Введение к работе
Разработка геодинамических моделей и реконструкция процессов формирования земной коры складчатых областей является актуальной проблемой современной геологической науки. Расшифровка многоэтапных процессов осадконакопления, метаморфизма и магматизма в складчатых областях позволяет более обосновано проводить тектоническое и иеталлогеническое районирование территорий, а также устанавливать коррелятивные связи с подобными структурами других регионов. Использование при тектонических реконструкциях Жданных петролого-геохимических и геохронологических исследований привело не только к установлению во многих складчатых поясах основных рубежей перестройки литосферы, но и пересмотру установившихся геологических представлений на процессы их образования.
Актуальность проблемы расшифровки геодинамической эволюции Таймырской складчатой области определяется отсутствием достоверных геологических и петрологических моделей для ЭТОЙ структуры, а также ее геологической значимостью как одной из крупнейших в Арктике, с одной стороны, так и в обрамлении Сибирской платформы, с другой. Сложность геологического строения региона и различия в концептуальных взглядах исследователей привели к широкому спектру мнений на тектоническую природу Таймыра - от схем в основу которых были положены представления об эволюции древней геосинклинали в архее-палеозое, до схем, опирающихся на движения литосферных плит и предполагающих северную часть Таймыра в качестве чужеродного блока по отношению к Сибирскому кратону. В наиболее значительных работах, оказавших заметное влияние на развитие представлений о формировании Таймыра, раскрываются различные аспекты геологии региона - особенности литологии, стратиграфии, магматизма, метаморфизма, тектоники и металлогении (Урванцев, 1931, 1949; Равнч, 1954; Даминова, 1957; Равич, Чайка, 1962; Вакар, 1962; Погребицкий, 1971; Махлаев, Коробова, 1972; Забияка, 1974; Захаров и др., 1977; Махлаев, 1978; Беззубцев и др., 1986; Забияка и др., 1986; Уфлянд и др., 1991 и др.). К сожалению, достоверность полученных перечисленными авторами результатов существенно ограничивается почти полным отсутствием петролого-геохимических данных для "немых" докембрийских образований Таймыра. Следствием является произвольное, в
соответствие с той или иной тектонической схемой, решение вопросов типизации магматических комплексов, а также возраста и этапности магматизма и метаморфизма. Представляется очевидным, что реконструкция формирования таких полигенных и полихронных складчатых систем, к которым относится Таймыр, не возможна только на основании геологических и литолого-стратиграфических наблюдений. Они должны быть использованы в комплексе с петролого-геохимическими индикаторами, позволяющими сопоставление разнообразных метаморфических и магматичеких комплексов складчатых областей с подобными образованиями современных геодинамических обстановок.
Цель исследований заключается в разработке новой геодинамической модели и установлении основных рубежей формирования земной коры Таймырской складчатой области на основе обобщения геологических данных и использования современных петролого-геохимических и геохронологических исследований.
Основные задачи исследований:
- провести петролого-геохимическую типизацию океанических и
островодужных комплексов и разработать модель формирования
офиолитовых поясов Таймыра;
выделить основные типы метаморфизма и установить закономерности размещения метаморфических фаций и гидротермально-метасоматических образований;
определить геодинамические условия образования гранитоидов разных типов;
установить рубежи образования основных структур Таймыра на основании комплексного изотопно-геохимического датирования магматических и метаморфических пород;
оценить коррелятивные связи индикаторных комплексов Таймыра с подобными структурами складчатого обрамления Сибирской платформы и арктических окраин.
Фактический материал и методы исследования. В основу работы положен собственный материал автора, собранный за период 1976-1995 гг, при выполнении плановых научно-исследовательских работ сначала в составе Красноярского филиала Сибирского научно-исследовательского института геологии, геофизики и минерального сырья, а затеи (с 1991 г) Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН. Кроме собственных каменных коллекций при
аналитических исследованиях использовались коллекции образцов и шлифов А.И.Забияки, КД.Забияка, Н.И.Коробовой, Л.В.Махлаева, С.С.Сердюка и В.Ф.Проскурнина.
Теоретической основой решети поставленной проблемы является тектоника литосферных плит, предполагающая расхождение и схождение плит, выраженные рифтингом, спредингом, субдукцией, обдукцией и коллизией, при максимальной тектонической, магматической и метаморфической активности на границах плит.
