставимы с породами ряда дацитов-риодацитов.

3. Сопоставление полученного разреза земной коры с данными сейсмического зондирования, указывает на то, что гранатовые гранулиты залегают в низах коры не в виде отдельного слоя, а представляют собой дискретные тела в плагиогнейсах.

Практическая значимость работы:

В результате комплексных петролого-минералогических исследований нижнекоровых ксенолитов, с привлечением геофизических данных, отработана методика реконструкции разреза глубинных зон земной коры. Такая информация полезна для широкого круга исследователей, занимающихся изучением глубинного строения литосферы. Проведенные исследования свидетельствуют о латеральной неоднородности нижней коры Якутской алмазоносной провинции. На основании этого можно сделать заключение, что состав и строение коры не являются определяющими факторами для проявления процессов кимберлитового вулканизма.

Публикации и апробация работы.

По теме диссертации опубликовано 8 работ, из которых одна статья в рецензируемом журнале и 7 тезисов докладов в трудах российских и международных конференций. Основные результаты работ были доложены на научной конференции молодых ученых ИНЦ СО РАН «Современные проблемы геохимии», Иркутск, 2004; на XV молодежной научной конференции, посвященной памяти О.К. Кратца, Санкт-Петербург, 2004; на Второй Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле, Новосибирск, 2004.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и приложения общим объемом 160 страниц, содержит 18 таблиц и 50 рисунков. Список литературы включает 152 наименования.

Заключение Диссертация по теме "Минералогия, кристаллография", Бузлукова, Людмила Владимировна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании материалов диссертации можно сделать следующие выводы:

1. Разрез земноЁ коры в Далдын-Алакитском и Средне-Мархинском алмазоносных районах на период внедрения кимберлитовых трубок представляется следующим: в низах коры залегают гранатовые гранулиты, двупироксеновые гранулиты, гнейсы, плагиогнейсы и кристаллосланцы. Выше по разрезу лежат амфиболиты и гранат-биотитовые сланцы.

2. Полученные данные свидетельствуют о том, что состав нижних частей земной коры в Далдын-Алакитском и Средне-Мархинском алмазоносных районах значительно отличается от состава гранулитового комплекса Анабарского щита.

3. На период внедрения кимберлитовых трубок в нижних частях земной коры, расположенной под Далдынским, Алакит-Мархинским и Накынским полях преобладали гранатовые гранулиты. В то же время, в Мирнинском и Куойском кимберлитовых полях в период внедрения кимберлитов нижняя кора была менее мафической.

4. Большинство гранатовых гранулитов отражают исходный состав базитовой магмы, выплавившиеся из обогащенного мантийного источника.

5. Значения Р-Т параметров ксенолитов нижнекоровых пород Далдынского, Алакит-Мархинского и Средне-Мархинского полей лежат выше континентальной геотермы, что является следствием быстрого остывания базитовых расплавов в низах коры.

6. Скорости продольных волн в Далдынском и Алакит-Мархинском кимберлитовых полях, фиксируемых методом глубинного сейсмического зондирования (6,8-7,0 км/с), указывают на то, что в нижней коре присутствуют породы основного и среднего состава с относительно небольшой плотностью. Вместе с тем, по полученным данным, более 50 % от общего числа ксенолитов представляют гранатовые гранулиты, для которых характерны более высокие скорости (7,6-7,9 км/с).

Сопоставление модели строения земной коры Якутской кимберлитовой провинции по результатам сейсмического зондирования с палеоразрезом, построенным по данным изучения ксенолитов, указывает на то, что мафические гранатовые гранулиты залегают в низах коры не в виде отдельного слоя, а представляют собой дискретные тела в плагиогнейсах.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Бузлукова, Людмила Владимировна, Новосибирск

1. Артюшков Е.В. Физическая тектоника - М.: Наука, 1993,456 с.

2. Архей Анабарского щита и проблемы ранней эволюции Земли М.: Наука, 1988,254 с.

