CC BY
10
УДК 550.93:551.24(234.85) DOI: 10.19110/2221-1381-2015-11-25-29
МЕТАМПРФОГЕННЫЕ ПЛАГНОКЛАЗНТЫ ЗОНЫ ГУР КАК РЕЗУЛЬТАТ МЕЗОЗОЙСКОГО ЭТАПА ФОРМНРОВАННЯ УРАЛЬСКОГО ОРОГЕНА
К. В. Куликова1-2, А. В. Травин3-4, С. Н. Сычев5, Б. А. Макеев1
1Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, [email protected] 2Сыктывкарский госуниверситет им. Питирима Сорокина, Сыктывкар 3Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН, Новосибирск 4Новосибирский госуниверситет, Новосибирск 5Санкт-Петербургский госуниверситет, Санкт-Петербург
Изучены состав и возраст плагиоклазитовых жил в подошве Войкаро-Сынинского офиолитового аллохтона. Главным породообразующим минералом жил является кислый плагиоклаз, структурно соответствующий низкому крайне упорядоченному альбиту. Возраст плагиоклазитов, полученный 40Аг/39Аг-методом, составляет (210.0 ± 4.3) млн лет и отражает взбросо-сдвиговые процессы на позднем коллизионном этапе, фиксируя мезозойский рубеж эволюции аккреционно-коллизионного Уральского орогена.
Ключевые слова: метаморфогенные плагиоклазиты, Полярный Урал, коллизия.
METAMORPHIC PLAGIOCLASITES OF MUF ZONE AS A RESULT OF MESOZOIC
STAGES OF FORMATION OF URAL OROGEN
K. V Kulikova 12, A. V Travin 34, S. N Sychev 5, B. A Makeev1
1Institute of Geology, Komi Science Centre, Syktyvkar 2Syktyvkar State University named after P. Sorokin, Syktyvkar 3Institute of Geology and Mineralogy. V. S Sobolev SB RAS, Novosibirsk 4Novosibirsk State University, Novosibirsk 5St. Petersburg State University, St. Petersburg
The composition and age of the metamorphic plagioclasites veins localized at the base of Voikar-Syninskiy ophiolite allochthone Polar Urals were studied. Plagiogranite-diorite rock formations accretion genesis was protolith for plagioclasites. Dating conversion processes plagiogranite-diorite formation in plagioclasites allows to snap tectonic processes throughout the collision to a certain time abroad. The main rock-forming mineral plagioclasites were studied by powder X-ray diffraction, microprobe and 40Ar/39Ar method. The main mineral is acid plagioclase structurally corresponding to very low orderly albite. The age of plagioclasites by 40Ar/39Ar method is (210.0 ± 4.3) mm years, and reflects the upthrust and shear process at a late stage of the collision, fixing line Mesozoic accretionary-collisional evolution of the Ural Orogen.
Keywords: metamorphic plagioclasites, Polar Urals, collision.
Введение
Сутурную зону Уральского орогена маркирует цепочка офиолито-вых массивов в аллохтонном залегании, самым крупным из которых является Войкаро-Сынинский в южной части Полярного Урала. Массив, состоящий из серии пластин, представляет собой фрагмент океанической литосферы, сформированной в заду-
говом окраинном бассейне. В основании аллохтона залегает перидоти-товая пластина (гарцбургиты с подчиненными телами дунитов и высокоглиноземистых лерцолитов), сменяющаяся дунит-верлит-клино-пироксенитовой, а затем соответственно габброидной и габбро-долери-товой (комплекс параллельных даек) пластинами [6, 8, 9, 10, 11, 13].
В западной части перидотитовой пластины развиты жильные породы, представленные плагиогранитами, гранодиорит-диоритами, а также ме-таморфогенными плагиоклазитами и жадеититами, геология которых рассмотрена в ряде работ [1, 2, 4, 5, 13].
Датирование плагиогранитов, отвечающих аккреционному этапу формирования Уральского орогена,
"SecmfUiK ИГ Коми НЦ УрО РАН, ноябрь, 2015 г., № 11
Рис. 1. Схема района работ. На врезке показана геологическая карта Юнь-Ягинского участка северо-западной части
Войкаро-Сынинского массива.
