CC BY
71
УДК 551.24.031
Н.А. Божко1
ГРАНУЛИТО-ГНЕЙСОВЫЕ ПОЯСА: ГЕОДИНАМИЧЕСКИЙ АСПЕКТ
На основании анализа и обобщения современных данных рассмотрены особенности строения и эволюции гранулито-гнейсовых поясов Земли. Подтверждены их коллизионная межконтинентальная тектоническая природа и полициклический и унаследованный характер развития, выражающийся в неоднократном проявлении в одном поясе нескольких этапов гранулитового метаморфизма, разделенных интервалами в несколько сотен миллионов лет. Гранулито-гнейсовые пояса — структуры перманентной мобильности, сохраняющие эндогенную активность на всех этапах своего существования, включая внутриплитные обстановки.
Выявлена связь рассматриваемых структур с суперконтинентальной цикличностью, что выражается в пространственной приуроченности большинства их к окраинам молодых океанов, возникших при распаде Пангеи, в сборке и распаде древних суперконтинентов вдоль гранулитовых поясов, а также в корреляции проявления различных типов гранулитового метаморфизма в этих поясах со стадиями суперконтинентального цикла. По мере эволюции этих поясов происходило сложное взаимодействие плитно-текто-нических и мантийно-плюмовых механизмов, что выражается в сочетании процессов межконтинентальной коллизии и андерплейтинга. Показана возможность использования гранулито-гнейсовых поясов в палеотектоническом анализе наряду с другими индикаторами геодинамических обстановок.
Ключевые слова: гранулито-гнейсовые пояса (ГГП), метаморфизм, геодинамика, коллизионная модель, цикл Вильсона, суперконтиненты, полицикличность, тектоническая унаследованность.
On the basis of analysis and generalization of modern data the features of the structure and tectonic evolution of granulite-gneiss (high-grade) belts of the Earth are considered. Their continental collisional tectonic nature, polycyclic and inherited character of development, expressed in repeated manifestations in the same belt of several stages of granulite metamorphism, separated by intervals of several hundred million years, are confirmed. Granulite-gneiss belts are permanent mobility structures that maintain endogenous activity in all stages of their existence, including intraplate environments.
The relationship between high-grade belts and supercontinental cyclicity is revealed, which is expressed in the spatial coincidence of the majority of them to the outskirts of the young oceans that arose during the breakup of Pangea; in the control of assembly and breakup of ancient supercontinents along granulite belts; in correlation of manifestations of different types of granulite metamorphism in these belts with the stages of the supercontinent cycle. In the evolution of these belts there is a complex interaction of plate-tectonic and mantle-plume mechanisms, which is expressed in the combination of continental collision and underplating processes. The possibility of using granulite-gneiss belts in paleotectonic analysis along with other indicators of geodynamic settings is shown.
Key words: granulite-gneiss (high grade) belts, metamorphism, geodynamics, collisional model, Wilson cycle, supercontinents, polyciclicity, tectonic inheritance.
Введение. Гранулито-гнейсовые (гранулито-вые) пояса (ГГП) — протяженные и широкие зоны, сложенные породами гранулитовой и амфиболи-товой фаций высокой степени метаморфизма и распространенные на всех континентах (рисунок). Обычно они разделяют или окаймляют гранит-зе-ленокаменные области. На фоне смежных структур ГГП привлекают к себе внимание прежде всего как зоны повышенного метаморфизма. Вместе с тем ГГП представляют собой особый тип подвижных поясов, несущих важную геодинамическую информацию. Несмотря на приток нового фактического материала о всех континентах, говорить о
решительном прогрессе в познании геодинамики рассматриваемых структур еще трудно, так как многие вопросы их строения и эволюции остаются дискуссионными. Автор эту тему рассматривает в свете современных данных различных ГГП мира.
Вещественный состав. Рассматриваемые структуры сложены в основном кварц-полевошпатовыми гнейсами и амфиболитами. Среди первично-осадочных образований типичны кластические осадки — мелководные кварциты, метаграувакки, метапелиты в ассоциации с подчиненным количеством других осадочных пород (пояса Мозам-бикский, Восточно-Гатский, Транссеверо-Китай-
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра динамической геологии, профессор, докт. геол.-минерал. н.; e-mail: [email protected]
ский, Лимпопо, Шри-Ланка и др.). Большая часть амфиболитов, присутствующих в толще гнейсов, соответствует основным метавулканитам. В некоторых поясах отмечается преобладание метавулка-нитов более пестрого и кислого состава. Важное обстоятельство — установление в последние годы в составе ГГП реликтов древних океанических комплексов, о чем будет сказано ниже. Плутонические породы представлены базитами, ультрабазитами, гранитоидами широкого спектра, дайковым комплексом. Характерно присутствие анортозитов и расслоенных основных интрузий метаморфизо-ванных до гранулитовой фации.
Возраст. При изучении этих поясов возникают две проблемы: определение возраста формирования первичных пород, слагающих пояс, и времени проявления гранулитового метаморфизма. Эти задачи осложняются изотопным омоложением пород, обусловленным процессами тектоно-термаль-ной переработки, свойственными ГГП, вследствие чего вопрос о количестве этапов гранулитового метаморфизма и их датировании в ряде случаев решается неоднозначно. ГГП — существенно докембрийские структуры, хотя присутствие гранулитов отмечено и в составе фанерозойских
складчатых поясов. Ранее ГГП считались исключительно архейскими, но в настоящее время установлено, что в их строении участвуют образования разного возраста, а основная часть формировалась в протерозое. Наиболее древние ГГП возникли в позднем архее — около 2,6 млрд лет назад. По возрасту последнего гранулитового метаморфизма выделяются палеопротерозойские (Лимпопо, Джугджуро-Становой, Беломорско-Лапландский, Итабуна-Сальвадор-Курака, Транссеверо-Ки-тайский); мезопротерозойские (Гренвильский, Восточно-Гатский, Намаквайский, Масгрейв, Све-конорвежский и др.); неопротерозойские (Мозам-бикский, Рибейра, Ливийско-Нигерийский и др.).
