Блог

Пермяков Б.Н.
ВАРИАЦИИ ХИМИЧЕСКОГО И МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА ГРАНИТОИДОВ В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ ЧАШКОВСКОГО КОМПЛЕКСА (ЮЖНЫЙ УРАЛ)

ВАРИАЦИИ ХИМИЧЕСКОГО И МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА ГРАНИТОИДОВ

В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ ЧАШКОВСКОГО КОМПЛЕКСА (ЮЖНЫЙ УРАЛ)

Б. Н. Пермяков

Ильменский государственный заповедник УрО РАН, Миасс

По формационной принадлежности гранитоиды чашковского комплекса относятся к мигматит- гнейсогранитному типу и были образованы в два временных этапа, различающихся по проявлению геодинамических режимов Южноуральского региона.

Первый этап гранитообразования чашковского комплекса связан с натриевой гранитизацией протерозойских метаморфических толщ, происходившей в позднем ордовике – раннем силуре (466–432 млн лет назад) в период возникновения островных дуг вблизи активной континентальной окраины [1-3]. В этот этап произошло образование линзовидно-полосчатых мигматитов мелано- и мезократового состава и порфиробластовых амфибол-биотитовых и биотитовых гнейсогранитов. Гранитизация метаморфических толщ протекала с возникновением переходного ряда пород двух серий – известково-щелочной и субщелочной. Ниже кратко рассмотрим вариации в химизме и минеральном составе при гранитизации метаморфитов и их преобразовании, в конечном счете, в мигматиты и порфиробластовые гранитоиды.

Известково-щелочная серия образована последовательным рядом известково-щелочных пород: амфиболиты состава габбро → биотит-амфиболовые плагиогнейсы диоритового состава → амфибол-биотитовые и биотитовые плагиогнейсы кварц-диоритового состава → биотитовые гнейсы гранодиоритового состава → биотит-мусковитовые плагиогнейсы и плагиогранитогнейсы → двуполевошпатовые гранитогнейсы (табл. 1 и 2). Установлен ряд стадий метасоматоза при гранитизации амфиболитов и их преобразовании в различные плагиогнейсы: 1) калий-алюмо-кремниевый, 2) щелочно-кремниевый, 3) калиево-кремниевый, 4) кремниевый, 5) калиево-кремниевый с привносом Fe, Mg.

По мере возрастания степени кремнекислотности метаморфитов устанавливается закономерное снижение влияния натриевого компонента при щелочно-кремниевом метасоматозе амфиболитов и их преобразовании в мелано- и мезократовые плагиогнейсы и повышение роли калия в группе гранитогнейсов. Это привело к соответствующему понижению содержания плагиоклаза при переходе плагиогнейсов кварц-диоритового состава к гранитогнейсам и появлению в последних калиевого полевого шпата [1].

Изменчивость в степени щелочности метаморфических пород в процессе их гранитизации частично отразилась и на количественном составе породообразующих минералов. Так суммарное содержание плагиоклаза и калиевого полевого шпата неуклонно возрастало вплоть до образования плагиогнейсов гранодиоритового состава, после чего отмечается некоторое снижение количества полевых шпатов в гранитогнейсах. Возрастание степени щелочности в лейкократовых гранитогнейсах сопровождалось увеличением количества калиевого полевого шпата в этих породах при одновременном понижении содержания плагиоклаза.

При гранитизации происходил стабильный рост степени железистости метаморфических пород с максимумом в лейкократовых гранитогнейсах при постоянном снижении количества роговой обманки и биотита, что связано с интенсивным выносом магния.

Переход плагиогнейсов диоритового состава в амфибол-биотитовые гранодиоритогнейсы сопровождался весьма значительным изменением в привносе натрия и более резким снижением количества кальция, что непосредственным образом отразилось на составе плагиоклаза: в диоритогнейсах плагиоклаз представлен андезином № 31, а в гранодиоритогнейсах – олигоклазом № 22. Одновременно с этим произошел значительный вынос магния и лишь некоторое понижение содержания железа в гранитизирующих растворах, что предопределило повышение железистости f  в биотитах (f = 42.4–58.8, гдеf =  Fe/(Fe + Mg) ×100).

Преобразование гнейсов диоритового состава в кварц-диоритовые сопровождалось некоторым выносом магнезиально-железистых (преимущественно железистых) компонентов, что отразилось на железистости роговой обманки, которая снизилась от 44.8 до 41.7.

