CC BY
50
УДК (552.321.3:552.42:550.422) (571.54/.53)
ПЕТРОЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ ПОРОД ФУНДАМЕНТА ГАРГАНСКОЙ ГЛЫБЫ (ВОСТОЧНЫЙ САЯН)
1 2 3
И.В. Левицкий , В.И. Левицкий , С.В. Ефремов
1,2Институт геохимии СО РАН, 664033, Россия, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1а.
3Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Установлена принадлежность докембрийского фундамента Гарганской глыбы к тоналит-трондьемитовым ассоциациям (ТТА). По петрогеохимическим свойствам они наиболее близки к ТТА комплекса гранито-гнейсов основания Онотского и Таргазойского зеленокаменных поясов, которые по всем параметрам присущи древнейшим (3,2-3,4 млрд лет) образованиям, но по возрасту становления подобны ТТА шарыжалгайской серии.
В гранито-гнейсах Гарганской глыбы на рубеже 2,66 млрд лет проявлена ультраметаморфическая гранитизация, как и во всех раннедокембрийских структурах Присаянского краевого выступа Сибирского кратона. Присутствие подобных гранитоидов в фундаменте Гарганской глыбы свидетельствует о том, что и она в неоархейский период являлась частью Сибирского кратона.
Комплекс гранито-гнейсов основания Гарганской глыбы имеет простой состав: тоналиты и трондье-миты, амфиболиты, ультраметаморфические гранитоиды с возрастом 2,71-2,61 млрд лет. Подобные образования такого возраста, состава и объема неизвестны среди пород Присаянского краевого выступа, что позволяет говорить о его самостоятельности и необходимости выделения как нового структурно-вещественного комплекса фундамента Сибирского кратона. Библиогр. 15 назв. Ил. 5.
Ключевые слова: Гарганская глыба; докембрий; тоналиты; трондьемиты.
PETROLOGY АШ GEOCHEMISTRY OF BASEMENT ROCKS OF THE GARGAN BLOCK (THE EAST SAYAN)
I.V. Levitskiy, V.I. Levitskiy, S.V. Efremov
Institute of Geochemistry, SB RAS, 1a, Favorsky St, Irkutsk, 664033, Russia. Irkutsk state Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
It is found that the Precambrian basement of the Gargan block belongs to tonalite trondhjemite associations (TTA). By petrogeochemical properties they are similar to TTA foundation granite-gneiss complex of Onot and Targazoy greenstone belts that are inherent to the oldest (3.2-3.4 billion. years) formations by all parameters, except the formation age, which makes them similar to the Sharyzhalgai series TTA.
The granite-gneisses of the Gargan blocks at the turn of 2.66 billion years feature ultrametamorphic granite (granitization). This regional process is manifested in all the Early Precambrian structures of the Prisayan marginal block of the Siberian craton. The presence of these granitoids in the Gargan block foundation indicates that it was a part of the Siberian craton in the Neoarchean period.
The granite-gneiss complex of the Gargan block foundation is of simple composition - tonalites and trondhjemites, amphibolites, ultrametamorphic granitoids aged of 2,71-2,61 billion years. Similar formations of the same age, composition and volume are not known among the rocks of the Prisayan marginal block, which is indicative of its independence and proves the need for distinguishing a new structural and material complex of the Siberian craton foundation.
:Левицкий Иван Валерьевич, научный сотрудник, кандидат геолого-минералогических наук, тел.: 89086465685, (3952) 429935, e-mail: [email protected]
Levitskiy Ivan, Researcher, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, tel.: 89086465685, (3952) 429935, e-mail: [email protected]
2Левицкий Валерий Иванович, ведущий научный сотрудник, доктор геолого-минералогических наук, e-mail: [email protected]
Levitskiy Valeriy, Leading Researcher, Doctor of Geological and Mineralogical sciences, e-mail: [email protected]
3Ефремов Сергей Васильевич, старший научный сотрудник, доктор геолого-минералогических наук, тел.: (3952) 429935, e-mail: [email protected]
Efremov Sergei, Senior Researcher, Doctor of Geological and Mineralogical sciences, tel.: (3952) 429935, e-mail: [email protected]
15 sources. 5 figures.
Key words: Gargan block; Precambrian period; tonalités; trondhjemites.
Введение. В Центрально-Азиатском складчатом поясе (ЦАСП) выделяют крупные блоки ("глыбы", "массивы", "поднятия") докембрийских метаморфических пород [3, 7]. Некоторые из них относят к "кратонным террейнам" и "массивам", проходившим в своем развитии стадию микроконтинента [2, 3, 5, 7]. Последнее обосновывается по двухъярусному строению массивов, включающих докембрийский кристаллический фундамент и осадочный чехол платформенного типа. К таким блокам относят Дзабханский (ДМ) и Тувино-Монгольский (ТММ) массивы. Последний первоначально был выделен А.В. Ильиным [5] как блок докембрийской коры, перекрытой венд-кембрийскими платформенными
осадочными породами. Он представлял фундамент массива гетерогенным, включающим раннедокембрийское основание и верхнедокембрийские комплексы в прогибах и чехлах континентальных блоков. Ранее докем-брийское основание относили к шары-жалгайской серии Сибирского кратона, на котором залегают венд-кембрийские платформенные [2, 5], а в краевых частях - аллохтонные офиолитовые [3, 7, 13] ассоциации.
