Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Структурно-метаморфическая эволюция комплексов метаморфических ядер Южной Сибири (на примере Шутхулайского и Заганского комплексов)

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Структурно-метаморфическая эволюция комплексов метаморфических ядер Южной Сибири (на примере Шутхулайского и Заганского комплексов)"

Р Г 5 ОД - 2 ШН 1598

На правах рукописи

ДОНСКАЯ Татьяна Владимировна

СТРУКТУРНО-МЕТАМОРФИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ КОМПЛЕКСОВ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ЯДЕР ЮЖНОЙ СИБИРИ (на примере Шутхулайского и Заганского комплексов)

Специальность 04.00.08 - петрология, вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Иркутск - 1998

Работа выполнена в Институте земной коры Сибирского отделения Российской Академии наук

Научный руководитель: член-корреспондент РАН Е.В.Скляров

Официальные оппоненты: д.г.-м.н. Б.А.Литвиновский (БГИ СО РАН)

к.г.-м.н. В.Б.Савельева (ИЗК СО РАН)

Ведущая организация: Иркутский государственный университет

Защита состоится 1998 г. в « » часов на заседании

диссертационного Совета Д 003.07.01 при Институте земной коры СО РАН, по адресу: 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128, ИЗК СО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института земной коры СО РАН.

¿О

Автореферат разослан 1998 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета, к.г.-м.н. ^

Ю.В.Меньшагин

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность

Комплексы метаморфических ядер - своеобразные структуры, изучению которых начиная с 1980 года посвящено большое количество публикаций в зарубежных изданиях. Повышенный интерес к этим структурам обусловлен тем, что они являются индикаторами процессов постколлизиониого растяжения, при которых происходит быстрое гектоническое экспонирование метаморфических и магматических образований из средних и нижних уровней коры.

Для отечественной геологии проблема изучения комплексов метаморфических ядер достаточно новая. Впервые в 1993 году Е.В.Скляровым (Sklyarov, 1993) было высказано предположение, что ряд высокометаморфизованных комплексов в пределах южного складчатого обрамления Сибирской платформы может не относиться к реликтам метаморфического фундамента, как это считалось, а являться комплексами метаморфических ядер. Дальнейшие исследования (Скляров и др., 1994; Мазукабзов и др., 1995; Скляров и др., 1997) показали, что ряд гранитогнейсовых валов, располагающихся в южном Забайкалье, по своим характеристикам соответствует комплексам метаморфических ядер кордильерского типа. Комплексы метаморфических ядер шотландского гипа были выделены и описаны в России в пределах Алтае-Саянской складчатой области (Плотников, 1997; Мельников, 1998), в Ольхонском регионе Прибайкалья (Скляров, 1994). Комплексы метаморфических ядер гималайского типа на территории России не известны.

В связи с выделением комплексов метаморфических ядер в пределах складчатых поясов, актуальной является проблема их детального изучения, включающая в себя их петрографическую, петрохимическую, минералогическую, структурную характеристику, особенности метаморфической эволюции, и выявления характерных особенностей, на основании которых определяется их принадлежность к тому или иному гипу комплексов метаморфических ядер. В качестве ключевых объектов исследования для данной работы были выбраны Заганский и Щутхулайский комплексы, формировавшиеся в различных геодинамических обстановках.

Цели и задачи исследований

Основная цель работы заключалась в корреляции процессов магматизма, метаморфизма и структурообразования в пределах выбранных объектов и разработка моделей их эволюции.

Для выполнения поставленной цели необходимо решение следующих задач: I. Обобщение и систематизация литературных данных по различным типам комплексов метаморфических ядер;

2. Петрографическое, петрохимическое, минералогическое, геохимическое и геохронологическое изучение пород в пределах рассматриваемых комплексов; 3. Выявление структурных особенностей изучаемых комплексов.

Научная новизна

1. Впервые в южном складчатом обрамлении Сибирской платформы выделены и детально охарактеризованы комплексы метаморфических ядер двух различных типов; 2. Систематизированы материалы по различным типам комплексов метаморфических ядер; 3. Дана минералогическая и петрогеохимическая характеристика пород фундамента Заганского комплекса; 4. Предложена модель метаморфической эволюции Шутхулайского комплекса с выделением инвертированных метаморфических изоград.

Практическое значение работы заключается в возможности использования изученных объектов в качестве тектонотипов комплексов метаморфических ядер для последующего изучения, анализа и интерпретации структур, обладающих характерным набором признаков в пределах Центрально-Азиатского складчатого пояса.

Основные защищаемые положения

1. По своим геологическим, структурным, петрогеохиммческим особенностям Заганский гранитогнейсовый вал юго-западного Забайкалья относится к комплексам метаморфических ядер кордильерского типа, формирование которого происходило в обстановке мезозойского растяжения после закрытия Монголо-Охотского океана.

2. Совмещение андалузит-силлиманитового и кианит-силлиманитового типов метаморфизма и инвертированный характер метаморфических изоград в пределах Шутхулайского комплекса обусловлен одноактным метаморфическим процессом в специфической тектонической обстановке.

3. На основании геологических признаков и особенностей метаморфизма Шутхулайская "глыба" юго-восточной части Восточного Саяна может быть отнесена к комплексам метаморфических ядер гималайского типа с некоторыми признаками комплексов метаморфических ядер шотландского типа.