3. Бобриевич А.П., Смирнов Г.И., Соболев B.C. К минералогии ксенолитов гроссуляр-пироксен-дистеновой породы (гроспидита) из кимберлитов Якутии // Геология и геофизика, 1960, №3, с. 18-24.

4. Алмазные месторождения Якутии / Под ред. акад. Соболева B.C. — М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, 1959, 526 с.

5. Беликов Б.П., Александров К.С., Рыжова Т.В. Упругие свойства породообразующих минералов и горных пород М.: Наука, 1970,160 с.

6. Богатиков В.А., Косарева Л.В., Шарков Е.В. Средние химические составы магматических горных пород: Справочник М.: Недра, 1987,150 с.

7. Брыксин А.В., Хлестов В.В. Природа внутрикорового волновода в континентальных рифтовых зонах в областях современной активизации // Геология и геофизика, 1980, №8, с. 87-96.

8. Ветрин В.Р. Нижняя кора Беломорского мегаблока: ее возраст, состав и условия образования (по результатам изучения глубинных ксенолитов) // Вестник МГТУ, 1998, т.1, № 3, с. 7-18.

9. Годовиков А.А. Минералогия М.: Недра, 1983, 300 с.

10. Ю.Добрецов Н.Л., Кочкин Ю.Н., Кривенко А.П., Кутолин В.А. Породообразующие пироксены М.: Наука, 1971,454 с.

11. Дукарт Ю.А., Борис Е.И. Авлакогенез и кимберлитовый магматизм -Воронеж, 2000,161 с.

12. Кимберлиты и кимберлитоподобные породы: Вещество верхней мантии под древними платформами / Отв. ред. акад. Н.А. Логачев Новосибирск: Наука, 1994,256 с.

13. Классификация и номенклатура метаморфических горных пород. Справочное пособие / Под ред. акад. Добрецова Н.Л., Богатикова О.А., Розена О.М. Новосибирск: Издательство ОИГГМ СО РАН, 1992, 205 с.

14. Классификация магматических (изверженных) пород и словарь терминов. Рекомендации Подкомиссии по систематике изверженных пород Международного союза геологических наук // Пер. с англ., М.: Недра, 1997, 248 с.

15. Конди К. Архейские зеленокаменные пояса-М.: Мир, 1983, 390 с.

16. Костюк Е.А. Статистический анализ и парагенетические типы амфиболов метаморфических пород-М.: Наука, 1970, 300 с.

17. Крылов С.В., Мишенькин Б.П. Детальные сейсмические исследования литосферы наР- и S-волнах Новосибирск: Наука, 1993, 199 с.

18. Леонов Ю.Г. Платформенная тектоника в свете представлений о тектонической расслоенности земной коры // Геотектоника, 1991, №6, с. 320.

19. Леонов Ю.Г. Тектонические критерии интерпретации сейсмически отражающих горизонтов в нижней коре континентов // Геотектоника, 1993, №5, с. 4-16.

20. Литосфера докембрийских щитов северного полушария Земли по сейсмическим данным // Трипольский А.А., Шаров Н.В., Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2004, 159 с.

21. Лутц Б.Г. Петрология глубинных зон континентальной коры и верхней мантии земли М.: Наука, 1974, 304 с.

22. Мак-Грегор В.Р. Архейские серые гнейсы и происхождение континентальной коры: данные по району Готхоб, Западная Гренландия //трондъемиты, дациты и связанные с ними породы М.: Мир, 1983, с. 132156.

23. Неймарк JI.A., Немчин А.А., Розен О.М., Серенко В.П., Специус З.В., Шулешко И.К. Sm-Nd изотопные системы в нижнекоровых ксенолитах из кимберлитов Якутии // ДАН. 1992. т. 273. №3. с. 374-378.

24. Ножкин А.Д., Туркина О.М. Геохимия гранулитов Новосибирск: Издательство ОИГГиМ СО РАН, 1993,219 с.

25. Петрографический кодекс. Магматические и метаморфические образования Санкт-Петербург: Издательство ВСЕГЕИ, 1995, 128 с.