Главной целью статьи является изучение пород фундамента Тувино-Монгольского микроконтинента и их сравнение с породами краевых выступов Сибирской платформы.
Основным объектом исследования являются породы тоналит-трондьемит ассоциации (ТТА), изучение которых позволит получить новую информацию о формировании континентальной коры на ранних стадиях эволюции Земли.
Породы ТТ ассоциаций обычно геохимически специализированы в отношении золота и тяжелых металлов, что определяет их практическую значимость. Дополнительное изучение этих пород будет способствовать выработке
критериев потенциальной рудоносности и рудной продуктивности этих пород, способствуя поиску рудных месторождений золота, меди и других металлов.
Геолого-петрологическая характеристика пород фундамента Гарганской глыбы. Фактический материал по фундаменту Гарганской глыбы получен при изучении районов (рис. 1):
- устья р. Жахой, при ее слиянии с р. Ока и на участках 68-64 км автодороги Монды-Орлик;
- верховьев р. Хойто-Гарган, подножья г. Бурал-Сарьдаг;
- Зунхолбинского золоторудного месторождения (здесь породы сильно преобразованы и большая часть анализов после просмотра шлифов была исключена из построений).
Среди пород глыбы распространены полосчатые и гнейсовидные тонали-товые и трондьемитовые плагиогнейсы с телами амфиболитов. Плагиогнейсы реконструируются как тоналит-трондь-емитовые ассоциации (ТТА), которые присущи древнейшим гранит-зелено-каменным областям мира. В ТТА фиксируется проявление ультраметаморфических аллохтонных преобразований (гранитизации) под воздействием внешних мантийных источников, обогащенных Si, K, Ba, Rb, REE, с формированием по ним мигматитов и гранитов, размер тел которых меняется от 1-2 до 1015 м. Тоналиты, трондьемиты, мигматиты и граниты катаклазированы с образованием полосчатых их разностей. Недиафторированные разновидности встречены в виде маломощных жил (до 1 м) в верховьях р. Хойто-Гарган. В пределах ТТА встречаются пластовой и линзовидной формы тела амфиболитов, подвергшиеся интенсивным преобразованиям.
История геологического изучения. Представления об архейском возрасте пород Гарганской глыбы и ее
100° 101° 102° в.д.
Рис. 1. Геологическое строение северо-восточной части Тувино-Монгольского массива
и его обрамления [2]:
1 - кайнозойские отложения; 2 - отложения венд-кембрийского чехла; 3-5 - рифейские образования: 3 - отложения рифейского чехла, 4 - осадочные и осадочно-вулканогенные отложения, 5 - офиолиты; 6 - раннедокембрийский фундамент (Гарганская глыба); 7 - ордовикское складчатое обрамление; 8 - фундамент Сибирской платформы; 9 - раннепалеозойские гранитоиды; 10 - рифейские гранитоиды; 11 - границы покровов
корреляции с шарыжалгайской серией развивались с середины прошлого века [2, 3, 7, 9]. В обобщающем труде сотрудников ЛАГЕД АН СССР [4] в составе Гарганской глыбы выделены архейские и протерозойские толщи. Архейский комплекс отнесен к низам ша-рыжалгайской серии и разделен на три свиты (снизу): боргойскую (биотитовые гнейсы и гранитогнейсы), иншутинскую (включающую пласты и линзы амфиболитов) и улзетинскую (близка по составу к нижней свите). Подчеркнем, что выделение каких-либо стратиграфических подразделений в Гарганской глыбе весьма проблематично. Исследователи отмечали доминирование пород пла-гиогнейсового или плагиогранитного состава, но не отмечали их принадлежность к ТТА [3, 7, 9 и др.]. Большинство плагиогнейсов представлено полосчатыми разностями, которые в 30-40-х гг. были названы плагиоклазовыми ор-тогнейсами. Анизотропная текстура обусловлена чередованием полос кварц-полевошпатового и хлорит-мусковит-эпидотового составов. В.Н. Лодочников
[9] назвал эти породы плерогнейсами ("плеро" - переполненный), поскольку плагиоклаз в них обильно насыщен включениями мусковита, эпидота, апатита. По сути "плерогнейсы" - глубоко диафторированные мигматиты и грани-тогнейсы, в свою очередь, развитые по более древнему субстрату. Исследователи отмечали несколько этапов метаморфизма пород Гарганской глыбы. Первичные парагенезисы (гранулитовой фации?) «стерты» интенсивной мигма-тизацией и последующим регрессивным метаморфизмом в условиях эпидот-амфиболитовой и зеленосланцевой фаций. Необходимо отметить, что породы плагиогнейсового и плагиогранитного состава редки в шарыжалгайской серии. Кроме того, А.А. Шафеев [3] не обнаружил в ней гранулитовых ассоциаций. Он считал, что глыба представляет купол, сложенный плагиогранитами, гра-нодиоритами, кварцевыми диоритами, подвергшимися метаморфизму амфибо-литовой фации и преобразованиям. П.А. Рощектаев же [3] указывал на присутствие в межкупольных зонах гранат-
Петрография и геохимия. Количество ведущих разновидностей пород невелико - плагиогнейсы, амфиболиты, мигматиты, граниты и пегматиты.