Фактический материал и методика исследования

Основная часть материала была собрана в период полевых сезонов 1993-1995 годов в рамках выполнения работ по гранту РФФИ 93-05-09235, а его обработка и интерпретация результатов продолжалось при выполнении грантов РФФИ 95-05-14553, 96-05-66290, 97-05-64299 и гранта Президиума СО РАН по поддержке инициативных молодежных проектов.

В работе, кроме собственных материалов автора, использовались также материалы Е.В.Склярова (по обоим изучаемым комплексам),

i.П.Васильева, Д.П.Гладкочуба (Шутхулайский комплекс), \.М.Мазукабзова, А.И.Мельникова, А.В.Столповского, Н.А.Дорониной, \.А.Шафеева (Заганский комплекс), собранные в ходе совместных толевых исследований и любезно предоставленные для выполнения заботы. Ряд аналитических материалов по Заганскому комплексу был тредоставлен Б.А.Литвиновским. Геологические интерпретации были ;деланы совместно с Е.В.Скляровым, А.М.Мазукабзовым (по обоим сомплексам), Е.П.Васильевым (Шутхулайский комплекс), И.Мельниковым (Заганский комплекс).

Исследования включали в себя структурно-геологическое сартирование территории, с детальным изучением ключевых объектов, -еохимическое опробование. Дальнейшее петрохимическое, минералогическое изучение осуществлялось с применением большого ;пектра приемов современной обработки информации. В ходе выполнения заботы было изучено около 400 шлифов, в том числе ориентированные. 1етрохимические выводы основываются па оригинальном аналитическом материале: 112 полных силикатных анализах, 850 определениях редких шементов, а также на определении группы редкоземельных элементов в 34 збразцах. Кроме этого в работе использованы микрозондовые анализы юстава породообразующих минералов в 59 образцах. Аналитические заботы были выполнены в Институте земной коры СО РАН в лаборатории ¡зизико-химических методов исследований (силикатный анализ, аналитик <урбатова А.И., геохимические исследования рентгенофлюоресцентным методом, аналитики Петрова Г.П., Ясныгина Т.А.), в Бурятском ■еологическом институте СО РАН (силикатный анализ, аналитики Иванова З.А., Гусева Н.Л., геохимические исследования рентгенофлюоресцентым методом, аналитики Жалсараев Б.Ж., Цыганкова О.Г., Казанцева Т.И., Гатьянкина Э.М., Боржонова А.О., Иванова В.А., определения группы зедких земель простым химико-спектральным методом, аналитик Казанцева Т.И.). Микрозондовые определения состава породообразующих минералов были сделаны в Бурятском геологическом институте СО РАН ja микроанализаторе MS-46 "Сатеса", аналитик Г.Н.Загузин.

Апробация работы и публикации

Основные результаты работы докладывались на всероссийском ;овещании "Российский фонд фундаментальных исследований в Гибирском регионе" (Иркутск, 1995), XVI Региональной молодежной ганференции "Структурная и вещественная эволюция Центрально-азиатского складчатого пояса" (Иркутск, 1995), XVII Молодежной сонференции "Строение литосферы и геодинамика" (Иркутск, 1997).

По теме диссертации опубликовано 15 работ.

Объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем 194 страницы, включая 51 иллюстрацию и 15 таблиц, в том числе 11 в приложении. Библиография включает 170 наименований.

Автор выражает искреишою благодарность своему научному руководителю чл.-корр. РАН Е.В.Склярову, чей большой опыт и ценные советы помогли сформировать ее научное мировоззрение. Автор благодарит к.г.-м.н. А.М.Мазукабзова, к.г.-м.н. А.И.Мельникова, к.г.-м.н. Е.П.Васильева, к.г.-м.н.Д.П.Гладкочуба, Н.А.Доронину, А.В.Столповского, к.г.-м.н. А.А.Шафеева, с кем принимала участие в совместных полевых исследованиях и осуществляла последующую обработку материала, чьи консультации и советы оказали неоценимую помощь при подготовке работы. В ходе написания диссертации автор также ощущал постоянную поддержку и пользовался ценными советами академика РАН Ф.А.Летникова и к.г.-м.н. Л.З.Резницкого. Автор благодарит всех вышеназванных сотрудников аналитических служб, выполнивших большой объем лабораторных исследований. Автор благодарит И.Г.Бараша за помощь в оформлении работы.

Глава 1. ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ КОМПЛЕКСОВ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ЯДЕР

В главе обобщены литературные данные по различным типам комплексов метаморфических ядер. Для каждого типа рассмотрены особенности строения, состава, структурные характеристики, метаморфизм, показаны возможные модели образования.

Основные признаки комплексов метаморфических ядер.

1) Кордильерского типа: а) проявляются в обстановке впутриконтинентального растяжения при прямой или опосредованной связи с субдуцируемой океанической плитой; б) пространственно сопряжены с комплементарными им впадинами растяжения; в) характеризуются трехчленным строением с выделением зон ядра, покрова и зоны срыва, маркирующейся пологопадающими зонами бластомилонитов; г) отмечается развитие пластических деформаций по породам зоны ядра и хрупких в зоне покрова, что позволяет рассматривать в первом приближении зону срыва как зону хрупко-пластического перехода; д) характеризуются однонаправленной синтектонической метаморфогенной линейностью в пределах отдельного комплекса; е) сопровождаются внедрением синкинематических интрузий.

