На правах рукописи

ЛОБОВА Екатерина Вячеславовна

СИЛУРИЙСКИЙ ИНТРУЗИВНЫЙ МАГМАТИЗМ

ВОСТОЧНОЙ ЗОНЫ СРЕДНЕГО УРАЛА

Специальность 25.00.04 – петрология, вулканология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург

2013

Работа выполнена в ФГБУН Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого Уральского отделения Российской академии наук.

Научный руководитель Смирнов кандидат геолого-минералогических наук, Владимир Николаевич

Официальные оппоненты:

Ремизов Дмитрий Николаевич, доктор геологоминералогических наук, ФГУП Всероссийский научноисследовательский геологический институт имени А.П. Карпинского, отдел региональной геологии и полезных ископаемых Урала и Западной Сибири, ведущий научный сотрудник Кораго Евгений Александрович, кандидат геологоминералогических наук, ФГУП Всероссийский научноисследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового Океана имени академика И.С. Грамберга, сектор геологии твердых полезных ископаемых шельфа, ведущий научный сотрудник

Ведущая организация – ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Защита диссертации состоится 29 марта 2013 г. в 16:00 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.04 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный»

по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 4312.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный».

Автореферат разослан 27 февраля 2013 года.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета канд. г.-м. наук Ю.Л. ГУЛЬБИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Магматизм восточной окраины Урала, погруженной под чехол Западно-Сибирской плиты, изучен крайне неполно. Основные этапы магматической активности этой части Урала установлены главным образом на основе анализа процессов вулканизма. Достоверные данные о возрасте плутонических пород до последнего времени практически отсутствовали.

Интрузивные образования силурийского возраста представлены в изученном регионе типичными для Урала ассоциациями магматических пород – офиолитами (комплексы параллельных долеритовых даек и расслоенных габброидов) и габбро-гранитными сериями (рефтинский габбро-тоналитовый и аверинский диориттрондьемитовый комплексы). Их исследование актуально для дальнейшего развития представлений об эволюции магматизма среднеуральской части Восточной зоны и Урала в целом.

Цель работы: выявление закономерностей эволюции интрузивного магматизма на протяжении силурийского этапа развития Восточной зоны Среднего Урала.

Основные задачи исследования: 1) изучение минерального состава, петро- и геохимических особенностей плутонических пород силурийского этапа развития Восточной зоны Среднего Урала;

2) реставрация РТ-условий их образования; 3) определение возраста пород изучаемых плутонических комплексов.

Фактический материал и методы исследования. Материал для исследования был отобран автором в течение 2009-2011 гг. Работа основана на изучении 200 петрографических шлифов, геохимических анализов (методом ICP-MS), 132 полных силикатных анализов горных пород, 550 микрозондовых анализов минералов.

Использованные в работе геохронологические данные включают одно определение возраста Sm-Nd методом, пять U-Pb возрастов, полученных по цирконам методом SIMS, и два – методом TIMS.

Для изучения пород и слагающих их минералов применялись современные методы исследования вещества. Силикатный анализ пород проводился рентгеноспектральным методом (СРМ-18, лаб.

ФХМИ ИГГ УрО РАН, Н.П. Горбунова, Л.А. Татаринова, В.П.

Власов). Геохимическая характеристика пород основана на результатах анализа содержаний элементов-примесей методом массспектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ELAN-9000, лаб.

ФХМИ ИГГ УрО РАН, Н.Н. Адамович, Д.В. Киселева, Н.В.

Чередниченко). Химический состав минералов изучен методом рентгеноспектрального электронно-зондового микроанализа (Cameca SX 100, лаб. ФХМИ ИГГ УрО РАН, Д.А. Замятин и В.В.

Хиллер). Измерения изотопного состава Nd, концентраций Sm и Nd проводились на семиканальном твердофазном масс-спектрометре Finnigan - MAT 262 (RPQ) в статическом двухленточном режиме с использованием рениевых и танталовых лент (лаборатория геохронологии и изотопной геохимии, ГИ КНЦ, Апатиты). Изучение U-Pb изотопной системы цирконов проводилось с использованием ионного микрозонда SHRIMP-II (А.Н. Ларионов, ВСЕГЕИ) по стандартной методике [Williams, 1998], а также массспектрометрическим методом изотопного разбавления с использованием 205Pb трассера по методике [Баянова и др., 2007] (Т.Б. Баянова, ГИ КНЦ РАН, Апатиты).