Плагиогнейсы - мезолитовые и лейкократовые полосчатые и массивные разности. Реконструируются как анде-зито-базальты, андезиты, тоналиты и трондьемиты. Преобладают мета-трондьемитовые, в меньшей степени развиты метатоналитовые плагиогней-сы. Метаандезитовые и метаандезитба-зальтовые разности встречаются редко. Для пород характерны низкотемпературные изменения в виде равномерной вкрапленности и (или) полосчатости.
Мезолитовые плагиогнейсы (апо-андезитобазальтовые и апоандезито-вые) - среднезернистые полосчатые с катакластической структурой породы. Состоят (%) из плагиоклаза (45-55), кварца (5-10), биотита (5-15), амфибола (0-8), вторичных - цоизита, клиноцои-зита, хлорита, серицита (20-35). В них отмечены (табл. 1, выб. 1) повышенные содержания ТЮ2, железа, МпО, MgO, СаО, К2О, Sr, Ва, ^ Сг, Ni, пони-
женные - SiO2, А120з, Rb, Zr. Реконструируются как андезито-базальты и андезиты.
Таблица1
Средний химический (мас. %) и редкоэлементный (г/т) состав пород
двупироксеновых и пироксеновых сланцев.
Геохронология. Возраст кайм акцессорного циркона, полученный на SHRIMP II из массивных тоналитов (верховья р. Хойто-Гарган) комплекса гранито-гнейсов (ТТА) основания Гар-ганской глыбы, - 2664±15 млн лет [13]. Дискордия по всем точкам дала верхнее пересечение 2667±39 млн лет, нижнее -746±130 млн лет. Возраст 2664±15 млн лет соответствует времени ультраметаморфизма (анатексиса) в условиях ам-фиболитовой фации, возраст исходных протолитов и метаморфизма гранулито-вой фации должен быть древнее [13]. Позже было выполнено исследование цирконов тоналитов двух типов, один из которых имеет типичную магматическую, другой - метаморфическую морфологию [1]. Возраст тоналитов, полученный U-Pb методом по субидиоморф-ному короткопризматическому циркону вишневого цвета с четко проявленной тонкой магматической зональностью, составляет 2752+10 млн лет, СКВО=0,18 [1]. Возраст кристаллизации метаморфического циркона оценивается ~ 2.6 млрд лет.
Компоненты Породы (количество анализов)
1 (3) 2 (4) 3 (3) 4 (7) 5 (5) 6 7 (5) 8 (4) 9 (3) 10 (1)
S1O2 58,43 66,65 66,87 70,11 73,79 69,79 49,40 72,97 74,30 72,7
T1O2 0,55 0,40 0,43 0,28 0,10 0,34 0,79 0,08 0,07 0,03
AI2O3 14,12 16,12 15,89 15,59 14,91 15,56 14,17 15,21 14,18 14,74
FeO 5,61 2,33 2,12 1,27 0,50 6,47 0,74 0,51
Fe2O3 2,15 1,54 1,49 1,49 0,42 3,12* 3,89 0,43 0,27 0,68*
MnO 0,15 0,06 0,07 0,04 0,02 0,05 0,20 0,02 0,03 0,01
MgO 4,29 1,56 1,74 0,98 0,45 1,18 7,74 0,32 0,21 0,15
CaO 7,05 3,60 3,00 2,31 1,57 3,19 10,77 1,51 1,00 0,56
N2O 3,42 5,02 4,74 5,58 5,81 4,88 3,18 4,78 4,31 3,50
K2O 1,22 1,36 1,86 1,27 1,32 1,76 0,72 2,94 4,49 7,14
P2O5 0,09 0,13 0,13 0,10 0,03 0,13 0,29 0,04 0,03 0,02
п.п.п. 2,26 1,10 1,24 1,03 0,84 3,02 0,82 0,42 0,39
Сумма 100,06 100,09 100,05 100,06 100,02 100,2 100,04 100,05 100,04
Li 33 34 53 24 8 14 15 7 5
Rb 46 50 79 46 34 55 14 88 120 128
Cs 3,0 3,3 3,6 1,7 0,5 1,7 0,5 0,5 0,5
Примечание. 1- мезолитовые плагиогнейсы; 2-3 - биотитовые метатоналитовые плагиогнейсы массивные (2) и катаклазированные (3); 4 - биотитовые метатрондьемитовые плагиогнейсы; 5 -лейкократовые метариолитовые плагиогнейсы, катаклазированные; 6 - среднее значение для до кембрийских ТТА [14]; 7 - амфиболиты; 8 - калишпат-плагиоклазовые мигматиты; 9 - граниты; 10 - пегматит. * железо, выраженное в виде Fe2Oз.