2) Гималайского типа: а) проявляются во внутриконтинентальных коллизионных обстановках при фронтальном столкновении литосферных

плит; б) экспонируются по зоне надвига; в) характеризуются синхронным проявлением андалузит-силлиманитового и кианит-силлиманитового типов метаморфизма; г) наблюдается наличие инвертированных метаморфических изоград; д) отмечается присутствие интрузий лейкогранитов стресс-типа.

3) Шотландского типа: а) проявляются во внутриконтинентальных обстановках при косой коллизии литосферных плит, результатом чего является меньшее утолщение коры, чем при возникновении комплексов метаморфических ядер гималайского типа; б) выводятся на поверхность в режиме сдвиговых деформаций; в) пространственно сопряжены с впадинами сдвигово-раздвигового генезиса; г) характеризуются двухэтапным метаморфизмом: ранним - кианит-силлиманитового типа, поздним - андалузит-силлиманитового типа.

Глава 2. ОСОБЕННОСТИ СОСТАВА И СТРОЕНИЯ ЗАГАНСКОГО КОМПЛЕКСА МЕТАМОРФИЧЕСКОГО ЯДРА

Заганский гранитогнейсовый вал расположен в юго-западном Забайкалье. Орографически выражен в виде одноименного горного хребта, протягивающегося на расстояние около 120 км в северо-восточном направлении. С северо-запада и юго-востока ограничен мезозойскими депрессиями, сложенными вулканогенно-терригенными образованиями (Комаров и др., 1994).

Формирование Заганского комплекса и других подобных ему структур Забайкалья связывалось с аркогенезом (Павловский, 1956; Данилович, 1963), дейтероорогенезом (Боголепов, 1968), блоковой тектоникой (Мезозойская тектоника.., 1975), тектоно-магматической активизацией (Щеглов, 1968, 1975; Шевченко, 1974), гранитосводовым тектогенезом (Комаров, 1984). Традиционно считалось, что гранитоиды раннепалеозойского возраста, слагающие центральные части Заганского вала, образовались в результате гранитизации позднедокембрийской гнейсово-сланцевой толщи, обнажающейся в его периферических частях (например, Шевченко, 1974). Проведенные исследования позволили предположить иную трактовку строения Заганского комплекса.

В структуре Заганского комплекса четко выделяются три зоны: чехол или покров, нижняя пластина или фундамент и зона глубинного срыва (рис.1).

Фундамент сложен преимущественно гранитоидами: гранитами, гранодиоритами, гранитогнейсами, граносиенитами, сиенитами с небольшим количеством ксенолитов биотитовых и биотит-амфиболовых гнейсов, реже биотит-амфиболовых, биотитовых кристаллических сланцев. Наиболее неизменные породы отмечаются в центральных частях поднятия,

РАЗРЕЗ ПО ЛИНИИ Ы1

II

О Е>

ЕМк &

Рис.1. Схема геологического строения Загакского поднятая (составлена с использованием материалов Ю.В.Комарова (Комаров и др., 1984) и данных Геологической карты Бурятской АССР, масштаб 1:500000 (1980)).

1 - четвертичные осадки; 2 - кайнозойские базальты; 3 - гусиноозерская свита раннего мела; 4 - хилокская свита раннего мела; 5 - вулканиты среднего состава среднего-позднего триаса; 6 - мезозойские терригенно-вулканогенные образования; 7 - мезозойские граносиениты; 8 - граниты верхнего палеозоя; 9 - динамометаморфические образования; 10 - гранитоиды верхнего палеозоя в ядре поднятия; II -элементы залегания: а - сланцеватость, гнейсовкдность, б - слоистость; 12 - минеральная линейность; 13 -разломы.

по направлению к периферии они сменяются на гранитогнейсы, гнейсы и далее на милониты. Переходы от массивных образований к гнейсам в большинстве своем постепенные. В краевых частях комплекса встречаются отдельные массивы, сложенные гранитами и сиенитами (Верхне-Мангиртуйский массив щелочных гранитов, Бшпотайский массив сиенитов). Широким распространением в периферических частях комплекса пользуются конформные, реже секущие жилы пегматитов и пегматит-аплитов. Из петрографических особенностей гранитоидов следует отметить, что даже макроскопически неизмененные образования на микроуровне показывают следы катакластических деформаций, выраженные в некотором раздроблении зерен, особенно кварца и полевого шпата, а также в облачном погасании кварца.

В чехол объединяются позднепалеозойские-мезозойские вулканогенно-осадочные образования, распространенные на склонах поднятия и в комплементарных с ним впадинах: Тугнуйской - на северо-западе, Хилокской и Малетинской - на юге. В пределах чехла распространены верхнекарбоновые-нижнеиермские отложения гунзанской толщи, пермские образования унгуркуйской, тамирской, алентуйской свит,

триасовые отложения чернояровской свиты, позднетриасовые-раннеюрские отложения цаган-хунтейской свиты; породы хонхолойской, капсальской, ичетуйской, тугнуйской, галгатайской свит юрского возраста, нижнемеловые отложения гусиноозерской серии, хилокской свиты.