Для решения указанных задач исследований был использован
комплекс геологических, петролого-геохимических и
геохронологических методов. Геологические и метаморфические карты составлены на основе детального геологического картирования ключевых комплексов и петрографического изучения пород (более 4000 шлифов). Петролого-геохимические выводы опираются на оригинальные анализы пород на петрогенные и редкие (более 400), в том числе редкоземельные элементы (около 140), выполненные нейтронно-активационным, рентгено-флюоресцентным, атомным эмиссионным количественным и спектральным количественным методами в лабораториях Аналитического центра ОИГТиМ СО РАН (А.Д.Киреевым, М.С.Мелыуновым, В.С.Пархоменко, С.Т.Шестелем, Н.А.Яковлевой) и в Аналитическом центре Геологического института РАН (Москва) С.МЛяпуновым. При изучении метаморфических минералов выполнено более 300 микрозондовых анализов на рентгено-спектральном микроанализаторе в ОИГГиМ СО РАН. Выделение рубежей формирования Таймырской складчатой области основано на датировании индикаторных магматических и метаморфических комплексов Sm-Nd и U-Pb методами на многоколлекторном масс-спектрометре Finnigan МАТ-261 в ИГТД РАН (Санкт-Петербург) А.Б.Котовым, Л.А.Неймарком, В.П.Ковачем, Е.Б.Сальниковой и Rb-Sr, К-Аг и Аг-Аг методами на масс-спектрометре МИ-1201Т в ОИГГиМ СО РАН В.А.Пономарчуком и А.В.Травиным.
Основные защищаемые положения:
1. В Таймырской складчатой области выделяется три зоны -
палеозойско-мезозойская Южно-Таймырская, соответствующая
пассивной окраине Сибирского континента, позднерифейская Центрально-Таймырская, которая имеет аккреционную природу и включает терреины континентальных масс, островные дуги и чешуи океанической коры (офиолнты), и Северо-Таймырская, представляющая
собой докембрийскую окраину Карского континента,
метаморфизованную и гранитизированную в позднем палеозое.
-
Офиолиты Центрально-Таймырского аккреционного пояса являются петролого-геохимическим индикатором геодинамической обстановки окраинного моря с корой океанского типа. Они были сформированы в позднем рифее, затем метаморфизованы в зеленосланцевой и амфиболитовой фациях и обдуцированы на континентальную окраину Сибирского континента в венде.
-
Образование разновозрастных гранитоидов связано с островодужными (толеитовый и андезитовий типы), син- и постколлизионными (известково-щелочной тип) и внутриплитными (щелочной тип) геодинамическими обстановками.
-
Формирование метаморфических пород разных типов происходило в позднем рифее-венде и в позднем палеозое. Они маркируют активные тектонические зоны - спрединга (океанский тип), субдухции (гранат-амфиболитовый, эклогит-глаукофансланцевый (?), гидротермальный типы) и коллизии (метаморфические ядра, зональные андалузит-силлиманитовый и кианит-силлиманитовый, контактовый типы).
5. В геодинамической эволюции изученного региона выделяется два
главных события. Первое из них, позднерифейско-вендское, связано с
образованием аккреционного пояса, вмещающего офиолиты, на границе
с Сибирским кратоном. Это событие коррелируется с обдукцией
офиолитов в западном и южном обрамлении Сибирского кратона
(Енисейском кряже, Восточном Саяне и Северном Прибайкалье).
Второе - позднепалеозойско-раннемезозойское, обусловлено коллизией
Карского и Сибирского континентов и соответствует этапу
формирования позднепалезойской Пангеи.
Новизна работы. Личный вклад:
1. На основе изучения состава петрогенных, редких (включая
редкоземельные) элементов и изотопно-геохимических исследований
охарактеризованы петрологические и геохимические особенности
офиолитов Таймыра, доказан их позднерифейский возраст и
предложены модели их формирования.
2. С использованием фациального принципа расчленения
метаморфических пород, методов метаморфического картирования,
гермобарометрии и микрозондового изучения метаморфических
минералов, вьщелены основные типы метаморфизма и составлена карта
метаморфических фаций Таймыра масштаба 1: 500 000.
3. Опираясь на современные петролого-геохимические классификации, в
изученном регионе установлено шесть типов гранитоидов и обосновано
их формирование в различных геодинамических условиях.
4. С применением комплекса методов изотопно-геохимического
датирования (Sm-Nd, U-Pb, Rb-Sr, К-Аг и Ar-Ar методы) магматических
и метаморфических пород определены основные рубежи формирования
региона.
5. На основе тектоники литосферных плит и обобщения геологических
и новых петролого-геохимических данных предложена новая модель
формирования земной коры Таймырской складчатой области.
Практическая значимость результатов: Выявленные закономерности формирования комплексов земной коры Таймырской складчатой области могут быть использованы при геодинамических реконструкциях других складчатых областей, в том числе обрамления Сибирского кратона и арктических окраин, что будет способствовать совершенствованию теоретических основ геодинамики и решению проблем межрегиональных корреляций. Решение ряда петрологических вопросов, касающихся типизации пород офиолитовых комплексов, гранитоидов и метаморфитов, имеет самостоятельное значение и может быть использовано при геолого-съемочных работах. Разработанная модель эволюции земной коры и установленная гидротермально-метасоматическая и рудная специализация вьщеленных геодинамических зон могут быть применены при металлогенических и поисковых работах в регионе и аналогичных зонах в Арктике, где вопросы удешевления работ на основе корреляции и аналогии являются весьма актуальными.