Структура. Для ГГП типичны существенно коллизионная внутренняя покровно-складчатая структура, нагромождение аллохтонных пластин, что привело к тектоническому скучиванию и переутолщению коры, развитие сложных плика-тивных структур течения и куполов, линейности и сланцеватости. Вместе с тем ГГП свойственна поперечная тектоническая зональность. В них обычно выделяются внутренняя и внешняя (или две внешние) зоны. Внешняя зона надвинута на соседний кратон, представляя собой, по существу,
Главные гранулито-гнейсовые пояса Земли: 1 — Гренвильский, 2 — Свеконорвежский, 3 — Беломорско-Лапландский, 4 — Белорусско-Прибалтийский, 5 — Побужский (Бугско-Росинский), 6 — Приазовский, 7 — Шарыжалгайский, 8 — Джугджуро-Становой, 9 — Транссеверо-Китайский, 10 — Итабуна-Сальвадор-Курака, 11 — Рибейра (Атлантический), 12 — Ливийско-Нигерийский, 13 — Камерунский, 14 — Убендийский, 15 — Лимпопо, 16 — Мозамбикский, 17 — Восточно-Гатский, 18 — Масгрейв
его переработанный край — параавтохтон, вовлеченный в коллизию, надвигообразование и гранулитовый метаморфизм. В строении внутренней зоны преобладают ювенильные образования. Граница между внешней зоной и кратоном обычно отмечена надвиговым фронтом — полосой разломов, милонитов шириной несколько километров, наклоненной в сторону внутренней зоны. Граница между внешней и внутренней зонами также обычно выражена надвигом или сдвигом. В покровных пакетах ГГП в декомпрессионную стадию развития сформировались характерные зоны скалывания (shears zones) шириной до 1—2 км и реакционные минеральные текстуры, отражающие ретроградный метаморфизм. В некоторых поясах на фоне общего линейного структурного плана выявлены участки мозаичного строения.
Рассмотрим на нескольких примерах указанные черты структуры ГГП: зональность и внутреннее покровное строение.
Известный и хорошо изученный Гренвильский пояс отделен от более древних провинций Канадского щита надвиговой границей — Гренвильским фронтом, зоной милонитизации и разломов длиной около 2000 км и шириной несколько километров. На юго-востоке от Гренвильского фронта расположен «параавтохтонный пояс», представляющий собой деформированный край кратона Сьюпириор и «аллохтонный пояс», состоящий из пластин-аллохтонов. Граница между ними называется Пограничным надвигом аллохтона [Krauss, Rivers, 2004].
Структура Беломорского сегмента Беломорско-Лапландского пояса представляет собой сложный тектонический коллаж, состоящий из нагромождения разнородных тектонических покровов [Ранний ..., 2005; Слабунов, 2008]. На стыке беломорид с Карельским кратоном выделяется зона шириной 30—50 км, представляющая его переработанный край. Аналогичная по природе Инари-Стрельниц-кая зона расположена на границе Лапландского пояса с Кольским кратоном. Особенность самого Лапландского сегмента — пологие аллохтонные пластины.
Структура Транссеверо-Китайского пояса представлена ансамблем тектонических покровов, прорванных мигматитами и гранитами [Faure et al., 2007].
Внешние зоны Восточно-Гатского пояса представляют собой переработанные края смежных кратонов Сингбум и Бастар. В целом структура пояса характеризуется многочисленными надвигами и покровами [Mukhopadhyay, Basak, 2009].
В гнейсах Мозамбикского пояса выделяются так называемые западные и восточные гранулиты, разделенные пологими надвигами. Первые примыкают к архейскому Танзанийскому кратону, представляя его переработанный край [Johnson et al., 2003]. Восточные гранулиты разделены на три
надвиговые пластины [Cutten et al., 2005]. Общая структура пояса характеризуется системой надвигов, наклоненных в восточном направлении.
Гранулитовый пояс Лимпопо, расположенный между архейскими кратонами Каапваальским и Зимбабве, состоит из Северной, Центральной и Южной зон. Краевые зоны рассматриваются как переработанные части кратонов Зимбабве и Каапваальского. Указанные зоны отделяются от кратонов и одна от другой крупными сдвиговыми структурами. Гнейсы Центральной зоны деформированы в серию изоклинальных складок и сопутствующих сколовых зон [Reenen van et al., 2014].
Существенно коллизионная покровная структура отмечается в поясах Камерунском [Toteu et al., 1994], Итабуна—Сальвадор—Курака [Peucat et al., 2011], Рибейра, Масгрейв и др. В работах белорусских геологов внутренняя структура Белорусско-Прибалтийского гранулитового пояса определяется как чешуйчато-надвиговая, близкая к чешуйчатым моноклиналям.
Метаморфизм и геодинамические модели. Определение тектонических процессов, происходивших в ГГП, построение их геодинамических моделей в значительной степени базируется на интерпретации Р-Т трендов эволюции пород, сравнении их с кривыми, полученными в результате численного моделирования. Внутри ГГП выделяют два типа гранулитов — высокобарические и средне-низкобарические. Рассмотрим их в этой последовательности.
Присутствие высокобарических гранулитов с изотермальными декомпрессионными трендами, направленными по часовой стрелке, установлено практически во всех поясах: Гренвильском [Krauss, Rivers, 2004], Беломорско-Лапландском [Слабунов, 2008; Volodichev, 2014; Glebovitsky, 2014], Джуг-джуро-Становом [Glebovitsky, 2014], Транссеве-ро-Китайском [Zhao et al., 2006; Lu et al., 2014], Восточно-Гатском [Mukhopadhyay, Basak, 2009], Итабуна—Сальвадор—Курака [Peucat et al., 2011], Рибейра [Santos et al., 2011], Лимпопо [Holzer et al., 1998; Reenen van et al., 2014], Мозамбикском [Sommer et al., 2017], Земли королевы Мод [Bis-nath, Frimmel, 2005] и др.