Fig. 1. Map of work area. The inset shows a geological map of Yun-Yaginsky area of north-western part of Voikaro-Syninsky massif
пока не дало надежных результатов. Нами в результате попытки определения и-РЪ-изотопного возраста плаги-огранитов комплекса по единичным цирконам получен набор датировок от 2600 до 323 млн лет, что отчетливо свидетельствует о ксеногенном характере цирконов, накапливавшихся в породах пассивной окраины (в том числе и при размыве докембрийского фундамента), которые впоследствии участвовали в частичном плавлении аккреционной призмы. Поскольку подобные жильные плагиограни-ты прорывают не только Войкаро-Сынинский офиолитовый аллохтон, но и залегающие к западу от офио-литов тектонические пластины в составе Уральского орогена, то возраст этих образований условно принимается как позднекаменноугольно-ран-непермский [4, 5, 13]. Жилы метамор-фогенных плагиоклазитов и жадеити-тов в ультрабазитах в северо-западной части Войкаро-Сынинского массива образованы, по мнению ряда исследователей, путем многостадийного процесса натриевого метасоматоза [2]. Датирование процессов преобразования плагиогранит-диоритовой формации в плагиоклазиты вызыва-
ет немалый интерес, так как позволяет привязать тектонические процессы на всем протяжении коллизии к определенным временным рубежам.
Объект и цель исследования
Материалом для исследования послужили образцы плагио-клазитов с Юнь-Ягинского участка Кечпельского рудного поля северозападной части Войкаро-Сынинского массива (рис. 1). Целью было определить геохронологический возраст метаморфогенных плагиоклазитов и увязать его с определенным этапом коллизии при формировании Уральского орогена.
Методы исследования
Зерна плагиоклаза, слагающего породу, были изучены методами рентгеновской порошковой дифрак-тометрии, микрозондовым анализом (оба в ЦКП «Геонаука» ИГ Коми НЦ УрО РАН), 40Дг/39Лг-методом датирования пород и минералов (ИГМ СО РАН, Новосибирск).
Рентгенографические исследования проведены методом порошковой дифрактометрии по стандартной методике [7]. Структурный контроль
минеральной принадлежности проводился рентгеновским дифракционным анализом (дифрактометр Shimadzu XRD-6000 Cu-анод, ток — 30 mA, напряжение — 30 kV, фильтр Ni, углы сканирования 20 от 2 до 90 градусов, шаг сканирования 20 — 0.05, скорость съемки — 1 градус/мин. Параметры элементарной ячейки минералов рассчитывались с помощью программы Unit Cell.
Микрозондовые исследования проведены на спектральном электронном микроскопе Tescan Vega 3 LMH с энергодисперсионным детектором X-MAX 50 mm Oxford Instruments (г. Сыктывкар) и на цифровом электронном сканирующем микроскопе Tescan VEGA-II XMU с энергодисперсионным спектрометром INCA Energy 450 при ускоряющем напряжении 20 кВ, диаметре зонда до 180 нм и области возбуждения до 5 мкм.
40Ar/39Ar-датирование проводилось методом ступенчатого нагрева [12].
Геология, петрография. Тела пла-гиоклазитов и плагиогранитов представляют собой жилы, вытянутые как в субширотном, так и в субмеридио-
Рис. 2. Ca/K и возрастные спектры альбит-олигоклаза из метаморфогенных плагиоклазитов Юнь-Ягинского участка северо-западной части Войкаро-
Сынинского массива. Fig. 2. Ca/K and age spectra of albite-oligoclase from metamorphic plagioclasites of Yun-Yaginsky area of north-western part of Voikaro-Syninsky massif.
нальном направлении, и линзы мощностью 0.3—10.0 м и длиной до 100— 150 м. Плагиограниты и плагиокла-зиты — светло-желто-серые до белых, массивные, реже рассланцованные, гиганто-, крупно-, среднекристалли-ческие (зерна размером до 2 см и более) породы с гипидиоморфно-зер-нистой, участками идиоморфно-зер-нистой структурами, а также наложенными структурами альбитизации и микростресса. В составе плагиокла-зита наблюдаются олигоклаз-альбит — 80—97 %, амфибол (тремолит-ак-тинолит) — до 10—15 %, слюды (флогопит и биотит) — до 5 %, клиноцои-зит — до 3 %. Плагиоклазиты являются представителями средних пород (содержание SiO2 от 59.84 до 63.84 мас. %), по содержанию суммы щелочей (Na2O+K2O) 8.64-9.85 мас. %) относятся к субщелочному петрохи-мическому ряду и имеют натриевый (Na2O/K2O = 11.08-23.84) тип щелочности [4, 5].