Окончание табл. 1
Ba 660 754 1085 652 976 690 232 1735 745 850
Sr 412 483 457 540 404 454 375 389 319 218
B 38 9 4 4 9 14 7 27 3
Be 1,6 1,2 1,8 0,9 1,3 0,8 1,38 1,4 0,3
F 555 513 1025 413 223 907 145 73 75
Mo 2,0 1,4 2,9 2,1 1,1 2,2 4,6 2,3
Sn 1,6 2,5 1,4 1,0 1,5 0,9 1,6 0,72
La 25 29 72 11 32 25 10 13 13
Ce 44 55 79 16 56 54 10 9 23
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Nd 15 21 26 5 21,4 28 4 3 5
Yb 0,9 0,9 4,0 0,7 0,55 1,8 2 9 1
Y 15,0 9,1 11,9 2,0 8,0 7,5 25 5 8 2
Zr 154 160 178 184 92 152 26 112 115 40
Zn 113 66 83 46 23 103 25 20 16
Pb 11 13 19 132 12 9 24 32 27
Cu 9 7 11 5 53 22 11 8
Cr 102 32 37 35 7 29 161 15 36 5
V 200 56 54 32 14 253 6 4 8
Ni 94 12 18 9 5 14 143 7 4 4
Co 39 9 9 6 2 50 1 1 1
Биотитовые плагиогнейсы (метатоналитовые). Обычно это средне-зернистые полосчатые с катакластиче-ской структурой, но в верховьях р. Хой-то-Гарган обычные массивные разности. Они сложены (%) плагиоклазом (45-50), кварцем (20-30), биотитом (412), амфиболом (1-4). Акцессорные минералы - циркон, ортит (крупные до 1 см кристаллы), апатит, сфен, магнетит; вторичные - мусковит (1-15), клиноцо-изит (2-3), хлорит (3-7). В шлифах две генерации циркона: идиоморфный -(ранний магматический), ксеноморфный и округлый (поздний метаморфический).
Биотитовые иногда с реликтовой гранобластовой структурой и массивные плагиогнейсы по петрогеохимиче-ским данным реконструируются как то-налиты (дациты) и гранодиориты. В биотитовых плагиогнейсах так же, как и в докембрийских ТТА [14], большая часть элементов имеет близкие к ним уровни концентраций А1203, железа,
CaO, Na2O, Rb, Zr, Cr, Ni, но в пла-гиогнейсах выше содержания Ba, Sr и ниже - K2O, REE (табл. 1, 2). Для массивных разностей характерны низкие содержания REE с умеренными углами наклонов линий. В разных случаях отмечается как отсутствие, так и слабая положительная Eu аномалии (рис. 2, 1).
Биотитовые катаклазированные плагиогнейсы попадают в поля тонали-тов. Они (табл. 1, 3) по содержаниям большинства петрогенных (SiO2, TiO2, Al2O3, железа, CaO, P2O5, K2O) и редких (Sr, REE, Zr, Cr, Ni) элементов близки к средним значениям ТТА [14]. Среди плагиогнейсов они в наибольшей степени обогащены REE, имеют значительные наклоны линий. Отмечается как отсутствие Eu аномалий, так и небольшая положительная Eu аномалия (рис. 2, 2).
Плагиогнейсы (метатрондьемитовые) - полосчатые средне-, редко крупнозернистые разности с катакла-
Рис. 2. Распределение REE в плагиогнейсах Гарганской глыбы:
1 - биотитовый массивный (тоналитовый); 2 - полосчатые (тоналитовые); 3 - катаклазированные (трондьемитовые); 4 - амфиболит
стической гетерогранобластовой, иногда с реликтовой гранобластовой структурой. Состоят (%) из плагиоклаза (3540), замещенного мусковитом, кварца (20-45), биотита (1-15), амфибола (1-2), микроклина (0-5). Акцессорные минералы - циркон, ортит, апатит, сфен, магнетит; вторичные - мусковит (1-25), клиноцоизит (2-5), хлорит (3-10). Среди них отмечаются более меланократовые биотитовые и лейкократовые катаклази-рованные плагиогнейсы. Они характеризуются умеренными содержаниями REE, умеренным наклоном линий и отсутствием Eu аномалий (рис. 2, 3).
Биотитовые плагиогнейсы (ме-татрондьемитовые) соответствуют трондьемитам, дацитам (рис. 2, 4). По большинству характеристик - содержаниям SiO2, TiO2, AI2O3, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, Rb, Ba, Zr, Cr, Ni, за исключением Sr, REE, они близки (табл. 1, 4,6) к средним значениям докембрий-ских ТТГА [14].
Лейкократовые (катаклазированные) плагиогнейсы реконструируются как риолиты и лейкограниты. В этих
плагиогнейсах наблюдаются высокие концентрации SiO2, №20, Ва, низкие -ТЮ2, железа, MgO, СаО, Р2О5, Rb, La, Се, Ш, Zr, Сг, № (табл. 1, 5), и они, по сравнению со средними значениями элементов в докембрийских ТТГА [14], имеют с ними мало общего.
Амфиболиты слагают пластовые и линзовидные тела в гранито-гнейсах ТТГА. Они обычно полосчатые, иногда массивные средне- и редко крупнозернистые с реликтовой нематогранобла-стовой и новообразованной катакласти-ческой структурами. Состоят (%) из:
амфибола (80-85), плагиоклаза (0-10) и вторичных минералов - хлорита, эпидо-та, ортита (5-15). Реконструируются как базальты высокоалюминиевой нормальной и щелочной серий. По сравнению c архейскими базальтами TH-1 и TH-2 они содержат больше Na2O, K2O, Ba, Sr, REE, Ni, меньше - TiO2, AI2O3, Zr, Cu, Cr, V, примерно равные с ними количества SiO2, железа, MnO, MgO, CaO, Zn (табл. 1, 7), что не позволяет отнести их ни к одному из этих типов. Амфиболиты из гранито-гнейсов (ТТГА) по гео-
химическим данным (табл. 1, 7) формировались в островодужных обстановках.