По результатам численного моделирования высокобарический гранулитовый метаморфизм с Р-Т трендами, направленными по часовой стрелке, происходит одноактно в кратковременном компрессионном синкинематическом режиме, при коллизии и скучивании, приводящих к переутолщению земной коры. Такие погруженные гранулиты эксгумируются в условиях изостатиче-ского выравнивания, быстрого подъема, эрозии или тектонической денудации [England, Thompson, 1984]. Именно такой коллизионный метаморфизм определяет линейную конфигурацию ГГП. Этим условиям более всего отвечает популярная коллизионная модель, предполагающая тектоническое
переутолщение коры в 2 раза и более в результате межконтинентальной коллизии, которое сопровождается высокобарическим гранулитовым метаморфизмом.
С указанной моделью согласуется отмеченная выше коллизионная структура гранулитовых поясов в виде ансамбля тектонических покровов. Вместе с тем межконтинентальная коллизионная модель Гималайского типа, как и любого подвижного пояса, предполагает существование цикла Вильсона в его эволюции и, следовательно, обязательное присутствие в его составе океанических комплексов. Несмотря на трудности восстановления протолитов глубокометаморфизованных пород, такие комплексы выявлены в ряде поясов в виде офиолитов, островодужных вулканитов, субдукционных эклогитов [Божко, 2017]. Они обнаружены в поясах Транссеверо-Китайском, Беломорско-Лапландском, Восточно-Гатском, Гренвильском, Мозамбикском, Убенди и Усагара, Шарыжалгайском, Земли королевы Мод и др.
Таким образом, межконтинентальная коллизионная модель высокобарических гранулитов, доминирующих в составе ГГП, подтверждена геологическими данными: коллизионным характером структуры и присутствием реликтов древних океанов, предшествующих столкновению континентальных фрагментов. Ее принятие влечет за собой важное следствие, заключающееся в том, что гранулитовые пояса являются индикаторами межконтинентальных коллизий, а следовательно, циклов Вильсона (океанических раскрытий и закрытий), имевших место в их эволюции.
Вместе с тем в ряде наиболее изученных ГГП наряду с доминирующими высокобарическими гранулитами отмечено присутствие умеренно- и низкобарических, высокотемпературных гранулитов с трендом против часовой стрелки, с изобарическим охлаждением после пика метаморфизма. Такие гра-нулиты описаны в поясах Транссеверо-Китайском [Zhao et al., 2006], Беломорском [Ранний..., 2005], Шарыжалгайском [Aftalion et al., 1991], Восточно-Гатском, Лимпопо, Мозамбикском и др.
В отличие от высокобарических гранулитов, высокотемпературные и низкобарические грану-литы, также присутствующие в ГГП, формируются в коре нормальной мощности. Численные модели этих гранулитов предполагают их возникновение в результате термальной эволюции, в которой доминировал существенный привнос тепла из мантийных расплавов. Важная особенность высокотемпературных гранулитов — их ассоциация с интрузиями основных пород, эндербитов и чарнокитов, служащих источником привноса необходимого дополнительного тепла из мантийных расплавов при их метаморфизме [England, Thompson, 1984].
Синхронность проявления гранулитового метаморфизма и основного магматизма проанализи-
рована автором на примере становления крупных изверженных провинций (LIP). В настоящее время для формирования низкобарических гранулитов привлекается механизм андерплейтинга нормальной коры мантийными расплавами в условиях растяжения. Итак, в ряде наиболее изученных ГГП внутри одного и того же пояса отмечается присутствие двух различных по природе типов метаморфизма. Наряду с повсеместно развитыми высокобарическими коллизионными «орогенны-ми» гранулитами встречаются высокотемпературные низко- и умереннобарические «анорогенные» гранулиты, Как правило, низкобарические гра-нулиты наложены на высокобарические [Aftalion 1991; Touret et al., 2016]. Возникает вопрос о том, какой интервал времени разделяет эти дискретные события? Существуют немногочисленные оценки этого интервала.
В Шарыжалгайском комплексе коллизионный гранулитовый метаморфизм гнейсов (~1965 млн лет) отделен от метаморфизма в условиях растяжения, ассоциирующих с чарнокитизацией (~1873 млн лет), интервалом около 100 млн лет [Aftalion et al., 1991].
В поясе Масгрейв последний коллизионный гранулитовый метаморфизм ассоциируется с одноименной орогенией, датированной 1230—1150 млн лет. Новый гранулитовый метаморфизм (1078 млн лет) был связан с внедрением основного—ультраосновного комплекса Джилс [Wade еt al., 2008].
В целом приведенные данные соответствуют оценке интервала между проявлениями высокобарического и высокотемпературного метаморфизма в несколько десятков миллионов лет [Touret et al., 2016].
ГГП в суперконтинентальных циклах. Выявленная картина находит свое объяснение при рассмотрении ее на фоне суперконтинентальной цикличности. Установление в эволюции ГГП двух типов метаморфизма и как следствие двух сменяющихся геодинамических режимов и соответствующих процессов магматизма позволяет коррелировать их с фазами суперконтинентального цикла в 400 млн лет, предложенного автором. Формирование высокобарических гранулитовых комплексов происходит на стадии конвергенции, включающей процессы латеральной аккреции, субдукции и коллизии при сборке нового суперконтинента, заканчивающейся его созданием. В период существования новообразованного суперконтинента за счет создаваемого им теплоизоляционного эффекта возникают условия для процессов, связанных с подъемом мантийных плюмов, анорогенного внутриплитного магматизма, континентального рифтогенеза. При этом ГГП выступают как ослабленные зоны, благоприятные для локализации мантийных плюмов. В это время происходят процессы андерплейтинга, внедрения основной и анортозитовой магмы, формируются высоко-
температурные гранулиты. По мнению Д. Туре с соавторами, события в истории Земли, связанные с латеральной аккрецией при сборке суперконтинентов, при которой господствуют процессы высокобарного гранулитового метаморфизма, сменяются вертикальной аккрецией с сопутствующим ей высокотемпературным метаморфизмом через интервал в несколько десятков миллионов лет [Тоигй й а1., 2016]. Это принципиально не противоречит продолжительности указанных фаз в структуре вышеупомянутого суперконтинентального цикла.