Минералогия. Нами детально были изучены минералогические особенности главного породообразующего минерала плагиоклазитов — плагиоклаза. Рентгенографические исследования дали следующие параметры.
Положение дифракционного максимума 201 соответствует 22.11° плагиоклаза. Значение А20 (131-131) равно 1.12, а А20 (241-241) = 1.58, что, согласно диаграммам Бамбауэра, соотносится с отношением Si/Al = 2.75 и структурно соответствует началу пе-ристеритовой области плагиоклаза с составом An10 [14]. Для анализа Al/Si-упорядоченности использовался ряд отдельных дифракционных максимумов на порошковой рентгенограмме и ряд параметров: индекс структурной упорядоченности (HCY)=(t10-t1m)*100/(1-An/100), распределение Al в позиции t10=1.848—0.8085*A20 (131-131)+0.0051*An [7], которые возрастают от неупорядоченных к упорядоченным составам соответственно от 0 до 100 (ИСУ) и от 0.25 к 1 (t10). Рассчитанный для исследованной монофракции параметр t10 составляет 1.006, а ИСУ=100, что характерно для низкого альбита и указывает на крайнюю степень его упорядоченности. Такого состояния минерал достигает при долгом остывании при понижении температуры до 400 °С, когда весь Al мигрирует из трех других позиций (t1m, t20, t2m) в позицию t10 [15], что в данном случае указывает на
длительное преобразование пород в метаморфических условиях.
При микрозондовом анализе монофракции плагиоклаза было выявлено, что встречаются зерна, отвечающие по составу как олигоклазу (Ап11-12), так и альбиту (Ап1-2), внутри них присутствуют тонкие вростки барийсодержащего КПШ (концентрация ВаО варьирует от 0.69 до 1.77 мас. %), наблюдаются вторичные изменения в виде мелких, развивающихся по плагиоклазу фаз, представленных цоизитом, пренитом и строн-цийсодержащими цеолитами.
Нами проведено датирование изученного альбит-олиго-клаза 40Аг/39Аг-методом ступенчатого прогрева (ИГМ СО РАН, г. Новосибирск). В высокотемпературной части возрастного спектра выделяется плато из 2 ступеней (рис. 2), характеризующееся 45 % выделенного 39Аг и значением (210.0 ± 4.3) млн лет, что соответствует позднему триасу.
Выводы
Главным породообразую-
щим минералом метаморфоген-ных плагиоклазитов является кислый плагиоклаз состава Ап11-12 и Ап1-3, первый структурно соответствует перистеритовой области, второй — низкому крайне упорядоченному альбиту. Согласно выделенным стадиям деформации зоны Главного Уральского разлома в южной части Полярного Урала, на позднем коллизионном этапе происходило распространение сжимающих напряжений вдоль Урала, а затем сжимающие напряжения были ориентированы перпендикулярно простиранию зоны ГУР, а растягивающие — как полого, так и субвертикально, что соответствовало взбро-со-сдвиговой обстановке [10; 11]. Полученный нами рубеж в (210.0 ± 4.3) млн лет отражает, скорее всего, эти взбросо-сдвиговые процессы на позднем коллизионном этапе и фиксирует мезозойский этап эволюции аккреционно-коллизионного Уральского орогена.
Работа выполнена в рамках программы фундаментальных исследований РАН № 15-18-5-57 «Главный Уральский разлом и его обрамление как индикаторы многостадийной эволюции аккреционно-коллизионного Уральского орогена».
ÂeemHuê ИГ Коми НЦ УрО РАН, ноябрь, 2015 г., № 11
Литература
1. Гурьев К. А., Соболева А. А., Силаев В. И. Экзогенная эпигенетическая минерализация в жильных плагиоклазитах Войкаро-Сынинского офиолитового массива // Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН. 2007. №8. С. 11-13.
2. Добрецов Н. Л. Жадеит как индикатор высоких давлений // Петрографические формации и проблема их генезиса: Матер. XXII международного геологического конгресса. М: Недра, 1965.
