669

Савельева В. Б.

 

Под щелочными метасоматитами понимаются метасоматиты, формирующиеся в результате привноса в горные породы сильных одновалентных оснований – Na и K. Исследования, выполненные в восточной части Главного Саянского разлома (ГСР), на границе Сибирской платформы и Алтае-Саянской складчатой области, позволили выявить щелочные метасоматиты на участке протяженностью около 130 км. Проявления щелочного метасоматоза приурочены к границе Шарыжалгайского выступа фундамента Сибирской платформы с образованиями слюдянского кристаллического комплекса и китойкинской зоны, причленившихся к платформе в процессе каледонского тектогенеза. Метасоматиты изучены на четырех участках: Онотском, Догутойском, Китойском и Иркутном. Щелочной метасоматоз везде проявлен в динамометаморфизованных породах складчатого обрамления. Субстратом для метасоматитов являлись гнейсы (биотитовые, биотит-амфиболовые, гранат-биотитовые), сланцы F (амфибол-плагиоклазовые, диопсид-амфибол-плагиоклазовые), гранитоиды. Простирание зон щелочного метасоматоза на всех участках северо-западное, в целом согласное с ориентировкой Главного Саянского разлома.

Онотский участок. Метасоматоз проявлен в пределах зоны динамометаморфизма мощностью 600-700 м, на расстоянии около 1 км от границы с Шарыжалгайским выступом. Метасоматиты представлены сиенитогнейсами (от мезо- до лейкократовых) с маломощными пластообразными телами более массивных полевошпатовых (микроклин-альбитовых) пород. Главными минералами метасоматитов являются кислый плагиоклаз и микроклин, кварц присутствует в резко подчиненном количестве. Выделяются биотит-роговообманковые, биотитовые, амфиболовые и диопсид-амфиболовые метасоматиты. Биотит замещает роговую обманку. В количестве до 3-5% отмечается кальцит, образующий сростки с биотитом или цементирующий плагиоклаз. Состав плагиоклаза варьирует: в полевошпатовых метасоматитах от альбита № 6-10 до олигоклаза № 10-13, в сиенитогнейсах от олигоклаза № 10-14 до № 17-24, в граносиенитогнейсах – № 22-28. Микроклинизация обычно проявлена после альбитизации. Из акцессорных минералов характерны циркон, эпидот, алланит, чевкинит, титанит, апатит.

Догутойский участок. Щелочные метасоматиты развиты в зоне мощностью 800-1000 м на расстоянии около 600 м к юго-западу от Шарыжалгайского выступа. Это зона сильно дислоцированных пород, диагностируемых как биотит-амфиболовые, амфиболовые и биотитовые сиенито- и граносиенито-гнейсы, среди которых встречаются реликты амфибол- и биотит-плагиоклазовых кристаллосланцев, гнейсогранитов, прослои мраморов. Главными минералами сиенитогнейсов являются олигоклаз N 10-17, микроклин, роговая обманка, в резко подчиненном количестве присутствует кварц. Отчетливо проявлен микроклиновый порфиробластез. Акцессорные минералы – циркон, эпидот, алланит, титанит, апатит.

Китойский участок. Зона щелочного метасоматоза мощностью 250-300 м находится в 1-2 км юго-западнее границы с Шарыжалгайским выступом и прослеживается на расстоянии около 12 км. Породами, вмещающими метасоматиты, являются биотитовые, биотит-амфиболовые плагиогнейсы, гнейсы, гранитогнейсы с прослоями амфиболовых кристаллосланцев. Продукты метасоматоза представлены альбитизированными и микроклинизированными гнейсами и гранитогнейсами, кварц-альбит-микроклиновыми и альбитовыми метасоматитами, содержащими флюорит и кальцит. Среди кварц-альбит-микроклиновых метасоматитов выделяются рибекит-эгириновые, диопсид-геденбергитовые и лейкократовые магнетит-биотитовые. В амфиболах и пироксенах отчетливо проявлена зональность, отражающая рост аNa⁺. Среди акцессорных минералов установлены магнетит, гематит, гетит, ильменит, пирофанит, пирохлор, фергусонит, уранинит, пирит, апатит, флюорит, андрадит, циркон, титанит, алланит, чевкинит, торит.