В целом эволюция метаморфизма в ГГП, включающая процессы коллизии и андерплей-тинга, отражает сложное взаимодействие двух геодинамических стилей — тектоники литосферных плит и тектоники мантийных плюмов.
Сказанное не является единственной иллюстрацией связи ГГП с суперконтинентальной тектоникой. Ранее автором отмечена пространственная приуроченность гранулитовых поясов к окраинам молодых океанов [Божко, 2011, Во2Ико, 2014]. Это означает, что распад Пангеи происходил в значительной степени вдоль ГГП — Гренвиль-ского пояса Северной Америки, Мозамбикского пояса Восточной Африки и его продолжения — центральной части Земли королевы Мод в Восточной Антарктиде, пояса Рибейра в Южной Америке, Восточно-Гатского пояса Индии и т.д. Аналогичная картина имела место при образовании древних океанов. Так, гранулитовый Гренвильский пояс контролирует раскрытие палеозойского океана Япетус и Северной Атлантики, неопротерозойский океан Адамастор в Южной Америке возник вдоль палеопротерозойского гранулитового пояса и др. Эти примеры отражают контролирующую роль ГГП при распаде и сборке суперконтинентов.
Таким образом, связь между ГГП и суперконтинентальной цикличностью многоплановая и выражается в пространственной приуроченности большинства ГГП к окраинам молодых океанов, возникших при распаде Пангеи, в сборке и распаде древних суперконтинентов вдоль гранулитоввых поясов, корреляции проявлений различных типов гранулитового метаморфизма со стадиями суперконтинентального цикла.
Полицикличность и унаследованность. Исследования последних лет показали присутствие в каждом ГГП по крайней мере двух этапов грану-литового метаморфизма, разделенных периодом в сотни миллионов лет (таблица).
В Гренвильском поясе на востоке Северной Америки в 30 км на юг от Гренвильского фронта, в полосе, параллельной ему, присутствуют архейские гранулиты (~2640 млн лет) [Ю^И, 1994]. В восточной части Гренвильской провинции установлены высокобарические гранулиты с возрастом 1650 млн лет, а также амфиболиты и гранулиты, возникшие в ходе Пинварианской орогении (1520—1460 млн
лет) [Gower, Krogh, 2002]. Широко проявленный высокобарический гранулитовый метаморфизм с разновозрастными кульминациями в различных частях пояса связан с межконтинентальной Гренвильской орогенией (1080—980 млн лет).
В Беломорско-Лапландском поясе выделяются три этапа гранулитового метаморфизма. Главное метаморфическое событие Беломорского пояса — формирование высокобарических гранулитов с последующей декомпрессией имело место в неоархее в коллизионную стадию развития (~2700 млн лет) [Volodichev, 2014; Glebovitsky, 2014]. Палеопроте-розойский этап эволюции беломорид отмечен проявлением метаморфизма с изобарическим трендом охлаждения в интервале 2450—2405 млн лет в условиях тектоники растяжения и внедрения интрузий гранитов, габбро, габбро-анортозитов [Ранний .... 2005]. Палеопротерозойские коллизионные высокобарические гранулиты Лапландско-Колвицкого гранулитового пояса сформировались в интервале 1900-1910 млн лет [Balagansky et al., 2014].
Геохронологические данные для Приазовского блока свидетельствуют о трех гранулитовых событиях с возрастом 3450, 2900—2800 и 2300—2200 млн лет [Щербак и др., 1993].
В Побужском (Бугско-Росинском) гранулитовом поясе выделяются четыре разновозрастных комплекса: гайворонский (3400—3650 млн лет), литин-ский (2800 млн лет), побужский (2380—2500 млн лет) и бердичевский (2060 —2000 млн лет) [Щербак и др., 2005].
В Китойском и Иркутном гранулито-гнейсо-вых террейнах Шарыжалгайского выступа Сибирского кратона установлено проявление метаморфизма на рубежах 2600 млн лет и 1,88-1,85 млрд лет [Turkina, 2014].
В Джугджуро-Становом поясе установлены эпизоды гранулитового метаморфизма с возрастом 2830-2850, 2600-2650 и 1935 млн лет [Глебовицкий и др., 2009; Glebovitsky, 2014]. Последний широко проявленный метаморфизм отражает коллизию Алданского и Станового кратонов.
В Транссеверо-Китайском поясе, разделяющем западный и восточный блоки Северо-Китайского кратона, выделяются две генерации высокобарического метаморфизма — на уровне ~2500 млн лет и ~1800 млн лет, пространственно совмещенные между собой. Взгляды на их геодинамические условия их формирование противоречивы.
Т. Каски и Д. Ли [Kusky, Li., 2003] связывают формирование высокобарических гранулитов на рубеже 2500 млн лет с коллизией между Восточным и Западным блоками Северо-Китайского кратона. По мнению авторов работы [Zhao et al., 2006] и некоторых других исследователей, только второй метаморфизм связан с коллизией этих блоков.
Восточно-Гатский гранулитовый пояс характеризуется сложной полиметаморфической эволюцией, отраженной в его зональном строении.
В Западной чарнокитовой зоне 8ш—Мё- и РЬ-датировками установлено присутствие архейских гранулитов с возрастом около 3 млрд лет. Грану-литы формировались в компресионном режиме при утолщении мощности коры [ВИаиасИагуа е! а1., 2001]. В этой же зоне, на юге от рифта Годавари отмечен высокотемпературный гра-нулитовый метаморфизм на возрастном уровне 1,6—1,7 млрд лет. Основная часть Восточно-Гат-ского пояса была вовлечена в коллизию континент—континент, связанную с формированием
суперконтинента Родиния. Это событие отражено в интервале датировок 1200—950 млн лет и гранулитовом метаморфизме в Р-Т трендах по часовой стрелке [МикЬораёИуау, 2009]. Панафриканские датировки (500—600 млн лет) в Восточных Гатах обычно не достигают гранулитовой фации метаморфизма, однако они соответствуют ей в Восточной Антарктиде, Южной Индии и на Шри-Ланке, составляющими с Восточными Гатами единый ороген на палинспастической реконструкции.