Калишпатовые мигматиты, граниты, пегматиты слагают согласные и секущие жильные, гнездовые тела мощностью 1-2 м, редко до 10-15 м. Отмечаются переходы от мигматитов к гранитам, что позволяет считать их наложенными, сформированными при ультраметаморфических преобразованиях (гранитизации) ТТА. Все они катакла-зированы, но иногда встречаются и массивные калишпатовые гранит-пегматиты. Минеральный состав замещаемых ТТА определяют весьма низкие содержания в мигматитах и гранитах Бе, Са, П, Ве, Б, Мо, Sn, ЯЕЕ, Сг, V, Ni, Со, повышенные - А1203, умеренные -ЯЬ, Ва, Sr, Zr, РЬ (табл. 1, 8-10).
Калишпатовые мигматиты - ме-золитовые и лейкократовые катаклази-рованные породы с варьирующими количествами калиевого полевого шпата, плагиоклаза, кварца, биотита, с обилием вторичных минералов серицита, хлорита, эпидота.
Калишпатовые граниты - лейко-кратовые породы, как правило, катакла-зированные, состоящие (%) из калиевого полевого шпата (40-45), плагиоклаза (20-25), кварца (40-45), биотита (2-5).
Калишпатовые пегматиты образуют секущие тела жильной и гнездовой формы.
Полученные данные однозначно указывают на то, что гранито-гнейсы фундамента Гарганской глыбы относятся к классическим ТТГА [14], характерным для древнейших зеленокамен-ных областей кратонов Южной Африки и Северной Америки.
Тоналит-трондьемитовые ассоциации (ТТА) в раннедокембрийских комплексах Сибирского кратона. В Присаянском (Шарыжалгайском) краевом выступе юго-запада Сибирского кратона выделяются: Прибайкальская гранулит-гнейсовая (ПрГГО) и Восточно-Саянская гранит-зеленокаменная области (ВСГЗО). Главными структурными элементами ПрГГО являются шары-
жалгайская, китойская серии (комплексы), а ВСГЗО - Онотский (ОЗП) и Тар-газойский (ТЗП) зеленокаменные пояса. В них ТТА представлены: 1) тоналита-ми и трондьемитами Китойского (в ОЗП) и Булунского (в ТЗП) блоков; 2) биотитовыми и гиперстеновыми пла-гиогнейсами, эндербитами гранулито-вой фации, плагиомигматитами и мигматит-гранитами, плагиогранитами ам-фиболитовой фации шарыжалгайской (в Иркутном блоке) и китойской (в Китой-ском блоке) серий.
ТТА в Восточно-Сибирской гра-нит-зеленокаменной области залегают в основании зеленокаменных поясов, слагая крупные блоки, массивы и тектонические пластины разных размеров, образуя ее инфраструктуру.
В комплексе гранито-гнейсов ОЗП метатоналиты и метатрондьемиты отмечаются в равном соотношении. Для них и-РЬ методом по цирконам получен возраст 3,2-3,4 млрд лет [8]. Породы супраструктуры ОЗП метаморфизованы в условиях амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой фаций и резко преобладают над ТТА.
В комплексе основания ТЗП гра-нито-гнейсы ТТА близки по составу и возрасту к породам комплекса основания ОЗП, но по сравнению с ними более интенсивно изменены. Среди них доминируют мигматит-граниты трондьеми-тового состава.
ТТА в Прибайкальской гранулит-гнейсовой области встречаются редко. В шарыжалгайской и китойской сериях отмечено проявление двух периодов [8, 11] изохимических метаморфических и аллохимических ультраметаморфических преобразований (гранитизации) в неоархее (2,562-2,48 млрд лет) и па-леопротерозое (1,87-1,85 млрд лет). В гранито-гнейсах Гарганской глыбы выявлены только неоархейские рубежи -2772 и 2664 млн лет [1, 13].
В шарыжалгайской серии среди ТТА выделяется три группы: метамаг-матические, «проблемные ТТА», ультраметаморфические (плагиомигматиты
и плагиограниты). Последние по составу и генезису не относятся к ТТА. Ме-тамагматические породы (плагиогнейсы, реконструируемые как метавулка-ниты андезитового, дацитового и рио-литового составов), как и «проблемные ТТА», в отличие от классических не образуют крупных массивов. Они слагают мелкие тела (до 5 м) и по геохимическим параметрам отличаются от классических ТТА [8]. В объеме серии их доля
- около 1%. К проблемным ТТА отнесены гиперстеновые и биотит-гиперстеновые плагиогнейсы (±салит, амфибол) и эндербиты гранулитовой фации [8]. По составу они отвечают то-налитам, трондьемитам и гранодиори-там. В качестве нижней возрастной границы раннедокембрийского этапа метаморфизма принята оценка возраста (U-Pb метод по цирконам) кристаллизации
- 2649±6 млн лет - секущих гнейсы габбро [11]. Возраст гранитоидов, секущих габбро китойского ультрамета-генного комплекса, составляет 2562±20 млн лет [11].
В китойской серии ТТА представлены биотитовыми (±амфибол, гиперстен) плагиогнейсами, мигматитами, ультраметагенными гранитоидами то-налитового и трондьемитового составов [8]. Они, как и в шарыжалгайской серии, не образуют крупных тел и редко встречаются. Возраст плагиогнейсов китойской серии, полученный Rb-Sr изохронным методом, - 2827±33 млн лет [обзор 8].