Зону срыва фиксируют динамометаморфические образования, представленные милонитами как по гранитоидам ядра, так и частично по породам покрова. А.М.Мазукабзов и Е.В.Скляров (Мазукабзов, Скляров, 1995) разделили милонитовые породы по степени преобразования исходных пород на протомилониты, истинные милониты, милонитовые сланцы, бластомилониты и ультрамилониты. Все типы милонитов имеют пластообразную форму и субконформны между собой, при этом протомилониты, милонитовые сланцы и частично истинные милониты развиты в основном на северном крыле поднятия, а бластомилониты, истинные милониты и ультрамилониты - на юго-восточном. Среди тектонитов в краевых частях комплекса отмечаются интрузии разнообразного состава, четкая структурная приуроченность и конкордантность со структурным планом текгонитов, а также синтектонические деформации в них позволяют относить их к группе синкинематических образований. В северном крыле структуры - это силлы гранит-граносиенитов среди метаконгломератов, в южном - силлы милонитизированных гранитов и рассланцованных монцогаббро.

Структурные особенности. Для динамометаморфических образований Заганского комплекса характерно пологое (10-30°) залегание гнейсовидности и сланцеватости, наиболее отчетливо проявленное в его краевых частях. Породы комплекса смяты в крупные и мелкие складки. Преобладают мелкие складки, асимметричные с амплитудой от первых сантиметров до первых метров, соответствующие складкам изгиба с течением. Наблюдается концентрация шарниров складок по двум направлениям - по линии северо-восток 40° и линии северо-запад 325°. В пределах комплекса выделяются два типа линейности (Скляров и др., 1994). Преобладает минеральная линейность а-типа, выраженная в основном удлиненными образованиями кварца, реже - амфибола или скоплений слюд. Фиксируется постоянное направление минеральной линейности по линии северо-запад - юго-восток в пределах всего комплекса независимо от падения плоскостных элементов. Второй тип линейности (плойчатость), встречающийся намного реже, имеет перпендикулярную к а-линейности ориентировку и совпадает с падением шарниров лежачих изоклинальных складок северо-восточного направления. Отчетливо фиксируются признаки структур растяжения в гсктонитах и однонаправленный знак относительного смещения при дислокационном метаморфизме в обоих крыльях структуры.

Петрогеохимические_особенности_магматических_и

метаморфических образований. Интрузивные образования, встречающиеся в Заганском комплексе, подразделяются на пять серий, обладающих сходными петрогеохимическими характеристиками: гранит-гранодиорит-граносиенит-сиенитовую серию центральных частей поднятия; сиенит-щелочногранитную серию, представленную отдельными массивами в краевых частях поднятия; гранит-граносиенитовую серию в силлах среди динамометаморфических образований северного крыла структуры; монцонит-габброидную серию, представленную основными кристаллическими сланцами, меланократовыми гнейсами, амфиболитами; пегматит-аплитовую серию.

Для всех разновидностей пород, за исключением гранитов-граносиенитов силла, характерно повышенное содержание щелочей, абсолютное большинство их фигуративных точек располагается в поле субщелочных пород на диаграмме SiOj-CNajO-KjO), при этом только для щелочных гранитов Верхне-Мангиртуйского массива сиенит-щелочногранитной серии отмечается хорошо выраженная обратная корреляция между кремнеземом и суммой щелочей (рис.2). По содержанию петрогенных окислов породы гранит-гранодиорит-граносиенит-сиенитовой серии обнаруживают определенное сходство с гранитами А-типа, однако отличаются от типичных их представителей более высокими содержаниями Sr, Ва, пониженными Zr, Nb, Y. На классификационных диаграммах (Whalen et al., 1987) их фигуративные точки попадают как в область распространения гранитов А-типа, так и в поле фракционированных гранитов I и S-типов. Для гранитоидов этой серии характерны умеренные до крутых спектры РЗЭ ((Ьа/УЪ)м=8-45). Они обнаруживают сходное с протерозойско-фанерозойскими гранитами верхней континентальной коры распределение ряда элементов (отрицательные аномалии Ва, Nb, Sr, Р, Ti, указывающие на фракционирование минеральных фаз, содержащих эти элементы, в процессе эволюции источника). Типичными представителями гранитов А-типа являются щелочные граниты Верхне-Мангиртуйского массиива (высокое содержание щелочей, высокая железистость, очень низкое содержание Sr (до 100 г/т), присутствие щелочного амфибола -катофорита). Наблюдается полное петрогеохимичское сходство магматических и метаморфических образований, что наряду с данными петрографического изучения позволяет рассматривать метаморфические породы как продукты динамометаморфизма магматических пород. Отмечаются явные петрогеохимические отличия гранитов-граносиенитов силла от однотипных разновидностей протолита (породы силла представляют собой перглиноземистые (ASI=1.1-1.6), нормальнощелочные образования, для которых характерно высокое содержание нормативного

А1 *2 «3 V4 + 5 Жб Х7 Рис.2. Диаграмма Si024Na20+K20) для пород Заганского комплекса.

1 - граниты; 2 - гракитогнейсы; 3 - милонитизированкые породы: 4 - сиениты; 5 - пегматиты; 6 - граниты Верхне-Мангнртуйского массива; 7 - граниты-граносиенигы силла; 8 - основные кристаллические сланцы, меланократовые гнейсы.

корунда (до 6.04), низкие содержания Rb (30-140 г/т), повышенные Sr, Ва), что наряду с геолого-структурными данными является доказательством правомерности отнесения силлов к синкинематическим образованиям.