Научная новизна:

1. Впервые на основе детального изучения вещественного состава и изотопного датирования пород надежно обосновано выделение плутонических комплексов силурийского этапа развития Восточной зоны Среднего Урала, установлены последовательность их формирования и характер эволюции магматизма на протяжении этого этапа.

2. Аверинская диорит-трондьемитовая ассоциация выделена в качестве самостоятельного петрографического подразделения – аверинского диорит-трондьемитового комплекса.

3. Показано, что формирование рассматриваемой совокупности пород протекало в надсубдукционных условиях.

Защищаемые положения:

1. Наиболее раннему эпизоду интрузивной активности силурийского этапа развития среднеуральской части Восточной зоны отвечает формирование позднеордовикско-раннесилурийской (446-428 млн лет) офиолитовой ассоциации, представленной комплексом параллельных долеритовых даек, являющимся результатом задугового спрединга, и комплексом расслоенных габброидов.

2. Следующий по времени формирования рефтинский габбротоналитовый комплекс имеет раннесилурийский (435-430 млн лет) возраст. Габброиды этого комплекса являются продуктами кристаллизации водосодержащей базитовой магмы и сформировались в абиссальных условиях, тоналиты и плагиограниты – в мезо- и гипабиссальных условиях.

Плагиограниты соответствуют низкоглиноземистому «океаническому» типу и образовались из маловодных магм.

3. Диорит-трондьемитовую ассоциацию, включавшуюся ранее в состав рефтинского комплекса, предлагается выделить в самостоятельный аверинский плутонический комплекс, сформировавшийся в условиях гипабиссальной фации в позднесилурийское время (420-419 ± 4 млн лет). По составу породы аверинского комплекса сопоставимы с островодужными образованиями, а преобладающие в нем трондьемиты близки к низкоглиноземистому «океаническому» типу и являются производными маловодных магм.

Практическая значимость. Полученные с применением современных аналитических методов данные о вещественном составе пород силурийских интрузивных комплексов и их изотопногеохронологические характеристики могут быть использованы в процессе проведения региональных геологических исследований, при разработке легенд к геологическим картам, а также при сопоставлении характера эволюции интрузивного магматизма разных зон Урала.

Достоверность защищаемых положений, выводов и рекомендаций обусловлена большим объемом аналитических данных, полученных с применением широкого комплекса методов петрологических исследований как традиционных, так и самых современных. Изотопно-геохронологические исследования выполнены разными методами в двух аккредитованных лабораториях.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на XI Всероссийском петрографическом совещании «Магматизм и метаморфизм в истории Земли»

(Екатеринбург, 2010), Уральской минералогической школе (Екатеринбург, 2010), V Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2010), конференции молодых ученых «Современные проблемы геохимии»

(Иркутск, 2011), XII Всероссийских научных чтениях памяти ильменского минералога В.О. Полякова (Миасс, 2011), II Всероссийской молодежной конференции «Геология Забайкалья»

(Улан-Удэ, 2012).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано работ, 2 из них – в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, глав и заключения. Работа изложена на 190 страницах текста, сопровождается 128 иллюстрациями и 87 таблицами. Список цитируемой литературы включает 188 наименований и 3 фондовых отчета. Во введении определены цель и задачи исследования. В первой главе рассмотрена история изучения исследуемого района.

Во второй главе приводится краткий очерк геологического строения Восточной зоны Среднего Урала и геологического окружения силурийских интрузивных комплексов. Третья глава посвящена комплексу параллельных долеритовых даек офиолитовой ассоциации, в ней рассмотрены геологическое положение комплекса и геодинамические условия его формирования, вещественный состав, время и условия образования пород. В четвертой главе рассмотрено геологическое положение пород рефтинского габбротоналитового комплекса, их вещественный состав, время и условия образования, а также постмагматические и метаморфические преобразования. В пятой главе освещено геологическое положение пород аверинского диорит-трондьемитового комплекса, их вещественный состав, время, условия образования и метаморфические преобразования, а также приводится их сопоставление с породами рефтинского комплекса. В шестой главе интерпретируется характер эволюции и геодинамические условия формирования силурийских интрузивных комплексов Восточной зоны Среднего Урала. В заключении приведены результаты работы и ее практическое значение.

