Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема происхоадения и эволюции докем-брийской континентальной коры - одна из центральных в современной геологии. Ее решение предполагает расшифровку эволюции параметров основных процессов,генерирующих вещество коры, - метаморфизма и гранитизации в связи с изменением геоданамических режимов, т.е. создание эволюционных моделей. Общий характер этих взаимоотношений изучен достаточно полно. Задачей сегодняшнего дня является выяснение конкретных особенностей на примерах отдельных регионов и построение трендов 8ВОЛЮЦНИ параметров процессов во времени. Решение данной задачи стало возможным в связи с разработкой современной петрологией аппарата парагенетаческого анализа и расчетов параметров минеральных равновесий.
Научная и практическая значимость проблемы и возможность ее решения на современном уровне определяют ее актуальность. В качестве объекта исследования был выбран краевой Шарыжалгайский выступ фундамента Сибирской платформы, претерпевший в ходе своего развития полифециальный многофазный метаморфизм к гранитизацию.
Цель и задачи.Делью работы является создание эволюционной схемы процессов метаморфизма и гранитизации Шарыжалгайского выступа в раннем докембрии. Дня ее достижения нужно решить следующие задачи: I) выяснить количество тектонс-метаморфических циклов в пределах блока в данный период его эволюции; 2) в пределах каждого цикла реконструировать физико-химические параметры метаморфизма и гранитизации, их эволюцию во времени и изменчивость (или однородность) по латерали; 3) выяснить взаимоотношения гранулитового и амфиболитового метаморфизма и гранитизация (относительный возраст, отличие ретроградных процессов и даафтореза). Метод исследования. Основными методами исследования явились анализ парагенезисов и численные оценки параметров процессов по минеральным равновесиям в метаморфических породах и мигматитах. Кроме того, в отдельных случаях такие оценки проводились по данным изучения флюидных включений. Даш выяснения возрастных соотношений I.В.Суминым (ВИНС Мингео СССР) были выполнены оценки возраста цирконов из пород разных типов, широко использовался обширный литературный материал.
Фактическая основа работы. В основу работы положены результаты полевых и камеральных исследований Шарыхалгайского выступа, проведенных автором в 1982-1987 г. Детально изучен и. задокументирован непрерывный разрез протежнностью более 80 км у юго-восточной оконечности выступа вдоль побережья оз.Байкал (между портами Байкал и Култук). Совместно с сотрудниками ИЗК и СибГЕОХИ СО АН СССР {г.Иркутск) проведены исследования в бассейнах рек Китой, Жидой, Тойсук, Онот. Собрана и изучена коллекция из 3600 шлифов, расчеты параметров минеральных равновесий опираются на 1000 точечных определений состава минералов на микрозонде (большинство из которых выполнено автором в ИЭМ АН СССР). В криокамере Н.В. Бердникова совместно с ним в ИТиГ ДВНЦ АН СССР изучено более 2Е0 флюидных включений в минералах. Обработаны 10 полных силикатных анализов пород из детального разреза крыла гранито- гнейсового купола между 115 и 116 км КВДЦ Проведено изотопное датирование РЬ - РЬ термоизохронным методом цирконов из 12 проб (данные получены Л.В.Сумннчм, ВИМС Мингео СССР). Автор ознакомился с материалами и коллекциями юлифов А.И.Сезько, Ф.В.Кузнецовой, А.С.Бенина, О.Р.Матисона, З.И.Петровой, В.И.Левицкого, Л.С.Мехоношин.М.А. Горновой, А.А.Шафеева, А.И.Мельникова, Л.Л.Перчука и А.Л.Перчука Научная новизна работы. Впервые для региона проведено сравнение РТ-характеристик к флюидного режима двух главных этапов метаморфизма и гранитизации: позднеархейского и раннепротерозойского. для мигматитов позднего архея доказано единство комплекса эндер-битов, чарнокитов и часта двуполевошпатовых биотитовых гранитов, представляющих генетически единый эволюционный ряд и возникающих при магматическом замещении метаморфических толщ при РТ условиях гранулитовой фации в присутствии богатого С02 флюида. Определена эволюция РТ параметров, химизма и флюидного режима процессов гранитизации при возникновении пород этого эволюционного ряда. Для раннепротерозойских метаморфитов доказана идентичность РТ параметров регрессивных изменений в архейских гранулитах с прогрессивно метаморфизованными зональными комплексами раннего протерозоя (расположенных в наложенных на архейский цоколь протоплатфо-рменных прогибах). На основании этого сделан вывод об их генетическом единстве и, следовательно, диафторическом характере амфи-болитового метаморфизма по отношению к гранулитовому.