Эндогенная активность гранулитово-гнейсовых поясов
Название пояса и опубликованные источники Эпохи межконтинентальных коллизий и сопутствующего гранулитового метаморфизма, млн лет Главные проявления внегранулитовой тектоно-магма-тической активизации
мезоархей неоархей палеопро-терозой мезопро-терозой неопротерозой
Гренвильский [Krogh, 1994; Gower,Krogh, 2002] 2640 1650 1080-980 1520-1460 Раскрытие океана Япетус в палеозое и Северной Атлантики в мезозое
Беломорско-Лапландский [Volodichev, 2014; Glebo-vitsky, 2014; Balagansky et al., 2014] ~2700 1900-1910 Рифейский рифтогенез, палеозойский щелочной магматизм, сейсмичность
Приазовский [Щербак и др., 1993] 3450 2900-2800 2300-2200 Анорогенный палео- и неопротерозойский магматизм
Побужский [Щербак и др., 2005] 3400-3650 2800 2060-2000 2380-2500 Анорогенный палео- и неопротерозойский магматизм и рифтогенез
Шарыжалгайский [Turkina, 2014] 2600 1880-1850 Кайнозойский рифтогенез
Джугджуро-Становой [Глебовицкий и др., 2009; Glebovitsky, 2014] 2830-2850 2600-2650 1935 Мезозойский, кайнозойский рифтогенез и активизация
Транссеверо-Китайский [Kusky T. M., Li J., 2003; Zhao et al., 2006; Lu et al., 2014] ~2500 ~1800 Неопротерозойский рифтогенез
Восточно-Гатский [Bhattacharya еt al., 2001; Mukhopadhyay, 2009] 3000 1200-950 500-600 Палеозойский рифтогенез, раскрытие Индийского океана
Итабуна-Сальвадор—Ку-рака [Peucat et al., 2011] 2675 2086 Мезопротерозойский и фанеро-зойский рифтогенез
Рибейра (Атлантический) [Nogueira et al., 2000] 2200-1900 610-490 Раскрытие океана Адамастор в неопротерозое и Южной Атлантики в мезозое
Южно-Камерунский [Toteu et al.,1994] 2900 2050 600 Мезозойский грабен Бенуэ, неоген-четвертичный вулканизм
Убендийский [Boniface, 2012] 1830-1820 1180-1090 600-570 Мезо- и неопротерозойская переработка, кайнозойский рифтогенез
Лимпопо [Holzer et al., 1998; Van Reenen et al., 2014] 3200-3100 ~2650-2520 ~2000 Рифтогенез эпохи Карру (Р-Т)
Мозамбикский [Johnson et al., 2003, Andreolli, 1984, Sommer et al. 2017] 2654-2598 ~1000 640-550 Рифтогенез Карру (Р-Т). Кайнозойская Восточно-Африканская рифтовая система, раскрытие Индийского океана
Земли королевы Мод [Bisnath, Frimmel, 2005] 1090-1030 565-530 Позднекайнозойский рифтогенез
Масгрейв [Wade еt al., 2008] 1230-1150 1540 Внутриплитная орогения Питер-манн, 550 млн лет. Рифейский авлакоген Амадеус
В гранулитовом поясе Итабуна—Сальва-дор—Курака на западе кратона Сан-Франсиску в Бразилии между мезоархейскими кратонами Жеки, Гавайо и Серинья установлены три генерации гранулитов с возрастом 2675, 2191-2019 и 2086 млн лет. Последний палеопротерозойский метаморфизм, характеризующийся трендом по часовой стрелке, связывают с коллизией архейских кратонов Жеки и Гавайо, тогда как предшествующий ему развивался в условиях активной окраины [Peucat et al., 2011].
В гранулитовом поясе Рибейра установлено два этапа гранулитового метаморфизма: первый связан с Трансамазонской орогенией и датирован интервалом 2200—1900 млн лет, второй проявился в интервале 610-490 млн лет и отражает коллизию кратона Конго с кратоном Сан-Франсиску во время Бразильской орогении [Nogueira et al., 2000].
В Южном Камеруне задокументировано 3 этапа гранулитового метаморфизма на основании определения их возраста U—Pb- и Sm—Nd-методами датирования: 2900, 2050 и 600 млн лет [Toteu et al.,1994]. Первое событие относится к чарнокитам на северном крае кратона Конго, а два последующих связаны с Эбурнейской и Панафриканской орогениями.
В поясе Убендий установлено три проявления гранулитового метаморфизма: палеопротерозой-ский в интервале 1830-1820 млн, мезопротерозой-ский (1180—1090 млн лет) и неопротерозойский (600—570 млн лет) [Boniface et al., 2012].
В Центральной зоне пояса Лимпопо проявилось три дискретных этапа высокобарического метаморфизма: на уровнях 3200—3100, 2650-2520 и 2000 млн лет [Holzer et al., 1998]. В последнее время выделяют два этапа гранулитового метаморфизма: неоархейский (2700—2600 млн лет) и палеопротерозойский (~2000 млн лет). Относительно тектонической эволюции гранулитового пояса Лимпопо существуют противоположные взгляды, причем как в оценке событий, так и в интерпретации Р-Т трендов.
Согласно данным одних исследователей, неоархейский (~2690—2620 млн лет) метаморфизм в Центральной зоне был связан с главной орогенией Лимпопо — коллизией кратонов Каапваальского и Зимбабве [Reenen van et al., 2014].
По мнению других авторов [Holzer et al., 1998], только метаморфизм происходивший около 2000 млн лет назад отражает главное коллизионное событие в поясе Лимпопо с трендом по часовой стрелке.