Благодарности. Работа выполнена в лаборатории региональной геологии и геотектоники Института геологии и геохимии УрО РАН под руководством кандидата геолого-минералогических наук В.Н.

Смирнова, которому автор выражает искреннюю признательность за постоянное внимание и поддержку. Автор благодарен заведующему лабораторией д.г.-м.н. К.С. Иванову и коллегам по лаборатории к.г.м.н. Ю.В. Ерохину и В.С. Пономареву, а также С.В. Берзину. За выполнение аналитических работ автор признателен аналитикам лаб. ФХМИ ИГГ УрО РАН, а также А.Н. Ларионову (ЦИИ ВСЕГЕИ) и Т.Б. Баяновой (ГИ КНЦ РАН). Автор признателен коллегам из лаборатории петрологии магматических формаций д.г.-м.н. Г.Б.

Ферштатеру и к.г.-м.н. Н.С. Бородиной за неоценимую помощь в обсуждении результатов.

Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России»

на 2009-2013 гг., тема НИР «Типоморфизм циркона россыпей проявлений Умытьинской площади (ХМАО – Югра)». Исследования были поддержаны Программами ОНЗ РАН № 10 «Строение и формирование основных типов геологических структур подвижных поясов и платформ» (проект УрО РАН 09-Т-5-1009 «Структурные связи уральского подвижного пояса и Западно-Сибирской платформы») и РФФИ (грант 11-05-00098-а «Изучение природы сиалических блоков фундамента молодых платформ (состав, строение, история формирования) на примере Западно-Сибирской плиты»), а также президиумом УрО РАН, выделившим молодежные гранты на проведение исследований в 2010 и 2011 годах.

КРАТКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

РАЙОНА

Восточной зоной Урала называют область развития вулканогенных и вулканогенно-осадочных образований, протягивающуюся параллельно Тагильской и Магнитогорской зонам на расстоянии 80-100 км к востоку от них [Коротеев и др., 1979] (рис. 1).

В пределах среднеуральской части Восточной зоны силурийский интрузивный магматизм представлен офиолитами (комплекс параллельных долеритовых даек и комплекс расслоенных габброидов), рефтинским габбро-тоналитовым и аверинским диорит-трондьемитовым комплексами. До сих пор, несмотря на более чем столетнюю историю геологического изучения Урала, основные этапы магматической активности установлены главным образом на основе анализа процессов вулканизма [Коротеев и др., 1979; Смирнов, Коровко, 2007]. В строении ближайшего обрамления исследуемых комплексов участвуют осадочные, магматические и метаморфические образования, возраст которых варьирует от венда до поздней перми (рис. 2).

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ

1. Наиболее раннему эпизоду интрузивной активности силурийского этапа развития среднеуральской части Восточной зоны отвечает формирование позднеордовикскораннесилурийской (446-428 млн лет) офиолитовой ассоциации, представленной комплексом параллельных долеритовых даек, являющимся результатом задугового спрединга, и комплексом расслоенных габброидов.

Параллельные долеритовые дайки офиолитовой ассоциации слагают узкий вытянутый в субмеридиональном направлении блок длиной не менее 20 км при ширине до 2 км внутри Рефтинского габбро-гранитоидного массива (рис. 2). На западе породы комплекса граничат с крупным телом тоналитов рефтинского комплекса, от которого отделены крупным разрывным нарушением. С востока к полосе параллельных даек примыкает блок офиолитовых габбро, контакт между ними нигде не наблюдался, предполагается, что он имеет тектонический характер. Породы офиолитовой ассоциации залегают среди образований силурийского возраста, а продукты их размыва содержатся в раннедевонских осадочных толщах [Золоев и др., 1981]. Ввиду того, что в процессе проводившихся ранее исследований основное внимание уделялось габбро офиолитовой ассоциации [Смирнов, 1981; Смирнов, Иванов, 2010; Ферштатер, 2003], а параллельные долеритовые дайки практически выпали из рассмотрения, внимание автором было уделено именно дайковому комплексу.