Метаморфическая эволюция. Корректная оценка РТ-параметров метаморфизма пород Заганского комплекса затруднена в связи с отсутствием минеральных парагенезисов, для которых можно применить надежные геотермобарометры. Наиболее приемлемыми в данном случае оказались амфиболовые и амфибол-плагиоклазовые геобарометры и геотермометры (Плюснина, 1983; Ферштатер, 1990; Holland, Blundy, 1994). Выделилось две группы значений давлений - 3,4-5,8 кбар (10-17 км) и 1-2 кбар (3-6 км), что касается температур, то диапазон значений, полученных с использованием геотермобарометра Л.П.Плюсниной (Плюснина, 1983), достаточно узок и составляет 525-563°С, не обнаруживая различий между группами пород с высокими и низкими значениями давления, расчетные же значения температур по геотермометрам Т.Холланда и Дж.Бланди (Holland, Blundy, 1994) показывают относительно более низкие температуры метаморфизма пород с низкими значениями давлений. В случае принятия за наиболее верные значения температур, рассчитанные по геотермобарометру Л.П.Плюсниной, возможна следующая интерпретация полученных данных: тектоническая экспозиция средних частей коры происходила в условиях изотермальной декомпрессии, то есть породы по мере выдвижения в верхние горизонты (снижение давления) не успевали остывать в силу высокой скорости процесса и (или) дополнительного подогрева синкинематическими интрузиями. В случае же принятия условия одновременного снижения температуры и давления в ходе тектонической экспозиции, скорость процесса следует считать более медленной.

Геохронология. По имеющимся на настоящий момент данным можно определенно судить только о времени окончательного тектонического экспонирования Заганского комплекса, соответствующего поздней юре -раннему мелу, при этом длительность этой экспозиции по результатам проведенных исследований оценивается в 45-50 млн.лет: Rb-Sr изохрона, построенная по данным изотопного состава кристаллических сланцев и гнейсов, зафиксировала возраст 134±6 млн.лет, при первичном отношении 87Sr/86Sr = 0,7076±0,002; по мелкозернистым гранитам в обрамлении комплекса - 121+2 млн.лет (87Sr/86Sr = 0,7058±0,004); значения возраста, полученные Аг-Аг и K-Ar изотопными датированиями амфиболов и биотитов из биотит-амфиболовых сланцев южного обрамления комплекса, оказались следующими - 127+2 млн.лет по амфиболам, 112,3±3,2 и 119,4±2.2 млн.лет по биотитам Аг-Аг методом, 112 млн.лет по биотитам К-Аг методом; оценки возраста по цирконам из биотит-амфиболовых гранитов и граносиенитов, отобранных в южной части комплекса, составили 160,7±1,2 и 153,5+1,1 млн.лет соответственно (Скляров и др., 1997). Вопрос о возрасте нротолита еще не решен окончательно. Наиболее вероятно, что основная масса гранитоидов Заганского комплекса имеет раннепермский возраст, сходный с большой группой интрузивных образований региона, с которыми они обнаруживают определенное петрогеохимическое сходство. Однако нельзя исключать и юрский возраст части магматических образований (Скляров и др., 1997).

По своим геологическим, структурным и петрогеохимическим признакам Заганский гранитогнейсовый вал соответствует комплексам метаморфических ядер кордильерского типа. Кроме того доказательством отнесения его к данному типу структур являются данные геофизических исследований (Зорин и др., 1997). Основные признаки Заганского комплекса: анхигранитный состав гранитогнеисов и гнейсов, "вмещающих" гранитоиды, и их полное соответствие по петрохимическим и геохимическим особенностям интрузивным породам; присутствие в краевых частях пологопадающей зоны бластомилонитов как по гранитоидам, так и по контактирующим вулканогенно-терригенным образованиям; однонаправленность тренда метаморфогенной линейности а-типа; однонаправленность знака относительного смещения при дислокационном метаморфизме в северном и южном крыльях структуры; наличие синкинематических интрузий в краевых частях комплекса; более молодой возраст гранитогнеисов и милонитов по отношению к гранитоидам, слагающим центральные части поднятия.

Геодинамическая обстановка формирования и модель образования. Формирование комплекса метаморфического ядра Заганского хребта связывается с процессами мезозойского растяжения в Забайкалье,

являющегося одним из важнейших этапов формирования его современной структуры (Скляров и др., 1997; Зорин и др., 1997). Экспонирование комплекса осуществлялось по времени после закрытия Монголо-Охотского океана. Предлагается следующая модель образования и эволюции Загапского комплекса метаморфического ядра (Скляров и др., 1997): схлапьгвание Монголо-Охотского океана привело к утолщению коры, а сохранивший свою активность под континентальными плитами его срединно-океанический хребет способствовал подъему мантийного диапира и внедрению базитовых интрузий в нижние горизонты коры, обеспечивая совместно с мантийными флюидами ее прогрев и инициируя процессы растяжения. В Южном Забайкалье процессы крупноамплитудного асимметричного растяжения начались в ранней-средней юре с возникновения глубокопроникающей зоны пологого сброса, на глубинных уровнях которой происходило формирование гнейсов и гранитогнейсов, а на приповерхностных - различных милонитов и улырамилонитов. Кульминация процессов растяжения и тектоническое экспонирование пород глубинных уровней происходило в поздней юре -начале раннего мела, по всей видимости, в два этапа. Первоначально породы экспонировались в верхние горизонты коры (3 км и выше). С этим этапом связано внедрение серий синкинематических силлов, которые контролируются зоной главного срыва. Во время второго этапа происходило изостатическое всплывание и изгибание экспонированных ранее пород с образованием близкой к современной геометрии «вала» и окончательное моделирование экзогенными процессами.