Переход гранодиоритогнейсов в гранитогнейсы осуществлялся под воздействием натрий-кремниевого метасоматоза с выносом Ca, Mg, Fe и Al. Формирование порфиробластовых гнейсогранитов первого этапа чашковского комплекса происходило в результате привноса щелочей и алюминия и выноса Ca и Mg. При этом в гнейсогранитах наряду с плагиоклазом появился калиевый полевой шпат, практически исчезла роговая обманка и понизилось содержание биотита.

Субщелочная серия пород также сформирована рядом метасоматических стадий: 1) алюмо-щелочно-кремниевой (формирование плагиогнейсов монцодиоритового состава за счет меланократового плагиогнейса состава монцогаббро); 2) кремниевой (образование гнейсов состава кварцевого монцодиорита); 3) щелочно-кремниевой (образование субщелочных биотитовых гранитогнейсов); 4) калиево-кремниевой (формирование субщелочных лейкократовых гранитогнейсов).

Повышение роли калиевой составляющей в гранитизируемых метаморфитах привело, прежде всего, к резкому увеличению количества калиевого полевого шпата, появлению мусковита в гнейсах гранитного состава и снижению в них содержания плагиоклаза.

При гранитизации амфиболитов монцогаббрового состава и их преобразовании в биотит-амфиболовые монцодиоритогнейсы произошел значительный привнос щелочей (особенно интенсивно при переходе мезократовых плагиогнейсов в субщелочные гранитогнейсы). С подобными колебаниями в степени щелочности увязываются изменения в количественном составе полевых шпатов. Так, в начальные стадии гранитизации амфиболитов отмечается возрастание количества плагиоклаза, которое вновь уменьшилось при формировании субщелочных гранитогнейсов, а также заметно увеличилось содержание калиевого полевого шпата.

Характер изменения железистости в формировавшихся метаморфитах субщелочной серии сходен с таковым для известково-щелочных метаморфических пород. Установлено повышение степени железистости и содержания биотита, а также резкое понижение количества роговой обманки при метасоматозе амфиболитов. Возрастание степени щелочности при гранитизации диоритогнейсов и их преобразовании в монцодиоритогнейсы сопровождалось привносом железа при относительно постоянном содержании магния в этих породах, что, в свою очередь, сказалось на повышении железистости в роговой обманке (f = 42.9–44.8). В процессе дальнейшей гранитизации плагиогнейсов и повышении их железистости произошло исчезновение роговой обманки в субщелочных гранитогнейсах и последующее снижение количества биотита в лейкократовых гранитогнейсах, в которых появился также и мусковит.

Субстратом для субщелочных гранитоидов первого этапа чашковского комплекса являлись мезократовые амфибол-биотитовые плагиогнейсы монцодиоритового состава, в процессе гранитизации которых произошло образование линзовидно-полосчатых мигматитов и порфиробластовых амфибол-биотитовых гнейсовидных кварцевых монцодиоритов под влиянием алюмо-щелочно-кремниевого метасоматоза. Преобразование кварцевых монцодиоритов в гнейсограносиениты было обусловлено калий-кремниевым метасоматозом. В последующую стадию гранитизации наиболее четко проявился кремниевый метасоматоз. В результате были образованы порфиробластовые биотитовые гнейсограниты субщелочного ряда, лейкократизация которых осуществлялась под влиянием кремниевого метасоматоза с небольшим привносом натрия и выносом калия, алюминия и незначительного количества фемафильных элементов. Следствием этой стадии метасоматоза было формирование субщелочных лейкократовых порфиробластовых гнейсогранитов.

Тип щелочности субщелочных гранитоидов первого этапа соответствует низконатриевому уровню, который постепенно изменялся в сторону повышения натриевости от гнейсовидных граносиенитов к гнейсогранитам. В соответствии с этим, при преобразовании гнейсограносиенитов в субщелочные биотиовые гнейсограниты произошло увеличение содержания плагиоклаза и уменьшение количества калиевого полевого шпата. В последующую стадию лейкократизации гранитов содержание в них и плагиоклаза, и калиевого полевого шпата стабилизировалось. Переход гнейсограносиенитов в субщелочные гнейсограниты сопровождался увеличением железистости исодержания биотита. Лейкократизация гнейсогранитов привела к некоторому снижению железистости в этих породах, что отразилось и на уменьшении в них количества биотита.

Второй этап гранитообразования чашковского комплекса происходил с отрывом от первого на 200 млн лет и характеризуется проявлением натриево-калиевой и существенно калиевой гранитизации как метаморфических толщ, так и гранитоидов первого этапа. Этот этап связан с коллизионными процессами, протекавшими на Южном Урале в позднем карбоне – ранней перми (231–310 млн лет) [1-3]. В результате были образованы биотитовые, мусковитовые и лейкократовые гнейсограниты и граниты известково-щелочной и субщелочной серий (табл. 3).