Для северной части площади распространения параллельных даек характерно широкое развитие скринов роговообманковых габбро.

Падение даек и разделяющих их скринов вертикальное или близко к вертикальному, простирание субмеридиональное. Дайки долеритов и скрины габбро секутся полого падающими на восток жилами и дайками плагиогранитов мощностью до 30 см. В южной части полосы наблюдаются дайковые выходы мощностью до 2,5 м без скринов габбро, сложенные долеритами. Хорошо видны контакты даек с односторонней зоной закалки.

Долериты серые до темно-серых массивные породы, состоящие из плагиоклаза и амфибола, присутствующих в приблизительно равных количествах, иногда с небольшим (до 5 %) количеством кварца. Структура – офитовая, от мелкозернистой (0,4-1,2 мм) во внутренних частях даек до тонкозернистой в зонах закалки (не более 0,5 мм). Долериты во внутренних частях даек состоят из амфибола (магнезиальной роговой обманки mg# 0,62-0,66) и плагиоклаза (андезин An35-39 и лабрадор An51-57). Акцессории – апатит и циркон, рудные – магнетит, вторичные – титанит и рутил. Долериты из зон закалки состоят из амфибола (магнезиальная и железистая роговая обманка mg# 0,47-0,80), плагиоклаза (альбит-олигоклаз An6-27).

Акцессории – циркон, рудные – магнетит, вторичные – хлорит.

Долериты характеризуются нормальной щелочностью натриевого типа и по особенностям состава соответствуют базальтам, реже андезибазальтам толеитовой петрохимической серии. Сумма РЗЭ в них составляет 24-41 г/т, спектры распределения характеризуются незначительным дефицитом ЛРЗЭ – (La/Yb)N=0,43-0,63 (рис. 3А).

По характеру распределения РЗЭ изученные долериты близки NMORB, а также аналогичным породам офиолитовых комплексов Хорватии, Омана и Италии. Из уральских объектов к ним наиболее близки долериты сыумкеусского блока Щучьинского сегмента (Полярный Урал). На спайдер-диаграмме наблюдаются максимумы по крупноионным литофильным элементам (LILE) – K, Ba и Sr и минимумы по высокозарядным элементам (HFSE) – Nb, Ta и Zr (рис.

3Б), что отличает изученные долериты от базальтов СОХ и указывает на их сходство с базальтами островных дуг [Saunders, Tarney, 1979]. На дискриминационных диаграммах [Mullen, 1982;

Pearce, Cann, 1973; Wood, 1980] фигуративные точки их составов попадают в область островодужных толеитов. Породы комплекса обладают более низкими содержаниями титана и более высокими калия относительно толеитов СОХ. По петрохимическим особенностям изученные долериты близки задуговым базальтам Западно-Филиппинской котловины, в меньшей мере базальтам моря Скоша [Фролова, Бурикова, 1997].

Обоснование возраста офиолитовой ассоциации основано на результатах датирования офиолитовых габбро, развитых в пределах Рефтинского габбро-гранитоидного массива в контакте с описываемыми долеритами. Средний возраст, полученный при U-Pb (SHRIMP-II) датировании зерен циркона из роговообманковых габбро, которые присутствуют в виде скринов в комплексе параллельных долеритовых даек, составляет 428,0±3,7 млн лет [Смирнов, Иванов, 2010]. Более древняя цифра возраста была получена автором в результате Sm-Nd-датирования такситового габбро расслоенной части офиолитового разреза и составила 446± млн лет. На основании этих данных сделан вывод о позднеордовикско-раннесилурийском возрасте офиолитовой ассоциации рассматриваемого района.

2. Следующий по времени формирования рефтинский габбротоналитовый комплекс имеет раннесилурийский (435-430 млн лет) возраст. Габброиды этого комплекса являются продуктами кристаллизации водосодержащей базитовой магмы и сформировались в абиссальных условиях, тоналиты и плагиограниты – в мезо- и гипабиссальных условиях.