Защищаемые положения. І) На основании комплексного анализа геологических, петрологических и радиологических данных в пределах Шарнжалгайского выступа детализированы существенные отличия двух наиболее интенсивных циклов метаморфизма и гранитизации: поздне-архейского гранулитового и раннепротерозойского амфиболитового. 2) Гранулитовнй метаморфизм носил площадной малоградиентный характер. Наибольшие отличия - меаду крайней юго-восточной частью выступа (побережье оз.Байкал) и междуречьем БолДидоя- Тойсуна ("тойсукскиЙ диапироид"): Т=700-8ГОС, Р=5-6 кбар и Т=750-850С, Р=7-8 кбар соответственно. 3) В ходе архейской гранитизации при температурах гранулитовой фации возник генетически единый эволюционный ряд мигматитов разного состава. Эволюция шла в направлении увеличения калиевости расплавов и обогащения флюидов Н20. Этап закончился общим воздыманием блока и спадом литостатическо-го давления. 4) Раннепротерозойские преобразования амфиболитовой фации локально наложены на архейские гранулиты при Т=500-620С и Р=2-4 кбар и являются джафторическнми по отношению к архейскому метаморфизму.
Практическое значение. Результаты исследований могут быть использованы при составлении схем и моделей эволюции фундамента юга Сибирской платформы. Способ расчленения немых метаморфических толщ по оценкам РТ параметров метаморфизма внедрен в геологическое производство совместно с сотрудниками Иркутской ГСЭ. Публикации и апробация. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 8 работах. Ее основные положения докладывались и обсуждались на ІУ региональном Восточно-Сибирском петров графическом совещании (Иркутск, 1985), совещании'"Гаология и геохронология Сибирской платформы и ее обрамления" (Иркутск,1987), Второй национальной молодежной нколе по геологии с международным участием (НРБ, София, 1987), на XII, ХШ и ХІУ конференциях молодых ученых геологического факультета МГУ (Москва, 1985,1986,1987), на конференции молодых ученых ИГЕМ АН СССР (Москва, 1987). Объем и структура работы. Диссертационная работа общим объемом
страниц состоит из введения, 4 глав, заключения и списка
литературы ( ) наименований, содержит таблиц и
рисунков.
Работа выполнена в лаборатория метасоматизма и метаморфизма ИГЕМ АН СССР и во время заочной аспирантуры на Геологическом факультете МГУ. Автор глубоко благодарен своему научному руководителю проф. Л.Л.Перчуку за большую помощь и постоянную поддержку при выполнении данной работы. В разное время автор знакомился с материалами, а также пользовался консультациями и обсуждал полученные результата с докторами геол-мин.наук С.П.Кориковским, Н.Н.Перцевыи, чл.кор. АН СССР проф. Ф.А.1етниковнм, кандидатами геол.-мин.наук Л.Я.Арановичем, К.К.Поддесскнм, А.И.Сезько, Ф.В. Кузнецовой, А.С.Ескиным, О.Р.Матисоном, А.А.Шафеевым, М.И.Груди-ниным, Ю.В.Меньиаглянм, А.И.Мельниковым, З.И.Петровой.В.И.Левицким, А.С.Мехоношным, М.А.Гориовой, В.Г.Рыбаковым,а также А.А. Бажнным, В.В.Приваловым, докторами Э.С.Грю (Университет Мэн США) и М.Брауном (Кингстонский политехнический институт, Великобритания). Выполнение значительной части микрозондовых исследований минералов стало возможным благодаря помощи И.М.Романенко, Г.А. Мищенчук и других сотрудников Лаборатории рентгеноспектральних методов исследований ЮМ АН СССР, а исследования флюидных включений - Н.В.Бердникова и Л.П.Карсакова (ИТиГ ДВНЦ АН СССР).Определение возраста цирконов термоизохронным методом выполнено Л.В. Суминым (ВИМС Микгео СССР). Всем им автор выражает свою искреннюю благодарность.
Принятые сокращения:
Сживолы минералов: Аб-альбит, Акіуактинолит, Алс-силикаты .АІ, Ам-амфибол, Ан-анортит, Анд-андалузит, Би-биотит, Вол-волласто-нит, Гр-гранат, Кед-жедрнт, йлм-ильменит, Карб-карбонат, Кал-кальцит, Кв-кварц, Ки-кианит, Кор-кордиерит, Кпш-калиевый полевой нпат, Кум-куммунгтонит, Мп-моноклишшй пироксен,Мт-магнетит,мус-ыусковит, 0К-А1203 в Рп, Ся-оливин, Пир-пироп, Пл- плагиоклаз, Ро-роговая обманка, Рп-ромбический пироксен, Руд-рудные минералы, Рут-рутил, Сап-сапфирин, Сил-силлимаяит, Ск-скаполит,Фл-фдогопит, Фо-форстерит, Хл-хлорит, Црн-циркон, Шп-шпинель, Эп-эпидот; физико-химические параметры: Ip ( ар )-мольная доля (активность) компонента Р в фазе (позиции) А, Р-давление, Т-температура, А32- магнезиальность (32 мол) минерала А или номер Пл; географические названия: КВ6Щ - крутобайкальская железная дорога, ПБ-побережье оз.Байкал (между портами Байкал и Бултук), ТД-"тойсук-
_ 5 -
сети диапяроид" (термин Ф.В.Кузнецовой, см.текст), ШВ-шарыжалга-йская серия.