Апробация работы: Различные стороны проведенных исследовании обсуждались на многих международных, всесоюзных и всероссийских совещаниях и конференциях. Основные положения и выводы работы были доложены на XXVII Тектоническом совещании по теме "Тектоника и метаморфизм" (Москва, 1994), на Всероссийском совещании "Состояние, проблемы и задачи геологического картирования областей развития докембрия на территории России" (Санкт-Петербург, 1994), на Международных конференциях по Арктическим окраинам (ICAM, Магадан, 1994) и по геологии рудных месторождений (IAGOD, Пекин, 1994), на Всероссийском петрографическом совещании "Магматизм и геодинамика" (Уфа, 1995) и на Всероссийском совещании "Главнейшие рубежи геологической эволюции Земли в докембрии и их изотопно-геохронологическое обоснование" (Санкт-Петербург, 1995).
1 I
По теме диссертации опубликовано 40 работ, включая одну коллективную монографию.
Успешному проведению исследований на всех этапах способствовали постоянная поддержка, советы и консультации академика НЛДобрецова, которому автор выражает свою искреннюю признательность.
Автор пользуется случаем выразить свою благодарность коллегам из разных организаций за многолетние совместные полевые и камеральные работы, помощь в проведении полевых работ, поддержку и многочисленные дискуссии: сотрудникам по работе в Красноярском филиале СНИИГТиМС - А.И.Забияке, И.Д.Забияка, С.С.Сердюку, С.И.Злобину, Ю.В.Гусарову, Н.И.Коробовой, Э.НЛинду, Т.Я.Корневу, В.М.Даценко; геологам Полярной партии НКГРЭ - М.М.Гончарову, Н.ИДеминовичу, Г.ГЛопатину, В.К.Ояберю, В.В.Стеблеву; соавторам многих исследований и публикаций - А.Е.Верниковской, А.Б.Котову, В.П.Ковачу, С.МЛяпунову, Л.А.Неймарку, В.А.Пономарчуку, В.Ф.Проскурнину, Е.Б.Сальниковой, А.В.Травину, С.З.Яковлевой, а также сотрудникам, оказавшим большую помощь в аналитических исследованиях, обработке полученных данных, подготовке графических приложений и рукописи к печати - А.Д.Кирееву, В.С.Пархоменко, С.Т.Шестелю, О.С.Хмельниковой, Н.А.Яковлевой, А.В.Радостевой, А.И.Черных, В.В.Битковой и О.С.Мириевской.
При разработке отдельных положений в разные периоды исследований ряд вопросов обсуждался со многими специалистами, высказавшими полезные замечания и рекомендации: академиками и член-корреспондентами РАН - О.А.Богатиковым, Н.А.Богдановым, Ч.Б.Борукаевым, В.А.Глебовицким, Л.П.Зоненшайном, В.И.Коваленко, М.И.Кузьминым, Г.В.Поляковым, В.В.Ревердатто, М.А.Семихатовьш, В.Е.Хаиным; американскими и канадскими учеными - КДаусоном, Р.Колманом, Р.Кекхэмом, Э.Миллер, В.Ноклбергом; докторами и кандидатами наук - Г.Н.Аношиным, И.В.Ащепковым, А.К.Башариным, Н.А.Берзиным, В.И.Будановым, В.А.Буряком, М.М.Бусловым, А.А.Бухаровым, В.А.Бушем, А.Г.Владимировым, А.С.Гибшером, С.М.Жмодиком, Ю.И.Захаровым, В.В.Золотухиным, А.Э.Изохом, Э.Г.Конниковым, А.Б.Кузьмичевым, Л.В.Кунгурцевьш, Г.ГЛепезиным, В.А.Макрыгиной, Л.В.Махлаевым, А.Г»Мироновьш, Н.Н.Нагайцевой, Л.М.Натаповым, А.Д.Ножкиным, Л.М.Парфеновым, Н.В.Поповьш, О.М.Розеном, В.А.Симоновым, Е.В.Скляровым, Е.В.Хаиным,
Б.М.Чиковым, Н.К.Шануренко. Всем вышеназванным коллегам автор глубоко признателен.
Работа выполнена в лаборатории корреляции геологических процессов ОИГТиМ СО РАН. Исследования по рифейским офиолитовым комплексам являются частью проекта 1.1.3 "Крупнейшие перестройки в рифее" Государственной научно-технической программы "Глобальные изменения природной среды и климата". Петролого-геохимические и геохронологические исследования также получили финансовую поддержку благодаря Российскому фонду фундаментальных исследований (проект 95-05-14602) и Международному научному фонду (проект RPGOOO).