Глава 3. СОСТАВ, СТРОЕНИЕ И ОСОБЕННОСТИ МЕТАМОРФИЗМА ШУТХУЛАЙСКОГО КОМПЛЕКСА МЕТАМОРФИЧЕСКОГО ЯДРА

Шутхулайский выступ или глыба расположен в юго-восточной части Восточного Саяна. Представляет собой массив размером 30x35 км, с северной стороны отделенный по линии тектонического контакта от венд-кембрийских известковых толщ боксонской серии, на юге также имеющий тектонический контакт с гранитоидами, с западной стороны прорванный раннепалеозойскими гранитами. Только с юго-восточной стороны наблюдается постепенный переход между глыбой и отложениями окинской серии, которые представлены здесь песчаниками и сланцами (рис.3). По существующим представлениям это либо протерозойский выступ среди более молодых складчатых толщ (Арсеньев, 1960; Геология.., 1988), либо метаморфизованная часть окинской серии, имеющей раннепалеозойский возраст (Титов, Алексеева, 1948; Хильтова, Крылов, 1966; Парфенов, 1967). Аргументом в пользу последней точки зрения является наличие постепенного температурного перехода, выраженного

ЕЗ- Ш' ППП' ЁЭ* ЕЗ* Е3$ Е13' И» 0' 13'° И"

Рис.3 Схематическая геологическая карта района среднего течения р.Тиссы.

1 - кайнозойские аллювиальные и ледниковые отложения; 2 - Шутхулайская глыба (гранитогнейсы. мигматиты, граниты, мраморы); 3 - метаморфические сланцы окинской серии; 4 - карбонатные отложения боксонской серии; 5 - базальты; 6 - транитоиды; 7 - диориты, гранодиориты; 8 - разрывные нарушения; 9 - зона надвига; 10 - полосчатость; 11 - слоистость; 12 - метаморфические изограды: В| -биотита; СП - фаната; - ставролита

метаморфической зональностью. Детальные структурные и петрологические исследования на первый взгляд подтвердили постепенный переход с зональным метаморфизмом, однако особенности структуры и метаморфизма исследуемых толщ мало согласуются с классической моделью формирования зональных комплексов.

Глыба сложена гранитогнейсами, мигматитами с меньшим количеством гранитов, в северных и западных ее частях отмечены редкие прослои мраморов. Контакты между гранитогнейсами и мигматитами нечеткие. Гранитогнейсы часто прорываются жилами аплитового состава и пегматитами. Наиболее характерными минеральными ассоциациями метаморфитов глыбы являются ВИ-М5+Р1+(5±КГ5±СЫ2, СП+В1+М5+Р1+(3± ^¿СЬЬ, в единичных случаях отмечается кианит. Зона, названная условно переходной между глыбой и слабометаморфизованными отложениями окинской серии, в которой были выделены внутренняя, ближняя к глыбе, и внешняя части, сложена в основном разнообразными сланцами, которые по направлению к глыбе сменяются на гранитогнейсы. В зоне контакта глыбы с породами внутренней части переходной области выделяются силлоподобные тела двуслюдяных гранитов с гранатом. Характерные минеральные ассоциации пород внутренней части переходной зоны -(]П+В(+М5+Р1+С)±СЫ2, изредка отмечается ставролит, для внешней части переходной зоны характерна смена минеральных ассоциаций с востока на запад Мб+О+РНШ, => Мз+В1+р+Р1±СЫ|.2±Ер => Оп+М5+В1+СНР1±

Chl]_2±Ep. В пределах переходной зоны наблюдается инвертирование метаморфических изоград: степень метаморфизма нарастает вверх по разрезу земной коры.

Характеристика породообразующих минералов. В породах всех выделенных зон были проанализированы необходимые для термобарометрии гранат, биотит, мусковит, плагиоклаз. Практически все проанализированные гранаты зональные, причем наиболее ярко зональность выражена в гранатах внешней части переходной зоны, наименее четкая отмечается в гранатах глыбы. Большая часть гранатов переходной зоны обнаруживает прямой тип зональности, гранаты глыбы и некоторые гранаты внутренней части переходной зоны имеют обратную зональность. Во всех разновидностях пород фанаты обычно пиральспитовые с преобладанием альмандина. Биотиты пород всех зон состоят, в среднем, примерно из равных количеств флогопитового, аннитового, сидерофиллитового и истонитового минапов, немного более богаты флогопит-аннитовыми миналами биотиты из пород внешней части переходной зоны. Проанализированные мусковиты из пород внутренней части переходной зоны и глыбы характеризуются примерно равными содержаниями селадонитового минала, для мусковитов глыбы характерно более низкое содержание парагонитового минала. Плагиоклазы практически во всех разновидностях пород представлены олигоклаз-андезинами.