3. Корреляция магматических комплексов севера Урала и прилегающих территорий //
B. Н. Охотников, В. И. Степаненко, Л. Т. Белякова, В. А. Душин, Л. А. Костюкова, Г. В. Симаков, М. В. Фишман. Свердловск: УрО СССР, 1988. 55 с.
4. Перевозчиков Д. Ю. Геохими-че ские особенности плагиоклазито-вых жил Войкаро-Сынинского массива (Полярный Урал) // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента: Информационные материалы 19-й научной конференции Института геологии Коми НЦ УрО РАН. (8 — 10 декабря 2010 г.). Сыктывкар: Геопринт, 2010.
5. Перевозчиков Д. Ю. Жильные образования среднего-кислого состава Войкаро-Сынинского массива ультрамафитов Полярного Урала // Металлогения древних и современных океанов — 2010. Рудоносность рифтовых и островодужных структур: Научное издание. Миасс: УрО РАН, 2010. С. 220—224
6. Пучков В. Н. Образование Урало-Новоземельского складчатого пояса — результат неравномерной косоориентированной коллизии континентов // Геотектоника. 1996. № 5. С. 66—75.
7. Рентгенография основных типов породо образующих минералов (слоистые и каркасные силикаты) / Под ред. В. А. Франк-Каменецкого. Л.: Недра, 1983. 359 с.
8. Савельев А. А., Самыгин
C. Г. Офиолитовые аллохтоны Приполярного и Полярного Урала // Тектоническое развитие земной коры и разломы. М.: Наука, 1979. С. 9—30.
9. Савельева Г. Н. Габбро-ультрабазитовые комплексы офиоли-тов Урала и их аналоги в современной океанической коре. М.: Наука, 1987. 246 с. (Тр. ГИН АН СССР; вып. 404).
10. Сычев С. Н. Строение и эволюция зоны Главного Уральского разлома (южная часть Полярного Урала): Автореферат... канд. геол. мин. наук. М., 2015. 24 с. (На правах рукописи).
11. Сычев С. Н, Куликова К. В. Структурная эволюция зоны Главного Уральского разлома в западном обрамлении Войкаро-Сынинского офиолитового массива // Геотектоника. 2012. № 6. С. 46-54.
12. Термохронология Черно-рудской гранулитовой зоны (Ольхонский регион, Западное Прибайкалье) А. В. Травин, Д. С. Юдин, А. Г. Владимиров, и др. Геохимия. 2009. № 11. С 1181-1199.
13. Шишкин М. А. Астапов А. П., Кабатов Н. В. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:1 000 000 (третье поколение). Серия Уральская, Лист Q -41 (Воркута). Объяснительная записка. — СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2007. 541 с.
14. Bambauer H. U., Corlet M., Eberhard E., Viswanathan. Diagrams for the determination of plagioclases using X-ray powder methods. Part III of laboratory investigation on plagioclases // Schweizerische mineralogische und Petrographische Mitteilungen. Band 47. Heft 1. 1967. P. 33-351.
15. Stewart D. B., Ribbe P. H. Structural explanation for variations in cell parameters of alkali feldspars with Al/Si ordering. Am.J. Sci., 1969. 267-A. p. 444-462.
References
1. Gurev K. A., Soboleva A. A., Silaev V. I. Ekzogennaya epigenetiches-kaya mineralizatsiya v zhilnyh plagio-klazitah Voikaro-Syninskogo ofiolitovo-go massiva (Exogenic mineralization in vein plagioclases of voikaro-syninsky ophiolite massif). Vestnik of Institute of Geology KSC UB RAS, Syktyvkar, 2007, No.8, pp. 11-13.
2. Dobretsov N. L. Zhadeit kak indikator vysokih davlenii in Petrograficheskie formatsii i problema ih genezisa (Jadeite as indicator of high pressures and their genesis problem). Proceedings, Moscow, Nedra, 1965.
3. Korrelyatsiya magmaticheskih kompleksov severa Urala i prilegayus-chih territorii (Correlation of magmat-ic complexes of Northern Urals and adjacent territories). V. N. Okhotnikov, V. I. Stepanenko, L. T. Belyakova, V.