26. Похиленко Н.П., Соболев Н.В., Бойд Ф.Р., Пирсон Г.Д., Шимизу Н. Мегакристаллические пироповые перидотиты в литосфере Сибирской платформы: минералогия, геохимические особенности и проблема происхождения. Геология и геофизика, 1993, с. 71-84.

27. Розен О.М., Серенко В.П., Специус З.В., Манаков А.В., Зинчук Н.Н. Якутская кимберлитовая провинция: положение в структуре Сибирского кратона, особенности состава верхней и нижней коры // Геология и геофизика, 2002, т. 43, №1, с. 3-27.

28. Розен О.М., Федоровский B.C. Коллизионные гранитоиды и расслоение земной коры М.: Научный мир, 2001, 188 с.

29. Ронов А.Б., Ярошевский А.А., Мигдисов А.А. Химическое строение земной коры и геохимический баланс главных элементов М.: Наука, 1990, 182 с.

30. Смелов А.П., Габышев В.Д., Ковач В.П., Котов А.Б Общая структура фундамента восточной части Северо-Азиатского кратона. // Тектоника,геодинамика и металлогения территории Республики Саха (Якутия), М.: МАИК «Наука/Интерпериодика», 2001, с. 108-112.

31. Смелов А.П., Ковач В.п., Габышев В.Д. Тектоническое строение и возраст фундамента восточной части Северо-Азиатского кратона // Отечественная геология, 1998, № 6, с. 6-10.

32. Соболев Н.В. Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии Новосибирск: Наука, 1974, 264 с.

33. Соболев С.В. Физико-петрологические процессы в коре и мантии, приводящие к вертикальным движениям континентальной литосферы. // Автореф. дис. . канд. геол.-мин. наук, М.: Издательство ОИФЗ РАН, 1980,24 с.

34. Соколова Ю.Ф., Миронова Н.А. Реологическая модель континентальной земной коры по данным сравнительного исследования метаморфических комплексов и коровых ксенолитов // Геотектоника, 1992, №3, с. 17-26.

35. Соловьева JI.B., Горнова М.А., Маркова М.Е., Ложкин В.И. Геохимическая идентификация гранулитов из ксенолитов в кимберлитах Якутии // Геохимия, 2004, №3, с. 270-287.

36. Специус З.В., Серенко В.П. Состав континентальной верхней мантии и низов коры под Сибирской платформой М.: Наука, 1990,272 с.

37. Справочник геофизика // Под ред. Н.Б.Дортман, 2-е изд. М.: Недра, 1984, 455 с.

38. Суворов В.Д. Глубинные сейсмические исследования в Якутской кимберлитовой провинции Новосибирск: Наука, 1993, 136 с.

39. Суворов В.Д., Тимиршин К.В., Юрин Ю.А., Парасотка Б.С., Матвеев В.Д. Соотношение глубинных и приповерхностных структур в южной части Якутской кимберлитовой провинции по сейсмическим данным // Геология и геофизика, 1997, т. 38, № 5, с. 1014-1020.

40. Суворов В.Д., Юрин Ю.А., Парасотка Б.С. Структура нижней части земной коры и верхов мантии западной части Якутской кимберлитовойпровинции (по данным ГСЗ) // Геология и геофизика, 1994, т.35, №11, с. 126-133.

41. Тейлор С. Р., Мак-Леннан С.М. Континентальная кора, ее состав и эволюция-М.: Мир, 1988. 380 с.

42. Толковый словарь английских геологических терминов // Под ред. М. Гери, Р. Мак-Афи мл., К. Вульфа М.: Мир, 1977, 597 с.

43. Трипольский А.А., Шаров Н.В. Литосфера докембрийских щитов северного полушария Земли по сейсмическим данным // Карельский научный центр РАН, Петрозаводск, 2004, 159 с.

44. Ушакова Е.Н. Биотиты метаморфических пород М.: Наука, 1971, 300 с.

45. Фации метаморфизма // Под ред. акад. B.C. Соболева М.: Недра, 1970, 300 с.