Обсуждение результатов. Возрастные корреляции ТТА Гарганской глыбы и комплексов Сибирского крато-на. Формирование протолитов ТТА фундамента Гарганской глыбы могло происходить ~2,8 млрд лет назад. Позже осуществлялся метаморфизм в условиях амфиболитовой фации и аллохимиче-ские ультраметаморфические преобразования ТТА с формированием мигматитов, гранитоидов, пегматитов (2,6-2,7 млрд лет). К этому рубежу ранее (3,23,4 млрд лет) были сформированы ТТА,
слагающие инфраструктуру (комплекс основания) ОЗП и ТЗП ВСГЗО юго-запада Сибирского кратона. К периоду 2,7-2,8 млрд лет приурочено становление протолитов метамагматических и «проблемных ТТА» шарыжалгайской и китойской серий.
На завершающих этапах метаморфизма на рубеже 2,66-2,65 (в шары-жалгайской), 2,48 (в китойской) млрд лет происходило ультраметаморфическое (ультраметагенное) гранитообразо-вание (гранитизация) с образованием мигматитов, гранитоидов, пегматитов. В литературе эти гранитоиды известны как китойский ультраметаморфический комплекс [10]. Они распространены в ПрГГО (шарыжалгайская и китойская серии) и ВСГЗО (ТТА гранито-гнейсов ОЗП и ТЗП) Присаянского выступа, а также по гранито-гнейсам ТТА в Гар-ганской глыбе. Эти гранитоиды можно рассматривать как реперные. Они отражают завершающий неоархейско-раннепалеопротерозойский этап грани-тообразования в шарыжалгайском и ки-тойском комплексах (2,65-2,48 млрд лет) и в Гарганской глыбе (2,66 млрд лет). Их становление происходило при раннепалеопротерозойской коллизии палеоархейской зеленокаменной и неоархейской гранулитовой областей.
Вещественные свойства ТТА Гарганской глыбы и комплесов Сибирского кратона. Породы фундамента Гарган-ской глыбы по вещественному составу обособляются от ТТА зеленокаменных и гранулитовых комплексов Сибирского кратона. На графиках (рис. 3) нормирования содержаний элементов к кларку кислых пород прослеживается симбат-ный характер линий, подтверждая их общую принадлежность к ТТА - выше кларков кислых пород, содержания Mg, А1, Fe, Са, Sr, V, №, Со, Sc, ниже кларков - Мп, К, Ва, Мо, Sn, УЪ, У, РЬ (рис. 3, 1-4). Это указывает на сидеро-фильную специфику ТТА во всех изученных структурах, свидетельствуя
Рис. 3. Графики нормирования содержаний элементов в породах к кларку кислых пород
по А.П. Виноградову:
1-2 - тоналит-трондьемитовые ассоциации: 1 - гранито-гнейсов Гарганского блока, 2 - гранито-гнейсов комплекса основания Онотского зеленокаменного пояса; 3-4 - тоналит-трондьемитовые ассоциации гранулитовых серий: 3 - метатоналитовые гнейсы, эндербиты китойской серии, 4 - гиперстеновые плагиогнейсы, эндербиты - «проблемные ТТА» шарыжалгайской серии
об их становлении при плавлении из основных пород. Тоналиты Гарганского блока (рис. 3, 1) и комплекса основания ОЗП (рис. 3, 2) относительно высокоме-таморфизованных пород (рис. 3, 3-4) содержат меньшие концентрации большинства петрогенных и редких элементов: ТС, Бе, Мп, М& Са, Р, К, Мо, Sn, La, Се, Ш, УЪ, У, Zr, Zn, РЬ, Си, Сг, V, №, Со, Sc и большие - №. Такой характер распределения элементов отражает сходство ТТА Гарганской глыбы (рис. 3, 1) с комплексом гранито-гнейсов основания ОЗП (рис. 3, 2) и различия от ТТА шарыжалгайского и китойского высокометаморфизованных комплексов ПрГГО (рис. 3, 3-4).
На спайдер-диаграммах (нормирование по мантии, [15]) линии ТТА комплексов гранито-гнейсов Онотского и Таргазойского ЗП, Гарганской глыбы, метамагматических и проблемных ТТА шарыжалгайской серии Сибирского кратона в целом симбатны (рис. 4, 1-5).
Главные различия между ними - в ТТА Гарганской глыбы относительно других комплексов фиксируются более высокие концентрации Ba (рис. 4, 1-5). На спайдер-диаграмме линии распределения элементов в ТТА Гарганской глыбы и гранито-гнейсах Онотского зеленокаменного (рис. 4, 1,3) близки и отличаются только наличием на графике для пород Гарганской глыбы U минимума, Ba, Sr максимумов. Гранито-гнейсы Гарганской глыбы и проблемные ТТА шарыжалгайского комплекса по характеру линий симбатны (рис. 4, 3,5). В то же время, неоархейские метамагматиче-ские породы шарыжалгайского комплекса (рис. 4, 1-5) отличаются от гра-нито-гнейсов ТТА ОЗП и ТЗП по содержаниям Sm, P, Nd, Zr, HREE.
Для ТТА Гарганской глыбы и комплексов Сибирского кратона фиксируется довольно близкий характер распределения REE (рис. 5, 1-4) в тона-литах (рис. 5, а) и трондьемитах (рис.