Известково-щелочная серия натриево-калиевой стадии гранитизации сформирована следующими метасоматическими процессами:

– алюмо-калиевым метасоматозом биотитовых и мусковит-биотитовых плагиогнейсов и мигматизированных порфиробластовых гнейсогранитов первого этапа, сопровождаемого некоторым понижением известковистости и резким возрастанием концентраций калия, что непосредственным образом отразилось на увеличении количества калиевого полевого шпата (в среднем с 13 до 29 % объема) и снижении содержания плагиоклаза (с 50 до 40 %) во вновь образованных биотитовых гнейсогранитах;

– алюмо-щелочным метасоматозом лейкократовых гранитогнейсов и преобразованием их в лейкограниты при значительном росте кремнекислотности и железистости; но, ввиду привноса натрия (наряду с калием), в формировавшихся лейкогранитах еще сохранялся низконатриевый тип щелочности, что выразилось в примерно равном содержании в этих породах калиевого полевого шпата и плагиоклаза с небольшим преобладанием последнего;

– кремнекалиевым метасоматозом биотитовых и биотит-мусковитовых порфиробластовых гнейсогранитов с переходом их в лейкократовые граниты. По сравнению с исходной породой, в лейкогранитах почти в два раза увеличилось содержание калиевого полевого шпата и существенно снизилось количество плагиоклаза.

Субщелочная серия кремниевой и кремне-калиевой стадии гранитизации представлена субщелочными гранитами преимущественно трех разновидностей: биотитовых, мусковитовых и лейкократовых.

Формирование субщелочных биотитовых гнейсогранитов за счет известково-щелочных плагиогнейсов сопровождалось значительным привносом калия при сохранении баланса натрия, алюминия и титана и существенном выносе фемафильных элементов. При этом почти в два раза увеличилось содержание калиевого полевого шпата, возросло количество кварца, заметно уменьшилось содержание плагиоклаза и биотита.

Лейкократизация субщелочных биотитовых гранитов осуществлялась только под влиянием привноса кремния (кварцевого метасоматоза).

При калиево-кремниевом метасоматозе субщелочных лейкократовых порфиробластовых гнейсогранитов первого этапа происходило формирование субщелочных лейкогранитов второго этапа, в которых по сравнению с исходными порфиробластовыми гранитоидами увеличилось количество кварца, практически исчез биотит, но баланс калиевого полевого шпата и плагиоклаза изменился крайне слабо.

При формировании субщелочных высоко- и весьма высококремнекислых мусковитовых гранитов за счет субщелочных гранитогнейсов потребовался значительный привнос кремния и одновременно весьма существенный вынос натрия и, в меньшей мере, алюминия, кальция, железа и магния. В результате в новообразованных гранитах возросло количество калиевого полевого шпата и кварца, появился мусковит, сократилось содержание плагиоклаза.

Изучение содержания и распределения редкоземельных элементов (РЗЭ) в процессе метасоматоза и гранитизации метаморфических пород показало, что эти процессы приводят к преобладанию легких РЗЭ над тяжелыми и общему снижению концентраций редких земель во вновь образованных гранитах.

Таким образом, гранитизация сопровождалась выносом фемафильных элементов и привносом кремния, щелочей, а также алюминия. когда он замещал кремний. Одновременно в породах уменьшалось содержание темноцветных железо-магнезиальных минералов (вплоть до их полного исчезновения) и плагиоклаза, увеличивалось количество кварца и калиевого полевого шпата.

Литература 

1. Иванов К. С.Основные черты геологической истории (1.6–0.2 млрд лет) и строения Урала / Дисс… докт. геол.-минерал. ннаук. Екатеринбург: Ин-т геол. и геохим. УрО РАН, 1998. 252 с.
2. Краснобаев А. А.,Давыдов В. А. Возраст и происхождение ильменогорской толщи по данным цирконологии (Ильменские горы, Южный Урал) // Докл. АН, 2000. Т. 372. № 1. С. 89–94.
3. Панков Ю. Д.Ильменогорский метаморфический комплекс // Ильменогорский комплекс магматических и метаморфических горных пород. Свердловск: УФАН СССР, 1971. С. 61–129.
4. Пермяков Б.Н.Итоги корреляции химического и минерального состава гранитоидов при многостадийном формировании чашковского комплекса (Южный Урал). Часть 1: первый этап гранитообразования // Изв. Челяб. НЦ, 2006. Вып. 2 (32). С. 63–68.