46. Шацкий B.C., Рудник Р.Л., Ягоуц Э. Ксенолиты основных гранулитов из кимберлитовой трубки Удачная, Якутия: Образцы архейской нижней коры? // Глубинный магматизм и эволюция литосферы Сибирской платформы, Новосибирск, 1990, с. 45-46.

47. Шацкий B.C., Ягоутц Э., Рудник Р.Л., Козьменко О.А., Овчинников Ю.И. Ксенолиты гранатовых гранулитов из кимберлитовых трубок Удачная и Ленинградская // Проблемы петрологии магматических и метаморфических пород, Новосибирск, 1998, с. 45-46.

48. Ai Yang. A revision of the garnet-clinopyroxene Fe2+-Mg exchange geothermometer // Contributions to Mineralogy and Petrology, 1994, v. Ill, p. 467-473.

49. Amundsen H.E.F., Griffin W.L., O'Reilly S.Y. The lower crust and upper mantle beneath northwestern Spitsbergen: evidence from xenoliths and geophysics//Tectonophysics, 1987, v. 139, p. 169-185.

50. Barbey P., Cuney M. K, Rb, Sr, Ba, U and Th geochemistry of the Lapland granulites (Fennoscandia). LILE fractionation controlling factors. Contributions to Mineralogy and Petrology, 1982, v. 81, p. 304-316.

51. Basaltic Volcanism Study Project. Basaltic volcanism on the terrestrial planets -New York: Pergamon Press, 1981, 300 p.

52. Berman R.G., Aranovich L.M., Pattison D.R.M. Reassessment of the garnet-clinopyroxene Fe-Mg exchange thermometer: II. Thermodynamic analysis // Contributions to Mineralogy and Petrology, 1995, v. 119, p. 30-42.

53. Blundy J.D., Holland T.J.B. Calcic amphibole equilibria and a new amphibole-plagioclase geothermometer // Contributions to Mineralogy and Petrology,1990, v.104, № 2, p. 208-224.

54. Bohlen S.R. On the formation of granulites // Journal Metamorphic Geology,1991, v. 9, p. 223-229.

55. Bohlen S.R., Mezger K. Origin of granulite terrains and the formation of the lowermost continental crust // Science, 1989, № 244, p. 326-329.

56. Burton K.W., Cohen A.S., Onions R.K. Sm, Nd, U and Pb diffusion in garnet // Terra Nova, 1993, v. 5. p. 382-395.

57. Christensen N., Fountain D. Constitution of the lower continental crust based on experimental studies of seismic velocities in granulite // Geol. Sc. Am. Bull., 1975, v. 86, p. 227-236

58. Condie К. C. Greenstones through time // In: K.C. Condie (Editor), Archean crustal evolution, Amsterdam: Elsevier, 1994, p. 85-120.

59. Dasgupta S., Sengupta P., Fukuoka M., Bhattacharya P.K. Mafic granulites from the Eastern Ghats, India: further evidence for extremely high temperature crustal metamorphism // Journal of Geology, 1991, V.99, p. 124-133.

60. Dessai A.G., Markwick A., Vaselli O., Downes H. Granulite and pyroxenite from the Deccan Trap: insight into the nature and composition of the lower lithosphere beneath cratonic India // Lithos, 2004, v. 78, p. 263-290.

61. Downes H. The nature of the lower continental crust of Europe: petorlogical and geochemical evidence from xenoliths // Physics of the Eartn and Planetary Interiors, 1993, v. 79, p. 195-218.

62. Durrheim R.J., Mooney W.D. Evolution of the Precambrian lithosphere, seismological and geochemical constraints. // Journal of Geophysical Research, 1994, v. B8, p. 15359-15374.

63. Ellis D.J, Green D.H. An experimental study of the effect of Ca garnet-clinopyroxene, Fe-Mg exchange equilibria // Contributions to Mineralogy and Petrology, 1979, v. 79, №1, p. 13-22.