Иркутный участок. Метасоматиты приурочены к зоне бластомилонитов мощностью до 1.3 км на границе с Шарыжалгайским выступом. Среди бластомилонитов преобладают амфибол-плагиоклазовые, кальцит-плагиоклаз-амфиболовые, кварц-плагиоклаз-биотит-амфиболовые, кварц-плагиоклаз±микроклин-биотитовые, менее распространены хлоритовые бластокатаклазиты и бластомилониты. Зона щелочного метасоматоза имеет мощность 300-500 м и прослеживается по простиранию на расстоянии около 8 км. Среди метасоматитов выделяются среднетемпературные кварц-альбит-микроклиновые (рибекит-эгириновые и биотит-магнетитовые) и низкотемпературные альбитовые (±хлорит, кальцит), разделенные этапом выплавления амазонитсодержащих пегматоидных альбит-микроклиновых гранитов. Акцессорные минералы среднетемпературных метасоматитов представлены магнетитом, гематитом, сфеном, флюоритом, апатитом, цирконом, алланитом, пиритом, низкотемпературных – рутилом, пиритом, цирконом, апатитом.

Данные о химическом составе метасоматитов приведены в таблице. По соотношению SiO₂-(Na₂O+K₂O) метасоматиты Онотского участка отвечают сиенитам, а наиболее меланократовые разности – субщелочным габброидам. По сравнению с близкими по содержанию SiO₂ гнейсами и кристаллосланцами, метасоматиты характеризуются отчетливо повышенными содержаниями Na₂O, K₂O (в сумме 11-13%), Al₂O₃, мезократовые разности – P₂O₅, и пониженными MgO, CaO, TiO₂, менее FeO*. Отношение Na₂O/K₂O (вес.%) близко к 1, и не превышает 2. Кагп от 0.74 до 0.93, ASI от 0.78 до 1.14. Сравнение редкоэлементного состава мезократовых гнейсов, отвечающих по содержанию SiO₂ основным породам (табл.), с кларками для пород основного состава (по А.П. Виноградову), показывает обогащение гнейсов Be (отношение концентрации элемента в породе к кларку равно 12), Zr (4.7), Nb (2.8), Ba (3.7), Sr (1.8), Rb (1.6) и Pb (1.4) и обеднение Cr (0.03), Ni (0.04), V (0.2), Cu (0.3), Sc (0.4) и Co (0.4). Нормирование относительно среднего состава верхней континентальной коры (ВКК) (по Тейлору и Мак-Леннану) показывает обогащение сиенитоподобных метасоматитов Na, К, Zr, Nb, Be, Ba, Sr, TR_Ce и обеднение элементами группы железа, Sn, Pb, Th, Li, Rb. Характерно преобладании легких РЗЭ над тяжелыми (TR_Ce/TR_Y=9.8-17.2).

Сиенитогнейсы Догутойского участка по химическому составу отвечают кварцевым монцонитам, сиенитам и кварцевым сиенитам (SiO₂=59.8-67.7%, Na₂O+K₂O=8.4-11.3%), Кагп=0.73-0.93, Na₂O/K₂O=0.67-1.23 (в среднем 0.93). Породы нормальной глиноземистости. Судя по повышенным, в целом, относительно биотитовых гранитов, содержаниям в сиенитогнейсах Ti, Fe, Mg, Ca, субстратом для них могли служить амфиболовые и в меньшей мере биотитовые гнейсы. С ростом содержания SiO₂ в сиенитогнейсах отчетливо проявлено снижение содержаний TiO₂, CaO, FeO*, MgO, P₂O₅, в то же время примерно на одном уровне остаются Al₂O₃, Na₂O+K₂O и отношение Na₂O/K₂O, что указывает на стабильное отношение аNa⁺/аК⁺ в растворе. Для сиенитогнейсов характерны довольно высокие содержания TiO₂, FeO*, умеренные и низкие СаО и MgO. Нормирование относительно среднего состава ВКК показывает обогащение сиенитов Na (в 1.3 р.), K (1.6), Zr (3.4), TR_Ce (2), Zn (1.5), Rb (1.3) и обеднение Mg, Ca, Sr, Sc, Co, Ni, V, Cr, Cu. Характерно резкое преобладание цериевых лантаноидов над иттриевыми (TR_Ce/TR_Y=11.6-13.2).

На Китойском участке кварц-альбит-микроклиновые метасоматиты по соотношению SiO₂-(Na₂O+K₂O) отвечают гранитам и лейкогранитам нормальной и повышенной щелочности. Отношения Na₂O/K₂O за единичными исключениями 0.8-1.5. Характерны очень низкие содержания MgO и CaO, в среднем не более 0.3 и 0.5 вес.%. В альбитовых метасоматитах ниже содержания SiO₂ и повышенные отношения Na₂O/K₂O (3-8). В целом по сравнению с составом ВКК метасоматиты резко обеднены Sr, Ba, V, Sc, Ni, Co, Cu и обогащены Be (в 2-17 р.), Nb (1.5-3.5), Zr (2-4), Y (4.5-7), Sn (1.3-2.5), Zn (2-4), Pb (3-4.5). Альбитовым метасоматитам присущи наиболее высокие содержания Ве и Zn. Суммы РЗЭ во всех типах метасоматитов превышают таковые в ВКК в среднем в 2-8 р., при этом содержание РЗЭ снижается от биотит-магнетитовых к рибекит-эгириновым и альбитовым метасоматитам. В среднем характерно 3-6-ти кратное преобладание TR_Ce над TR_Y, при этом с увеличением отношения Na₂O/K₂O в породе доля тяжелых лантаноидов возрастает.