A. Dushin, L. A. Kostyukova, G. V. Simakov, M. V. Fishman. Sverdlovsk, UrO SSSR, 1988, 55 pp.
4. Perevozchikov D. Yu. Geo-himicheskie osobennosti plagioklazi-tovyh zhil Voikaro-Syninskogo massiva (Polyarnyi Ural) (Geochemical features of plagioclase veins of Voykaro-Syninsky massif (Polar Urals)). Struktura, veschestvo, istoriya litos-fery Timano-Severouralskogo segmenta: Proceedings. Syktyvkar, Geoprint, 2010.
5. Perevozchikov D. Yu. Zhilnye obrazovaniya srednego-kislogo sostava Voikaro-Syninskogo massiva ultramafitov Polyarnogo Urala (Vein medium acid units of ultramafite Voykaro-syninsky massif of Polar Urals). Metallogeniya drevnih i sovremennyh okeanov - 2010. Rudonosnost riftovyh i ostrovoduzh-nyh struktur. Miass, UB RAS, 2010, pp. 220-224
6. Puchkov V. N. Obrazovanie Uralo-Novozemelskogo skladchato-go poyasa - rezultat neravnomernoi ko-soorientirovannoi kollizii kontinentov. (Formation of Ural-Novaya Zemlya folded belt — result of irregular oblique collision of continents). Geotektonika, 1996, No. 5, pp. 66-75.
7. Rentgenografiya osnovnyh tipov porodoobrazuyuschih mineralov (sloistye i karkasnye silikaty) (X-ray study of basic types of rock-forming minerals (layered and framed silicates). Editor V. A. Frank-Kamenetsky. Leningrad, Nedra, 1983, 359 pp.
8. Savelev A. A., Samygin S. G. Ofiolitovye allohtony Pripolyarnogo i Polyarnogo Urala (Ofiolitic allochtones of Subpolar and Polar Urals). Tektonicheskoe razvitie zemnoi kory i razlomy. Moscow, Nauka, 1979, pp. 9-30.
9. Saveleva G. N. Gabbro-ultrabazitovye kompleksy ofiolitov Urala i ih analogi v sovremennoi okeaniches-koi kore (Gabbro-ultrabasite complexes of Ural ophiolites and their analogues in modern oceanic crust). Moscow, Nauka, 1987, 246 pp.
10. Sychev S. N. Stroenie i evoly-utsiya zony Glavnogo Uralskogo razlo-ma (yuzhnaya chast' Polyarnogo Urala) (Structure and evolution of Main Ural fault (Southern Polar Urals)). Extended abstract of PhD dissertation. Moscow, 2015, 24 pp.
11. Sychev S. N., Kulikova K. V. Strukturnaya evolyutsiya zony Glavnogo Uralskogo razloma v zapadnom ob-ramlenii Voikaro-Syninskogo ofiolito-vogo massiva (Structural evolution
of zone of Main Ural fault in western part of Voykaro-syninsky massif). Geotektonika, 2012, No. 6, pp. 46-54.
12. Travin A. V., Yudin D. S., Vladimirov A. G., Hromyh S. V., Volkova N. I., Mehonoshin A. S., Kolotilina T. B. (2009) Termohronologiya Chernorudskoi granulitovoi zony (Olhonskii region. Zapadnoe Pribaikale) (Thermochronolgy of chernorudskaya granulite zone (Olkhonsky area. Western Baikal region). Geokhimiya. No.11, pp. 1181-1199.
13. Shishkin M. A. Astapov A. P., Kabatov N. V. et al. Gosudarstvennaya
geologicheskaya karta Rossiiskoi Federatsii masshtaba 1:1 000 000 (trete pokolenie) (State geological map of Russian Federation of scale 1:1 000 000 (3rd generation). Ural, Q-41 (Vorkuta). Explanatory note. Saint-Petersburg, VSEGEI, 2007, 541 pp.
14. Bambauer H. U., Corlet M., Eberhard E., Viswanathan. Diagrams for the determination of plagioclases using X-ray powder methods. Part III of laboratory investigation on plagioclas-es. Schweizerische mineralogische und Petrographische Mitteilungen. Band 47. Heft 1. 1967, pp. 33-351.
15. Stewart D. B., Ribbe P. H. Structural explanation for variations in cell parameters of alkali feldspars with Al/Si ordering. Am.J. Sci., 1969, 267-A, p. 444-462.
PeöeH3eHT ä. r.-M. h M. M. Byc^oB