64. Ellis D.J., Green D.H. Garnet-forming reactions in mafic granulites from Enderby Land, Antarctica implications for geothermometry and geobarometry // Journal of Petrology, 1985, V.26, №3, p. 633-662.

65. Ernst W. Mineralogic study of eclogitic rocks of Alp Arami, Switzerland // Journal of Petrology, 1977, v. 18, p. 371-398.

66. Ferry J. M., Spear F.S. Experimental calibration of the partitioning between biotite and garnet // Contributions to Mineralogy and Petrology, 1978, v. 66, p. 113-117.

67. Finnerty A.A., Boyd F.R. Evaluation of thermobarometers for garnet peridotites // Geochimica et Cosmochimica Acta, 1984, v. 48, p. 15-27.

68. Griffin W.L., Kaminsky F.V., Ryan C.G., O'Reilly S.Y., Win T.T., Ilupin I.P. Thermal state and composition of the lithospheric mantle beneath the Daldyn kimberlite field, Yakutia//Tectonophysics, 1996, v. 262, p. 19-33.

69. Griffin W.L., O'Reilly S.Y. Is the continental Moho the crust-mantle boundary // Geology, 1987, v. 15, p. 241-244.

70. Harley S.L. The solubility of alumina in orthopyroxene coexisting with garnet in Fe0-Mg0-A1203-Si02 and Ca0-Fe0-Mg0-A1203-Si02 // Journal of Petrology, 1984, № 25, P.665-696.

71. Harley S.L. Proterozoic granulites from the Rauer Group, East Antarctica. I. Decompressional pressure-temperature paths deduced from mafic and felsic gneisses // Journal of Petrology, 1988, V.29, № 5, P.1059-1095.

72. Harley S.L. The origin of granulites: A metamorphic perspective // Geol. Mag., 1989, № 126, p. 215-247.

73. Hodger K.V., Spear F.S. Geothermometty, geobarometty and the A12Si05 triple point at Mt. Moosilauke, New Hempshire // American Mineralogist, 1982, v.67, № 11/12, p.l 118-1134.

74. Holdaway M.J., Mukhopadhyay В., Dyar M.D., Guidotti C.V., Dutrow B.L. Garnet-biotite geothermometry revised: New Margules parameters and a natural specimen data set from Maine // American Mineralogist, 1997, v. 82, Iss. 5-6, p. 582-595.

75. Holland Т., Blundy J. Non-ideal interactions in calcic amphiboles and their bearing on amphibole-plagioclase thermometry // Contributions to Mineralogy and Petrology, 1994, v.l 16, p.433-447.

76. Holland T.J.B. The experimental determination of activities in disordered and short-range ordered jadeitic pyroxenes // Contributions to Mineralogy and Petrology, 1983, v. 82, p. 214-220.

77. Holland T.J.B., Powell R. An enlarged and updated internally consistent thermodynamic dataset with uncertainties and correlations: the system K20-Na2O-CaO-MgO-FeO-Fe2O3-A12O3-TiO2-SiO2-C0H2-O2 // Journal of metamorphic geology, 1990, v. 8, p. 89-124.

78. Hollister L.S., Grissom G.C., Peters E.K., Stowell H.H., Sisson V.B. Confirmation of the empirical correlation of Al in hornblende with pressure of solidification of calc-alkaline plutons // American Mineralogist, 1987, v.72, p.231-239.

79. Holtta P., Huhma H., Manttari I., Peltonen P., Juhanoja J. Petrology and geochemistry of mafic granulite xenoliths from the Lahtojoki kimberlite pipe, easten Finland // Lithos, 2000, v. 51, p. 109-133.

80. Huang Y., Calsteren P.V., Hawkesworth C.J. The evolution of the lithosphere in southern Africa: A perspective on the basic granulite xenoliths from kimberlites in South Africa // Geochimica et Cosmochimica Acta, 1995, v. 59, p. 4905-4920.

81. Irvine T.N., Baragar W.R.A. A guide to the chemical classification of the common volcanic rocks // Canadian Journal of Earth Sciences, 1971, v. 8, p. 523-548.