 

На Иркутном участке среднетемпературные кварц-альбит-микроклиновые метасоматиты по соотношению SiO₂ и суммы щелочей отвечают субщелочным, реже щелочным, гранитам и лейкогранитам, как умеренно глиноземистым, так и пересыщенным глиноземом (А/(C+N+K)=0.92-1.14), с очень низкими содержаниями CaO и MgO и Na₂O/K₂O =0.8-1.4. Для них характерны повышенные, относительно вмещающих пород и ВКК, содержания Zr (обогащение относительно ВКК в 2-4 р.), Y (2.4-3.6), Nb (1.2), Ве (1.4), Rb (1.2), а также РЗЭ (2.4-4.8) при TR_Ce/TR_Y=10-20. Низкотемпературные хлорит-альбитовые и альбитовые метасоматиты характеризуются умеренными содержаниями SiO₂ (61-67%), высокими Na₂O (9.3-10.4%) и низкими К₂О (<0.2%). По сравнению с ВКК они обогащены Zr (в 3 р.), Y (3.8), Pb (2), Zn (2), Th (1.3), РЗЭ (2.3) при TR_Ce/TR_Y=12-21.

По амфиболу из метасоматитов Китойского участка, биотиту из метасоматитов Онотского участка и амазониту из редкометальных гранитов, прорывающих щелочные метасоматиты Иркутного участка, ⁴⁰Ar-³⁹Ar методом получены значения 321±5, 317±1.7 и 333 млн. лет соответственно, т.е. формирование метасоматитов происходило с временным отрывом от формирования метаморфического пояса, обрамляющего платформу (475-480 млн. лет [1, 2]).

Полученные возрастные датировки и тесная связь процессов метасоматоза и динамометаморфизма позволяют связывать проявление щелочного метасоматоза в зоне ГСР с позднекарбоновой тектонической активизацией краевого шва. Сходный петрографический состав метасоматитов, довольно стабильное, в среднем близкое к 1, отношение Na₂O/K₂O в большинстве метасоматитов разных участков, при тенденции к увеличению активности Na в тыловых зонах полнопроявленных метасоматических колонок, сходная геохимическая специализация метасоматитов с обогащением относительно вмещающих пород Zr, Nb, Be, TR (особенно TR_Ce), позволяет предполагать, что метасоматоз на значительном протяжении ГСР происходил под воздействием одной и той же флюидной системы, которую можно охарактеризовать как калий-натровую, F- и CO₂-содержащую. По-видимому, с этой же флюидной системой на Иркутном участке связано выплавление редкометальных альбит-микроклиновых и альбитовых гранитов, разделяющих этапы формирования кварц-альбит-микроклин-рибекит-эгириновых и альбитовых метасоматитов. При этом, при продвижении по зоне разлома с востока на запад, от Иркутного и Китойского к Догутойскому и Онотскому участкам, в метасоматитах меняется состав темноцветных минералов, в целом снижаются содержания SiO₂, отношения Na₂O/K₂O, значения Кагп, возрастают отношения (MgO+CaO)/FeO* (м.к.), а также снижаются содержания в метасоматитах литофильных редких элементов, хотя общая геохимическая направленность преобразований проявлена достаточно отчетливо. Возможно, на современном уровне эрозионного среза наблюдается своеобразная метасоматическая зональность, когда на Иркутном и Китойском участках ГСР обнажены зоны максимальной метасоматической проработки, формирующиеся под воздействием существенно натриевой фторидной гранитизирующей флюидной системы, а на Догутойском и Онотском – передовые зоны метасоматических колонок, представленные сиенитизированными породами. При этом появление гранитного расплава, вследствие избирательного концентрирования расплавом калия (Маракушев, 1988), могло приводить к увеличению активности Na во флюиде с последующим формированием низкотемпературных альбититов.

 

 

Литература

1. Донская Т.В., Скляров Е.В., Гладкочуб Д.П. и др. Прибайкальский коллизионный метаморфический пояс // Доклады АН. 2000. Т. 374. № 1. С. 79-83.

2. Котов А.Б., Сальникова Е.Б., Резницкий Л.З. и др. О возрасте метаморфизма слюдянского кристаллического комплекса (Ю. Прибайкалье): результаты U-Pb геохронологических исследований гранитоидов // Петрология, 1997, № 4. С. 390-393.