Термобарометрия и особенности метаморфизма. Оценка РТ-параметров метаморфизма пород Шутхулайского комплекса проводилась тремя способами: 1) одновременным расчетом Grt-Bt геотермометра Л.Л.Перчука и И.В.Лаврентьевой (Perchuk, Lavrenteva, 1983) и Grt-Pl-Q-Ky геобарометра О.В.Авченко (1990); 2) одновременным расчетом Grt-Bt геотермометра М.Дж.Холдэвэй, С.М.Ли (Holdaway, Lee, 1977) и Grt-Pl-Q-Ку геобарометра Р.С.Ньютона, Х.Т.Хазелтона (Newton, Haselton, 1981); 3) расчетам по Grt-Bt-Ms-Pl геотермометру и геобарометру Е.Д.Гента и М.З.Стоута (Ghent, Stout, 1981). Вычисления осуществлялись по анализам кайм и центров зерен граната при постоянной биотитовой и плагиоклазовой матрице. Несмотря на то, что абсолютные значения (особенно величины давлений) при расчете различными способами несколько варьируют, общий вид трендов не изменялся. Выявлено пространственное совмещение пород двух типов метаморфизма: андалузит-силлиманитового (глыба) и кианит-силлиманитового (переходная зона) (рис.4). Максимальные давления при минимальных температурах и прогрессивный тренд метаморфизма был зафиксирован для пород внешней части переходной зоны, спад давления при различных изменениях температуры отмечен в породах внутренней части переходной зоны. Минимальные давления при наиболее высоких температурах и

регрессивный тренд метаморфизма получен для пород глыбы. Наблюдается повышение температуры в северо-западном направлении от наиболее удаленных частей внешней части переходной зоны вглубь глыбы. Максимальные давления достигаются на границе между внешней и внутренней частями переходной зоны и далее уменьшаются вглубь глыбы. То есть отмечается парадокс, когда самая высокотемпературная зона характеризуется самыми низкими давлениями. 15Г

ю X

я 2

500 550

Рис.4. РТ-треиды метаморфизма. Т.'С

Направления стрелок указывают на изменения температуры и давления от центральных к краевым частям минералов: 1 - для пород внешней части переходной зоны; 2 - для пород внутренней части переходной зоны; 3 - для пород глыбы. Расчеты проводились одновременным решением Сп-В& геотермомстра Л.Л.Псрчука, И В.Лаврентьевой (РегсЬик, Ьаугетеуа, 1983) и Сп-Р1-С)-Ку геобарометра О.В Авченко (Авченко. 1990).

Структурные особенности. Выявлено два этапа структурной эволюции Шутхулайского комплекса. Наиболее ранний фиксируется в породах глыбы пологим залеганием плоскостных элементов, пологопогружающейся линейностью субширотного направления и складок с пологим погружением шарниров. Второй этап деформаций наиболее ярко проявлен в пределах переходной зоны. Его характеризуют крутопогружающиеся в северных румбах плоскостные элементы, линейность и шарниры складок с крутыми углами погружения, возникшие на поздних этапах развития комплекса в результате сдвиговых перемещений по зоне надвига. Наложение одного этапа деформации на другой отмечается только в зоне контакта глыбы с породами внутренней части переходной зоны.

На основании геологических, структурных признаков и особенностей метаморфизма Шутхулайский комтекс можно отнести к колиыексам метаморфических ядер гималайского типа, имеющим некоторые признаки комплексов метаморфических ядер шотландского

типа. Его характерные особенности: пространственное совмещение пород высоких степеней метаморфизма и более слабо метаморфизованных пород; резкое различие в давлении при метаморфизме между высокотемпературными и

умереннотемпературными зонами; наличие инвертированных метаморфических изоград в области зоны перехода; присутствие тел синкинематических лейкогранитов (стресс-гранитов) в области контакта глыбы и зоны перехода; сдвиговые деформации на заключительных стадиях развития комплекса.

Модель образования. На основании имеющихся данных можно предполагать качественную модель эволюции процессов метаморфизма при активном текгогенезе для рассматриваемого комплекса. Суть ее в том, что разогретые породы глубинных уровней коры, возможно по системе дуплексов, надвигались на слабометаморфизованные отложения. Перекрытые "холодные" породы при этом подвергались метаморфизму вблизи зоны надвига, причем наиболее сильное тепловое воздействие испытывали породы вблизи него. Для этого этапа фиксируется прогрессивная по температуре и давлению стадия метаморфизма во внешней зоне, обусловленная надвиганием и прогревом. После прекращения надвигания в висячем боку комплекса начали развиваться надвиго-сдвиговые структуры, приводя к утонению перекрывающих его комплексов пород и сбросу нагрузки, что фиксируется в резком падении давления для пород внутренней части переходной зоны. В породах же внешней зоны к этому моменту законсервировались парагенезисы ранней стадии, поскольку энергетической емкости горячей пластины хватило лишь на начальный прогрев наиболее удаленных зон. Заключительным этапом в развитии Шутхулайской структуры явилось быстрое выведение глубинных пород к поверхности, вероятно, в результате растяжения. Этот этап фиксируется только в самых горячих породах глыбы, а все минеральные ассоциации переходной зоны являются к этому моменту законсервированными. Важным моментом является высокая скорость процессов тектогенеза, которая не приводила к выравниванию температурных градиентов, а обусловила совмещение разнобарических типов метаморфизма.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные данные позволяют обосновать выделение двух типов комплексов метаморфических ядер в пределах северо-западного сегмента Центрально-Азиатского складчатого пояса: кордильерского - в его восточной части, гималайского и шотландского - в западной. Охарактеризованный в работе Заганский комплекс по своим характерным особенностям соответствует комплексам метаморфических ядер

кордильерского типа, формирование которого осуществлялось в обстановке мезозойского растяжения в Забайкалье после закрытия Монголо-Охотского океана. Шутхулайский комплекс относится к комплексам метаморфических ядер гималайского типа, обнаруживая некоторые признаки комплексов метаморфических ядер шотландского типа, экспонирование которого связывается с ранне-среднепалеозойскими постколлизионными событиями в западной части Центрально-Азиатского складчатого пояса.