82. Jackson I., Arculus R.J. Laboratory wave velocity measurements on lower crustal xenoliths from Calcutteroo, South Australia // Tectonophysics, 1984, v. 101, p. 185-197.

83. Jenner G.A., Longerich H.P., Jackson S.E., Fryer B.J. ICP-MS-A powerful tool for high-precision trace-element analysis in Earth sciences: Evidence from analysis of selected U.S.G.S. reference samples // Chemical Geology, 1990, № 83, p. 133-148.

84. Jensen L.S. A new cation plot for classifying subalkalic volcanic rocks // Ontario Division of Mines, 1976, Geological Report 66, p. 1-20.

85. Kempton P.D., Downes H., Embey-Isztin A. Mafic granulite xenoliths in neogene alkali basalts from the Western Pannonian Basin: Insights into the lower crust of a collapsed orogen // Journal of petrology, 1997, v. 38, № 7, p. 941-970.

86. Kempton P.D., Harmon R.S. Oxygen isotope evidence for large scale hybridization of the lower crust during magmatic underplating // Geochimica and Cosmochimica Acta, 1992, v. 56, p. 971-986.

87. Kern H., Schenk V. Elastic wave velocities in rocks from a lower crustal section in southern Calabria (Italy) // Physics of the Earth and Planetary Interiors, 1985, v. 40, p. 147-160.

88. Kohn M.J., Spear F.S. Two new geobarometers for garnet amphibolites, with applications to southeastern Vermont // American Mineralogist, 1990, v. 75, p. 89-96.

89. Kretz R. Symbols for rock-forming minerals // American mineralogist, 1983, v.68, p. 277-279.

90. Ludden J.N., Gelinas L., Trudel P. Archean metavolcanics from the Rouyn-Noranda district, Abitibi Greenstone belt, Quebec. 2. Mobility of trace elementsand petrogenetic constraints // Canadian Journal of Earth Sciences, 1982, v. 19, p. 2276-2287.

91. Markwick A.J.W., Downes H. Lower crustal xenoliths from the Arkhangelsk kimberlite pipes: petorloogical, geocemical and geophysical results // Lithos, 2000, v. 51, p. 135-151.

92. Markwick A.J.W., Downes H., Veretennikov N. The lower crust of S.E. Belarus: petrological, geophysical and geochemical constraints from xenoliths // Tectonophysics, 2001, v. 339, p. 215-237.

93. Marschall H.R. Kalt A., Hanel M. P-T evolution of a variscan lower-crustal segment: a study of granulites from the Schwarzwald, Germany // Journal of petrology, 2003, v. 44, № 2, p. 227-253.

94. Martin H. Archean grey gneisses and the genesis of continental crust // Archean crustal evolution, Amsterdam, Elsevier, 1994, p. 205-259.

95. McLennan S.M., Nance W.B., Taylor S.R. Rare earth element-thorium correlations in sedimentary rocks, and the composition of the continental crust // Geochimica et Cosmochimica Acta, 1980, v. 44, p. 1833-1839.

96. Mengel K., Kern H. Evolution of the petrological and seismic Moho -implications for the continental crust-mantle boundary // Terra Nova, 1992, v. 4, p. 109-116.

97. Miyashiro A. Volcanic rock series in island arcs and active continental margins //American Journal. Science, 1974, v. 174, p. 321-355

98. Moecher D.P., Essene E.J., Anovizt L.M. Calculation and application of clinopyroxene-garnet-plagioclase-quartz geobarometer // Contributions to Mineralogy and Petrology, 1988, v. 100, p. 92-106.

99. Morimoto N. Nomenclature of pyroxenes // Canadian Mineralogist, 1989, v. 27, p. 143-156.

100. Mukhopadhyay B. Garnet-clinopyroxene geobarometry:The problems, approximate solution with some applications // American Mineralogist, 1991, v. 76, p. 512-529.