Рис. 4. Спайдер-диаграмма для пород ТТА гранито-гнейсов Присаянского выступа, Гарганской глыбы (нормирование по мантии) [15]:
1-2 - гранито-гнейсового основания: 1 - Онотского, 2 - Таргазойского зеленокаменных поясов; 3 - Гарганской глыбы; 4-5 - неоархейских ТТА шарыжалгайского комплекса: 4 - метамагматических, 5 - проблемных
Рис. 5. Распределение REE в метатоналитовых (а) и метатрондьемитовых (б) плагиогнейсах
Гарганской глыбы (1), Онотского (2) и Таргазойского (3) зеленокаменных поясов, проблемных ТТА
шарыжалгайского комплекса (4)
5, б). Для ТТА Гарганской глыбы (рис. 5, 1), Онотского (рис. 5, 2) и Тар-газойского (рис. 5, 3) ЗП, проблемных ТТА шарыжалгайского комплекса (рис. 5, 4) отмечается симбатный характер линий распределения REE. Такое поведение REE в ТТА из фундамента Гар-ганской глыбы, комплексов гранито-гнейсов основания ОЗП И ТЗП, шары-жалгайского комплекса указывает на единую природу.
Стратиграфическое положение пород Гарганской глыбы. В начале 30-х годов ХХ в. одни исследователи [9] считали, что Гарганская глыба является частью фундамента Сибирского кратона [4], позже полагали [2, 7 и др.], что она представляет изолированный от фундамента блок ("глыбу", «кратонный тер-рейн») в Центрально-Азиатском складчатом поясе. В настоящий момент мнения разделились. Часть исследователей считает глыбу осколками Сибирского кратона, часть - фрагментом одного из Гондванских материков [7, 12 и др.).
Имеющиеся данные, прежде всего относительная стабильность тоналит-трондьемитовых составов на территории глыбы с возрастами формирования и преобразования, близкими к рубежам петрогенезиса в шарыжалгайском комплексе, свидетельствуют о том, что Гар-ганская глыба является частью фундамента Сибирского кратона. Полных аналогов ТТА Гарганской глыбы в нем по вещественному составу и возрасту не установлено. Одним из главных аргументов отнесения его к Сибирскому кратону является то, что накопление протолитов ТТА Гарганской глыбы и пород шарыжалгайской серии происходило в один период - 2,7-2,8 млн лет, но протолит у них и степень их метаморфизма были разными. Ведущим типом пород в фундаменте глыбы были ТТА, наблюдаемые в крупных массивах, сформированных при плавлении утолщенной коры и основных пород. Породы шарыжалгайской (и китойской) серии представляют гетерогенные оса-дочно-вулканогенные толщи, метамор-
физованные в условиях гранулитовой фации. В обоих случаях становление их протолитов происходило в зонах неоархейской коллизии - ТТА в Гарганской глыбе, с одной стороны, вулканических пород (двупироксеновых сланцев и гнейсов), метаосадочных биотит-гранатовых (кордиерит, силлиманит) гнейсов и сланцев), с другой.
Близкие по возрасту и петрогео-химическим характеристикам к Гарган-скому блоку ТТА известны в Байдара-гинском комплексе Байдарикского блока Дзабханского микроконтинента [6]. В плагиогнейсах SHRIMP II методом фиксируется возраст: протолитов метабази-
тов--2,8 млрд лет, тоналитов - 2,65
млрд лет; метаморфизм гранулитовой фации - 2,65-2,5 млрд лет и амфиболи-товой — 1,8 млрд лет. В блоке встречены посткинематические калиевые гра-нитоиды с возрастом 1,82 млрд лет [6].
В гранито-гнейсах ТТА Гарган-ской глыбы, комплексах ПрГГО (ша-рыжалгайская и китойская серии) и ВСГЗО (ТТА основания ОЗП и ТЗП) на рубеже 2,65-2,5 млрд лет проявлено ультраметаморфическое (ультрамета-генное) гранитообразование (гранитизация) с образованием гранитоидов и пегматитов. Эти гранитоиды китойского ультраметагенного комплекса, завершающие раннепалеопротерозойский период, можно рассматривать как ре-перные. Их появление, синхронное в комплексах ПрГГО и ВСГЗО, в Гарган-ской глыбе может указывать на общую их принадлежность к Сибирскому кра-тону.
Выводы:
1. Низкометаморфизованные породы фундамента Гарганской глыбы и высокометаморфизованные породы шарыжалгайской серии (особенно наиболее распространенные в ней мета-магматические) в большинстве своем при сравнении между собой имеют разные вещественные характеристики. К тому же гнейсы шарыжалгайской серии, реконструируемые как ТТА, не образуют крупных массивов, а присутствуют в
виде маломощных пластов, занимая крайне незначительный объем серии. Это указывает на то, что породы фундамента Гарганской глыбы не имеют ничего общего с породами шары-жалгайской серии.
2. В наибольшей степени ТТА фундамента Гарганской глыбы по пет-рогеохимическим свойствам близки к ТТА комплекса гранито-гнейсов основания Онотского и Таргазойского зеле-нокаменных поясов, которые по всем параметрам присущи древнейшим (3,23,4 млрд лети) образованиям.