Проведенные исследования позволяют ставить вопрос о необходимости доизучелия метаморфических комплексов в пределах Центрально-Азиатского складчатого пояса, так как метаморфические процессы играют важную индикаторную роль в палеогеодинамических реконструкциях.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Sklyarov E.V., Beliclienko V.G., Mazukabzov A.M., Melnikov A.I., Donskaya T.V. Indicators of poscollisional exlensional processes in folded systems of the Southern Siberia // L.P.Zonenshain memorial conference on plate tectonics. Moscow. 1993. P. 133-134.

Скляров E.B., Мазукабзов A.M., Донская T.B., Доронина H.A., Шафеев А.А. Заганский комплекс метаморфического ядра (Забайкалье) // Доклады РАН. 1994. Т. 339. N 1. С. 83-86.

Sklyarov E.V., Belichenko V.G., Mazukabzov A.M., Melnikov A.I., Donskaya T.V. Evolution of the Mongol-Okhotsk ocean and formation of inetamorphic core complexes // "From Paleoasian ocean to Paleo-Pacific ocean". Proc. of Intern. Symp. Sapporo. 1994. P. 72-74.

Sklyarov E.V., Mazukabzov A.M., Melnikov A., Donskaya T.V. The problem of distinguishing of metamorphic core complexes in folded systems // Межд. Конф. памяти Л.П.Зоненшайна. Москва. 1995.

Sklyarov Е., Mazukabzov A., Melnikov A., Donskaya Т., Stolpovskiy А., Theunissen К. Basement structure in Trans-Baikal, south-east of the Lake Baikal rift zone // Continental rift basin. Preliminary results of the field season 1995 in Siberia. Mus. roy. Aft. center, Tervuren (Bel), Dept. Geol. Min. 1995. P. 3-8.

Донская T.B., Скляров E.B., Васильев Е.П., Гладкочуб Д.П., Столповский А.В. Шутхулайский комплекс метаморфического ядра // РФФИ в Сибирском регионе (земная кора и мантия). Иркутск: ИЗК СО РАН. 1995. Т. 2. С. 34-36.

Мазукабзов A.M., Скляров Е.В., Зорин Ю.А., Мельников А.И., Донская Т.В., Столповский А.В. Природа гранитогнейсовых валов Забайкалья // РФФИ в Сибирском регионе (земная кора и мантия). Иркутск: ИЗК СО РАН. 1995. Т. 1. С. 94-96.

Донская Т.В. Особенности метаморфизма пород Шутхулайской глыбы // XVI Региональная молодежная конференция "Структурная и вещественная эволюция Центрально-Азиатского складчатого пояса". Иркутск; ИЗК СО РАН. 1995. С. 22-23.

Sklyarov E.V., Mazukabzov А.М., Melnikov A.I., Donskaya T.V., Theunissen К. Metamorphic core complexes of the southern Siberia // Abstracts of the 30th Intern. Geol. Congr. Beijing. 4-14 August, 1996. Vol. 2. P. 287.

Скляров E.B., Мазукабзов A.M., Мельников А.И., Донская Т.В., Зорин Ю.А., Теннисен К., Доронина Н.А., Столповский А.В. Комплексы метаморфических ядер Кордильерского типа. Новосибирск: Изд-во РИНЦ ОИГГМ СО РАН, 1997, 192 с.

Донская Т.В. Метаморфическая эволюция пород Шутхулайской глыбы (Юго-Восточный Саян) // Геология, петрология и металлогения метаморфических и магматических комплексов Восточной Сибири. Иркутск: Издательство ИГУ. 1997. С. 152-167.

Донская Т.В. Гранитоиды Заганского комплекса метаморфического ядра // Строение литосферы и геодинамика. Тез. Докл. Мол. Конференции. Иркутск: ИЗК СО РАН. 1997. С. 14-16.

Донская Т.В., Столповский А.В. Синкинематический силл в северном обрамлении Заганского комплекса метаморфического ядра // Строение литосферы и геодинамика. Тез. Докл. Мол. Конференции. Иркутск: ИЗК СО РАН. 1997. С. 16-17.

Донская Т.В., Столповский А.В., Доронина Н.А. Геолого-петрологические особенности фундамента Заганского комплекса метаморфического ядра // Первый международный научный симпозиум "Молодежь и проблемы геологии". Томск: Томский политехнический университет. 1997. С. 74-75.

Донская Т.В. Синкинематические интрузии в обрамлении Заганского комплекса метаморфического ядра (юго-западное Забайкалье) // Геодинамика, принципы и методы палеотектонических реконструкций на примере складчатых поясов Центральной Азии. Ташкент: Государственный университет. 1997. С. 40-41.