101. Newton R.C., Perkins D. Ill, Thermodimynamic calibration of geobarometers based on the assemblages garnet-plagioclase-orthopyroxene (clinopyroxene)-quartz // American Mineralogist, 1982, v. 67, p. 203-222

102. Niu F., James D.E. Fine structure of the lowermost crust beneath the Kaapvaal craton and its implication for crustal formation and evolution // Earth and Planetary Science Letters, 2002, v. 200, p. 121-130.

103. O'Reilly S.Y., Griffin W.L. 4-D Lithosphere Mapping: methodology and examples // Tectonophysics, 1996, v. 262, p. 3-18.

104. O'Reilly S.Y., Griffin W.L. A xenolith-derived geotherm for southeastern Australia and its geophysical implications // Tectonophysics, 1985, v. Ill, p. 41-63.

105. O'Relly S.Y., Griffin W.L., Pearson N.I. Xenoliths of crustal origin. In R.W. Johnson, ed. Intaplate Volcanism in Eastern Australia and New Zealand // Cambridge Univ. Press 1989, p.275-288.

106. Pearson N.J., O'Reilly S.Y., Griffin W.L. The crust-mantle boundary beneath cratons and craton margins: a transect across the south-west margin of the Kaapvaal craton // Lithos, 1995, v. 36, p. 257-287.

107. Perchuk L.L., Lavrent'eva I.V. Experimentalinvestigation in the system cordierit-garnet-biotite // In Saxena S.K. ed. Kinetics and Euilibrium in mineral Reaction: Springer Verlag, Berlin, 1983, v. 3, p. 199-239.

108. Pin C., Vielzeuf D. Granulites and related rocks in Variscan median Europe: a dualistic interpretation // Tectonophysics, 1983, v. 93, p. 47-74.

109. Pollack H.N., Chapman D.S. On the regional variation of heat flows, geotherms and lithosphere thickness // Tectonophysics, 1977, v. 38, p. 279-296.

110. Powell R. The thermodynamics of pyroxene geotherms I I Phil. Trans.R.Soc.London.A., 1978, v. 288, p.457-469.

111. Powell R., Holland T. Optimal geothermometiy and geobarometry // American Mineralogist, 1994, v. 79, p. 120-133.

112. Rapp R.P., Watson E.B. Dehydration melting of metabasalt at 8-32 kbar: Implications for continental growth and crust-mantle recycling // Journal of petrology, 1995, v. 36, № 4, p. 891-931.

113. Ravna E.K. The garnet-clinopyroxene Fe2+-Mg geothermometer: an updated calibration // Journal of Metamorphic Geology, 2000, v. 18, p. 221-219.

114. Rogers N.W. Granulite xenoliths from Lesotho kimberlites and the lower continental crust // Nature, 1977, v. 270,22/29, p. 681-684.

115. Rogers N.W., Hawkesworth C.J. Proterozoic age and cumulate origin for granulite xenoliths, Lesotho // Nature, 1982, v. 299, p. 409-413.

116. Rosen O.M., Condie K.C., Natarov L.M., Nozhkin A.D. Archean and early Proterozoic evolution of the Siberian craton: a preliminary assessment // In: K.C. Condie (Editor), Archean crustal evolution, Amsterdam: Elsevier, 1994, p. 411-459.

117. Rudnick R.L. Nd and Sr isotopic compositions of the lowercrustal xenoliths from north Queensland, Australia: Implications for Nd model ages and crustal growth processes // Chem. Geol.,1990, V.83,3-4,185-258.

118. Rudnick R.L. Williams I.S. Dating the lower crust by ion microprobe // Earth Planet. Sci. Lett., 1987, v. 85, p. 145-161.

119. Rudnick R.L. Xenoliths samples of the lower continental crust // In: Fountain D.M., Arculus R.J., Kay R.W. (Editors), The Continental Lower Crust, Elsevier, Amsterdam, 1992, p. 269-316.

120. Rudnick R.L., Fountain D.M. Nature and composition of the continental crust: a lower crustal perspective // Reviews of geophysics, 1995, v. 33, p. 267-309.