Как и в случае с Транссеверо-Китайским поясом, здесь имеет место разная трактовка архейских и палеопротерозойских датировок. Это же отмечается в отношении Белорусско-Прибалтийского пояса. Н.В. Аксаментова главное значение придает неоархейским событиям в этом поясе, тогда как другие — палеопротерозойским.
В строении Мозамбикского пояса выделяются так называемые западные и восточные гранулиты. Первые примыкают к архейским кратонам и образуют изолированные тела среди пород амфиболи-товой фации. Их неоархейский возраст определяется в интервале 2654—2598 млн лет [Johnson et al., 2003]. Наличие раннедокембрийских гранулитов в составе Мозамбикского пояса подтверждается последними датировками протолитов мезоархей-ского (2915 млн лет), неоархейского (2675 млн лет), палеопротерозойского (1873—1926 млн лет) возраста [Sommer et al., 2017]. Тектоническая позиция западных гранулитов не вполне ясна. Это может быть переработанный позднеархейским гранулитовым метаморфизмом край кратона или самостоятельный блок, причлененный в процессе Усагаро-Убендийской орогении.
Восточные гранулиты сложены ювенильными протерозойскими ортогнейсами и супракрусталь-ными породами. Они включают гранулиты двух генераций. Кибарская генерация с возрастом около 1000 млн лет включает гранулиты Лурио Северного Мозамбика [Andreolli, 1984], протягивающиеся до Танзании. Эти гранулиты пространственно ассоциируют с офиолитами, их рассматривают как возникшие на фоне субдукции и коллизии.
Панафриканская генерация гранулитов наложена на все породы пояса. Она проявлена в интервале 640—550 млн лет с тенденцией к уменьшению возраста в южном направлении и отражает коллизию между Восточной и Западной Гондва-ной после закрытия Мозамбикского палеоокеана. Согласно последним определениям в Восточной и Центральной Танзании гранулитовый метаморфизм в интервале 620 —640 млн лет при его пике на уровне 640 млн лет характеризуется комбинацией трендов как по часовой стрелке, так и против нее [Sommer et al., 2017].
Продолжением Мозамбикского пояса в Антарктиде является пояс Земли королевы Мод. В его пределах установлено два этапа гранулитового метаморфизма, связанных с межконтинентальными коллизиями континент—континент в интервале 1090—1030 и 565—530 млн лет соответственно, последний отвечает эволюции восточных гранулитов Мозамбикского пояса [Bisnath, Frimmel, 2005].
В поясе Масгрейв в Центральной Австралии первый компрессионный гранулитовый метаморфизм на уровне 1540 млн лет связан с коллизией Северо-Австралийского и Южно-Австралийского кратонов. Следующий гранулитовый метаморфизм такой природы ассоциируется с орогенией Масгрейв, датированной интервалом 1230—1150 млн лет [Wade еt al., 2008].
Полицикличность ГГП, неоднократное проявление в каждом из них нескольких этапов грану-литового метаморфизма отражают унаследованный характер тектонической эволюции этих структур [Божко, 2011; Bozhko, 2014].
Тектонотермальная переработка субстрата —
неотъемлемая особенность ГГП, из-за чего их в свое время автор назвал «зонами тектонотермаль-ной переработки». Ее развитие неизбежно следует из указанной полицикличной природы поясов, неоднократного коллизионного скучивания и погружения субстрата в условия нижней коры. Переработка выражается в наложенных деформациях, развитии сколовых зон, метаморфизме, магматизме, изотопном омоложении пород, которые вовлечены в коллизию в эпохи, существенно более поздние относительно времени их формирования, а также в перемагничивании остаточной намагниченности пород, оказывающихся под термальным воздействием. Древние переработанные комплексы слагают значительные части Мозамбикского, Гренвильского. Транссеверо-Китайского, Вос-точно-Гатского и других гранулитовых поясов. В процессе формирования ГГП переработке повсеместно подвергались краевые части кратонов, участвующих в коллизии, подобно тому, как это имеет место в Северной и Южной зонах пояса Лимпопо.
В течение каждого цикла гранулиты перерабатывались и смешивались за счет тектонического скучивания с относительно небольшой пропорцией гранулитов, образовавшихся в результате последней орогении и коллизии. Такое перемешивание древних и молодых гранулитов затрудняет их распознавание и выделение отдельных текто-нометаморфических циклов.
Перманентная мобильность. Раннее автором отмечалось важное свойство гранулитовых поясов: в течение всей их эволюции они сохраняют разнообразную эндогенную активность [Божко, 2011; Во2Ько, 2014].
В интервалах между эпохами континентальных коллизий и синколлизионного гранулитового метаморфизма, а также после завершения этих процессов в конкретных ГГП эти пояса оставались мобильными, проявляя внеколлизионную эндогенную тектоно-магматическую активность и контролируя внутриплитный магматизм и деформации, континентальный рифтогенез и молодое океанообразование.
Так, Беломорско-Лапландский пояс испытал рифейский рифтогенез, девонский карбонати-товый магматизм и современную сейсмичность. Вдоль Гренвильского пояса произошло раскрытие палеозойского океана Япетус с последующей коллизией Аппалачей. Приазовский пояс вмещает мезопротерозойские карбонатиты, неопротерозойские дайки и мезозойские трубки взрыва. Джугджуро-Становой пояс испытал мезозойскую и кайнозойскую активизацию и сейсмичность. Транссеверо-Китайский пояс послужил ареной рифейского и кайнозойского рифтинга, Восточно-Гатский — подвергся рифтингу в пермскую эпоху и раскрытию Индийского океана. Пояс Итабу-
на—Сальвадор —Курака вмещает неопротерозойские и мезозойские рифты. Вдоль пояса Рибейра проявился рифейский рифтогенез и произошло раскрытие Южной Атлантики. Камерунский пояс был ареной проявления мезезойского рифтогенеза и кайнозойского вулканизма. Пояс Лимпопо испытал пермотриасовый рифтогенез эпохи Карру. Вдоль Мозамбикского пояса проявился рифтогенез Карру, а впоследствии имело место раскрытие Индийского океана и формирование Восточно-Африканской рифтовой системы. Пояс Масгрейв испытал неопротерозойский рифтинг и фанеро-зойские деформации.