3. В гранито-гнейсах Гарганской глыбы (2,66 млрд лет) и комплексах ПрГГО (шарыжалгайская и китойская серии) и ВСГЗО (ТТА комплексов гра-нито-гнейсов основания Онотского и Таргазойского зеленокаменных поясов) на рубеже 2,65-2,5 млрд лет проявлено ультраметаморфическое (ультрамета-генное) гранитообразование (гранитизация) с формированием гранитоидов и пегматитов китойского ультраметаморфического комплекса [10]. Этот региональный процесс проявлен во всех ран-недокембрийских структурах Присаян-ского краевого выступа Сибирского кратона. Присутствие подобных грани-тоидов с возрастом 2,66 млрд лет [10] в фундаменте Гарганской глыбы свидетельствует о том, что и она в неоархейский период являлась частью Сибирского кратона.
4. Породы фундамента Гарганской глыбы являются отколовшимся блоком фундамента Сибирского кратона, близкого по составу к ТТА Онотского и Тар-газойского зеленокаменных поясов, а по возрасту соответствуют проявлению регионального гранитообразования в раннедокембрийских комплексах ПрГ-ГО и ВСГЗО в интервале 2,6-2,5 млрд лет.
5. Комплекс гранито-гнейсов основания Гарганской глыбы имеет простой состав: тоналиты и трондьемиты, амфиболиты, ультраметаморфические гранитоиды с возрастом 2,71-2,61 млрд лет. Подобные (по составу и возрасту)
образования в таком большом объеме неизвестны среди пород Присаянского краевого выступа, что позволяет говорить о его самостоятельности и необходимости выделения как нового структурно-вещественного комплекса фундамента Сибирского кратона.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 14-05-31036 мол_а.
Библиографический список
1. Анисимова И.В., Левицкий В.И., Сальникова Е.Б. и др. Новые данные о возрасте метаморфизма в западной части Иркутного блока Присаян-ского краевого выступа фундамента Сибирской платформы // Изотопные системы и время геологических процессов: материалы IV Рос. конф. по изотопной геохронологии. СПб.: ИГГД РАН, 2009. Т. 1. С. 35-36.
2. Беличенко В.Г., Резницкий Л.З., Гелетий Н.К., Бараш И.Г. Тувино-Монгольский массив (к проблеме микроконтинентов Палеоазиатского океана) // Геология и геофизика. 2003. Т. 44, № 6. С. 554-565.
3. Геология и метаморфизм Восточного Саяна / В.Г. Беличенко, Ю.П. Бутов, Н.Л. Добрецов и др. Новосибирск: Наука, 1988. 192 с.
4. Докембрий Восточного Саяна (ред. А.А. Полканов). М.-Л.: Наука, 1964. 328 с.
5. Ильин А.В. О Тувино-Монгольском массиве // Материалы по региональной геологии Африки и Зарубежной Азии. М.: НИИ «Зарубежгеоло-гия», 1971. С. 67-71.
6. Козаков И.К., Сальникова Е.Б., Вонг Т. и др. Кристаллические комплексы нижнего докембрия Дзабханско-го микроконтинента Центральной Азии: Возраст, источники, тектоническая позиция // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2007. Т. 15, № 2. С. 3-24.
7. Кузмичев А.Б. Тектоническая история Тувино-Монгольского массива: раннебайкальский, позднебайкальский и
раннекаледонский этапы. М.: «ПРОБЕЛ -2000», 2004. 192 с.
8. Левицкий И.В. Геохимия грану-литовых и зеленокаменных комплексов Присаянского выступа фундамента Сибирской платформы: автореф. дис. ... канд. геол.-минералог. наук. Иркутск: ИГХ СО РАН, 2012. 22 с.
9. Лодочников В.Н. Петрология Ильчирско-Мондинского района // Труды Вост.-Сиб. геол. упр. Иркутск: Иркут. обл. изд-во, 1941. Вып. 28. 212 с.
10. Магматические формации юга Восточной Сибири и Северной Монголии (Объяснительная записка к карте масштаба 1:500000, ред. Абрамович Г.Я.). 1989. 119 с.
11. Сальникова Е.Б., Котов А.Б., Левицкий В.И. и др. Возрастные рубежи высокотемпературного метаморфизма в кристаллических комплексах Шары-жалгайского выступа фундамента Сибирской платформы: результаты и-РЪ датирования единичных зерен циркона
// Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2007. Т. 15, № 4. С. 3-19.
12. Хераскова Т.Н., Буш В.А., Ди-денко А.Н., Самыгин С.Г. Распад Роди-нии и ранние стадии развития Палеоазиатского океана // Геотектоника. 2010. № 1. С. 5-28.
13. Kovach V.P., Matukov DL, Be-rezhnaya N.G.et al. SHRIMP zircon age of the Gargan block tonalites - find early pre-cambrian basement of the Tuvino-Mongolian microcontinent, Central Asia mobile belt // 32th Intern. Geological Congress, Florence. Session: "T31.01 - Tectonics of Precambrian mobile belts" Abstract. 2004. P. 57
14. Martin H. The Archean grey gneiss and the genesis of continental crust // Condie, K.C. (Ed.), Archean Crustal Evolution. Amsterdam: Elsevier, 1994. P. 205-259.
15. McDonough W.F., Sun S.S. The composition of the Earth // Chemical Geology. 1995. V. 120. P. 223-253.
Рецензент кандидат геолого-минералогических наук, доцент Иркутского государственного технического университета И.Н. Семейкин