121. Rudnick R.L., Presper T. Geochemistry of intermediate- to high-pressure granulites // In: D. Vielzeuf and P. Vidal (Editors), Granulites and Crustal Evolution. Kluwer, Dordrecht, 1990, p. 523-550.

122. Schmidt M.W. Amphibole composition in tonalite as a function of pressure: An experimental calibration of the Al-in-hornblende barometer // Contributions to Mineralogy and Petrology, 1992, v. 110, p. 304-310.

123. Sheraton J.W. The origin of the Lewisian gneisses of Northwest Scotland, with particular reference to the Drumeg Area, Sutherland // Earth Planet., Science Letter, 1970, v. 8, p. 301-310.

124. Stosch H.G., Ionov D.A., Puchtel I.S., Galer S.J.G., Sharpouri A. Lower crustal xenoliths from Mongolia and their bearing on the nature of the deep crust beneath central Asia // Lithos, 1995, v. 36, p. 227-242.

125. Sun S.S, McDonough W.E. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. In: Magmatism in the oceanic basins (Saunders A.D., Norry M.J. Eds), Geol. Soc. Spec. Publ., 1989, v. 42, p. 313-345.

126. Thompson A.B. Mineral reactions in pelitic rocks. II Calculations of some P-T-X(Fe-Mg) phase relations // American Journal Science, 1976, v.276, p.425-454.

127. Toft P.B., Hills D.V., Haggerty S.E. Crustal evolution and the granulite to eclogites transition in xenoliths from kimberlites in the West African Craton // Tectonophysics, 1989, v. 161, p. 213-231.

128. Voshage H., Hofrnann A.W., Mazzucchelli M., Rivalenti G., Sinigoi S., Raczek I., Demarchi G. Isotopic evidence from the Ivrea Zone for a hybrid lower crust formed by magmatic underplating // Nature, 1990, v. 347, p. 731-736.

129. Warner M. Basalts, water or shear zones in the lower continental crust? // Tectonophysics, 1990, v. 173, № 1-4, p. 163-174.

130. Weaver B. L., Tarney J. Empirical approach to estimating the composition of the continental crust // Nature, 1986, v. 310, p. 575-577.

131. Wedepohl H. The composition of the continental crust // Geochimica and CosmochimicaActa, 1995, v.59, p. 1217-1232.

132. Wells P.R.A. Pyroxene thermometry in simple and complex systems // Contributions to Mineralogy and Petrology, 1977, v. 62, p. 129-139.

133. Werner C.D. Saxonian granulites a contribution to the geochemical diagnosis of original rocks in high-metamorphic complexes // Gerlands Beitr. Geophysics, 1987, v.96,3-4, p. 271-290.

134. Williams M. Grambling J.A. Manganese, ferric iron, and equilibrium between garnet and biotite // American Mineralogist, 1990, v. 75, p. 886-908.

135. Winchester I.A., Floyd P.A. Geochemical discrimination of different magma series and their differentiation products using immobile elements // Chem. Geol., 1977, v. 20, №4, p. 325-343.

136. Wit M.J., Roering C., Hart R.J., Armstrong R.A., Ronde C.E.J., Green R.W.E., Tredoux M., Pederdy E., Hart R.A. F ormation of an Archaean continent // Nature, 1992, v. 357, p. 553-562.

137. Wood В J., Banno S. Garnet-orthopyroxene and orthopyroxene-clinopyroxene relationships in simple and complex systems // Contributions to Mineralogy and Petrology, 1973, v.42, p.109-124.

138. Xu X., O'Reilly S.Y., Zhou X., Griffin W.L. A xenolith-derived geotherm and the crust-mantle boundary at Qilin, southeastern China // Lithos, 1996, v. 38, p. 41-62.

139. Zheng J., Sun M., Fengxiang L., Pearson N. Mesozoic lower crustal xenoliths and their significance in lithospheric evolution beneath the Sino-Korean Craton. Tectonophisics, 2002, v. 361, p. 37-60.4 Ъ