В этом отношении гранулитовые пояса являются антиподами стабильных архейских кратонов, для которых эти процессы не свойственны. Указанное видно на примере Карельского кратона, который не был затронут рифейским континентальным рифтогенезом и девонским щелочным магматизмом, проявивишимися в пределах соседнего Беломорско-Лапландского пояса.
Таким образом, ГГП — структуры перманентной мобильности, в них проявляется, в течение всей их эволюции до фанерозоя включительно, разнородная эндогенная активность (таблица).
Выводы. 1. Гранулито-гнейсовые пояса представляют собой протяженные подвижные пояса глобального масштаба, сложенные полициклическими комплексами с высокой степенью метаморфизма, со значительным участием переработанных пород, обладающие сложной покровно-надвиговой структурой и проявляющие в течение всей их эволюции периодически-постоянную эндогенную активность.
2. Межконтинентальная коллизионная тектоническая природа ГГП доказывается существенно покровным характером их внутренней структуры, присутствием реликтов древних океанических комплексов и результатами численного моделирования. Из этого следует, что ГГП — геодинамические индикаторы проявления древних циклов Вильсона (океанических раскрытий и закрытий), имевших место в их эволюции.
3. Характерная особенность гранулитовых поясов — полицикличность, присутствие в пределах одного и того же пояса нескольких разновозрастных гранулитовых комплексов, разделенных интервалами в сотни миллионов лет, что свидетельствует об унаследованном характере их эволюции. Существование подобных унаследованных структур глобального масштаба предполагает упорядоченность структурного плана Земли.
Следствием полицикличности ГГП является тектоно-термальная переработка пород, более древних по отношению к конкретному проявлению метаморфизма. Переработка выражается в наложенных деформациях, метаморфизме, магматизме, а также в изотопном омоложении и перемагничивании пород.
4. Гранулито-гнейсовые пояса контролируют формирование и распад суперконтинентов, что выражается в пространственной приуроченности большинства их к окраинам молодых океанов, возникших при распаде Пангеи, положении на палеореконструкциях суперконтинентов, в продолжительности интервалов между проявлениями коллизионного гранулитового метаморфизма, близкой к суперконтинентальному циклу; в корреляции проявлений различных типов грану-литового метаморфизма в ГГП со стадиями суперконтинентального цикла. В составе ряда ГГП обнаружены два типа гранулитов, разделенных во времени, — высокобарических и высокотемпературных. Первые возникают при межконти-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Божко Н.А. Реликты докембрийских океанических бассейнов в составе гранулитовых поясов Земли и геодинамические следствия // Тектоника современных и древних океанов и их окраин: Мат-лы XLIX Тектонического совещания. Т. 1. М.: ГЕОС, 2017. С. 64-67.
Божко Н.А. Высокобарические гранулито-гнейсо-вые пояса как важные объекты палеотектонического анализа // Гранулитовые и эклогитовые комплексы в истории Земли: Мат-лы науч. конф. и путеводитель науч. экскурсий. Петрозаводск: КНЦ РАН, 2011. С. 31-34.
Глебовицкий В.А., Котов А.Б, Сальникова Е.Б. и др. Гранулитовые комплексы Джугджуро-Становой складчатой области и Пристанового пояса: возраст, условия и геодинамические обстановки проявления метаморфизма // Геотектоника. 2009. № 4. С. 3-15.
Слабунов А.И. Геология и геодинамика архейских подвижных поясов на примере Беломорской провинции Фенноскандинавского щита. Петрозаводск: КНЦ РАН, 2008. 294 с.
Щербак Н.П., Артеменко Г.В.. Бартницкий Е.Н. Возраст железорудных формаций Украинского щита // Изотопное датирование эндогенных рудных формаций. М.: Наука, 1993. С. 14-26.
Щербак Н.П., Артеменко Г.В., Лесная И.М., Поно-маренко А.Н. Геохронология раннего докембрия Украинского щита. Архей. Киев: Наукова думка, 2005. 243 с.
Aftalion M., Bibikova E.V., Bowes D.R. et al. Timing of Early Proterozoic collisional and extensional events in the granulite-gneiss-charnockite-granite complex, Lake Baikal, USSR: A U-Pb, Rb-Sr, and Sm-Nd isotopic study // J. Geology. 1991. Vol. 99. P. 851-862.
Balagansky V.V., Gorbunov L.A., Mudruk S.V. Paleo-proterozoic Lapland-Kola collisional orogen, Northen Fen-noscandian. Baltic shield // Precambrian high-grade mobile belts: Extend. abstr. Petrozavodsk: KRC RAS, 2014. P. 7-10.
Bhattacharya S., Kar R., Misra S., Teixeira W. Early Archaean continental crust in the Eastern Ghats granulite belt, India: isotopic evidence from a charnockite suite // Geol. Mag. 2001. Vol. 138, N 5. P. 609-618.
Bisnath A., Frimmel H.E. Metamorphic evolution of the Maud Belt: P-T-t path for high-grade gneisses in Gjels-vikfjella, Dronning Maud Land, East Antarctica // J. Afric. Earth Sci. 2005. Vol. 43. P.505-524.
Boniface N., Schenk V., Appel P. Paleoproterozoic eclogites of MORB-type chemistry and three Proterozoic orogenic cycles in the Ubendian Belt (Tanzania): Evidence
нентальных коллизиях в эпоху сборки суперконтинентов, вторые — продукты андерплейтинга на стадиях существования слитного суперконтинента и его распада. Подобное сочетание орогенных и анорогенных гранулитов в одном поясе отражает одно из проявлений сложного взаимодействия плитно-тектонических и мантийно-плюмовых процессов в ходе эволюции ГГП.
5. ГГП — структуры перманентной мобильности, сохраняющие эндогенную активность на всех этапах их существования, включая внутриплитные обстановки.
6. ГГП — носители важной геодинамической информации, их можно эффективно использовать при палеотектоническом анализе.
from monazite and zircon geochronology, and geochemistry // Precambr. Res. 2012. Vol. 192-195. P. 16-33.
Bozhko N.A. Granulite-Gneiss belts: geodynamic implications. In: Precambrian high-grade mobile belts: Extend. abstr. Petrozavodsk: KRC RAS, 2014. P. 16-17.
Cutten H.N.C., De Waele B, Johnson S.P. The Mozambique Belt, eastern Africa: tectonic history in a regional setting. Abstr. Academia Nacional De Ciencias Gondwana 12. Mendoza, 2005. P. 117.
EnglandP.C., Thompson A.B. Pressure temperature time paths of regional metamorphism. 1. Heat transfer during the evolution of regions of thickened continental crust // Petrology. 1984. Vol. 25. P. 894-928.
Faure M., Trap P., Lin W. et al. Polyorogenic evolution of the Paleoproterozoic Trans-North China Belt, new insights from the Luliangshan-Hengshan-Wutaishan and Fuping massifs // Episodes. 2007. Vol. 30. P. 1-12.
Glebovitsky V.A. Granulites in the Proterozoic and Neo-archean mobile zones. Precambrian high-grade mobile belts: Extend. abstr. Petrozavodsk: KRC RAS, 2014. P. 25- 26.
Gower C.F., Krogh T.E. A U-Pb geochronological review of the Proterozoic history of the eastern Grenville Province // Canad. J. Earth Sci. 2002. Vol. 39. P. 795- 829.
Holzer L., Frei R., Baeton J.M. et al. Unraveling the record of successive high-grade events in the Central Zone of the Limpopo Belt using Pb single phase dating of meta-morphic minerals // Precambr. Res.1998. Vol. 87. P. 87-115.
Johnson S.P., Cutten H.N.C., Muhongo S., De Waele B. Neoarchean magmatism and metamorphism of the western granulites in the central domain of the Mozambique belt, Tanzania: U-Pb SHRIMP geochronology and PT estimates // Tectonophysics. 2003. Vol. 375. P. 125-145.
Krauss J.B., Rivers T. High-pressure granulites in the Grenvillian Grand Lake thrust system, Labrador: Pressure-temperature conditions and tectonic evolution // GSA Mem. 2004. Vol. 197. P. 105-133.
Krogh T.E. Precise U-PB ages for Grenvillian and pre-Grenvillian thrusting of Proterozoic and Archean met-amorphic assemblages in the Grenville Front tectonic zone, Canada // Tectonics. 1994. Vol. 13, N 4. P. 963-982.
Kusky T.M., Li J. Paleoproterozoic tectonic evolution of the North China Craton // J. Asian Earth Sci. 2003. Vol. 22, Iss. 4. P. 383-397.
Lu Jun-Sheng, Wang Guo-Dong, Wang Hao et al. Palaeoproterozoic metamorphic evolution and geochro-nology of the Wugang block, southeastern terminal of
the Trans-North China Orogen // Precambr. Res. 2014. Vol. 251. P. 197-211.
Mukhopadhyay D., Basak K. The Eastern Ghats Belt — a polycyclic granulite terrain // J. Geol. Soc. India. 2009. Vol. 73. P. 489-518.
Nogueira J.R., Choudhuri A. Geotectonic models and geologic evolution of the high-grade gneiss terranes of Juiz De Fora (Mg), Brazil // Revista Brasileira de Geociencias. 2000. Vol. 30. P. 169-173.
Peucat J.-J., Barbosa J.S.F. et al. Geochronology of granulites from the south Itabuna-Salvador-Cura9a Block, Sao Francisco Craton (Brazil): Nd isotopes and U-Pb zircon ages // J. South Amer. Earth Sci. 2011. Vol. 31. P. 397-413.
Reenen van D.D., Smit C.A., Roering C. Multi-cycle high-grade metamorphism and D-P-T-t Evolution of the Central Zone of the Limpopo Belt, Southern Africa. Precam-brian high-grade mobile belts: Extend. abstr. Petrozavodsk: KRC RAS, 2014. P. 74-75.
Santos T.M.B., Munha J.M., Tassinari C.C.G. et al. Metamorphic P-T evolution of granulites in the central Ribeira Fold Belt, SE Brazil // Geosci. J. 2011. Vol. 15, Iss. 1. P. 27-51.
Sommer H., Kroner A., Lowrv L. Neoproterozoic eclog-ite-to high-pressure granulite-facies metamorphism in the Mozambique belt of east-central Tanzania: A petrological, geochemical and geochronological approach // Lithos. 2017. Vol. 284-285. P. 666-690.
Toteu S.F., Schmus van W.R. Penaye J., Nyobe J.B. U—Pb and Sm—N edvidence for Eburnian and Pan-African high-grade metamorphism in cratonic rocks of Southern Cameroon // Precambr. Res. 1994. Vol. 67, Iss. 3—4. P. 321-347.
Touret J.L.R., Santosh M., Huizenga J.M. High-Temperature Granulites and Supercontinents // Geosci. Front. 2016. Vol. 7, N 1. P. 101-113.
Turkina O. Paleoproterozoic granitoid magmatism of granite-greenstone and granulite-gneiss terranes of the south-western Siberian craton. Precambrian high-grade mobile belts: Extend. abstr. Petrozavodsk: KRC RAS, 2014. P. 112-113.
Volodichev O.I. Evolution of metamorphic processes in the Belomorian mobile belt. Precambrian high-grade mobile belts: Extend. abstr. Petrozavodsk: KRC RAS, 2014. P. 25-26.
Wade B.P., Kelsey D.E., Hand M, Barovich K.M. The Musgrave Province: Stitching north, west and south Australia // Precambr. Res. 2008. Vol. 166, Iss.1-4. P. 370-386.
Zhao G., Min Sun, Wilde S.A., Sanzhong Li et al. Composite nature of the North China Granulite-Facies Belt: Tectonothermal and geochronological constraints // Gondwana Res. 2006. Vol. 9, Iss. 3. P. 337-348.
Поступила в редакцию 18.10.2017