Плагиограниты соответствуют низкоглиноземистому «океаническому» типу и образовались из маловодных магм.

Рефтинский габбро-тоналитовый комплекс слагает преобладающую часть крупного одноименного массива, вытянутого в субмеридиональном направлении на 60-65 км. Его ширина достигает 30 км в южной части и постепенно уменьшается до 15 км в северной. Все наблюдавшиеся контакты массива с породами обрамления (S-D1) – тектонические.

Формирование комплекса является результатом двух фаз внедрения магматического расплава. Породы первой фазы представлены габбро, в меньшей степени диоритами и кварцевыми диоритами, в составе второй фазы преобладают тоналиты, при подчиненном количестве кварцевых диоритов и плагиогранитов.

Все наблюдавшиеся контакты между породами двух фаз резкие рвущие. Тоналиты прорывают габбро, ороговиковывают их, иногда содержат в виде ксенолитов. Зоны закалки на контакте габбро и гранитоидов отсутствуют.

Породы комплекса характеризуются нормальной щелочностью с промежуточным типом дифференциации между известковощелочными и толеитовыми сериями. Cr/V отношение для пород комплекса всегда меньше 1,5, что отвечает породам базальтоидного происхождения.

Габбро рефтинского комплекса зеленовато-серые до темнозеленых, массивные. При микроскопических исследованиях было установлено, что условно среди них может быть выделено две разновидности: роговообманковая и эденит-паргаситовая.

Макроскопически две эти разновидности неразличимы.

Роговообманковые габбро порфировидные, преимущественно среднезернистые, реже мелко- и крупнозернистые, гипидиоморфнозернистые. Состоят из амфибола (магнезиальная роговая обманка mg# 0,59-0,68) 50-70 %, плагиоклаза (однородные зерна – лабрадор An50-63, центр зональных зерен – лабрадор и битовнит An57-74, кайма – олигоклаз и андезин An23-44) 25-45 % и кварца 3-4 %. Акцессории – фторапатит и циркон, рудные – ильменит, титаномагнетит, вторичные – титанит, рутил, магнетит и ильменит. Эденит-паргаситовые габбро представляют собой среднезернистые породы с призматическизернистой и гипидиоморфнозернистой микроструктурой. Минеральный состав:

амфибол (эденит-паргасит mg# 0,58-0,66) 35-40 %, плагиоклаз (центр – битовнит An72-76, промежуточная зона – лабрадор An55-56, кайма – андезин An31-38) 55-60 % и кварц до 3-4 %. Акцессории – фторапатит и циркон, рудные – хромит (Cr2O3 41,02-42,18 %, Al2O 21,10-21,59 %, TiO2 0,26-0,29 %, FeOобщ 27,03-28,46 %, Cr# 0,56-0,57) и ильменит.

Тренды распределения РЗЭ в габбро близки N-MORB, (La/Yb)N=0,4-1,9 (рис. 4А). Геохимические особенности пород, такие как положительные аномалии по LILE – K, Ba и Sr и отрицательные по Rb, Th и по HFSE – Nb, Ta, Zr и Ti (рис. 4Б) указывают на их возможную связь с субдукционными процессами [Davidson, 1987].

На диаграммах [Mullen, 1982; Pearce, Cann, 1973] фигуративные точки габбро тяготеют к полю толеитов островных дуг.

Первичные фемические силикаты в габбро представлены водосодержащим минералом – амфиболом, это свидетельствует о том, что на заключительных этапах кристаллизации магматического расплава содержание воды составляло не менее 3 мас. % [Holloway, Burnham, 1972]. РТ-параметры образования, рассчитанные по [Ферштатер, 1990; Hammastrom, Zen, 1986; Hollister et al., 1987;

Otten, 1984], для эденит-паргаситовых габбро составили 920-990 С и 5,4-6,4 кбар, для роговообманковых габбро 694-821 С и 1,6-3, кбар. Все выше перечисленное позволило выделить две ассоциации минералов: субликвидусную – Ed + An72-76 + Chr и субсолидусную – Hbl + An50-63 + Mgt, температура образования первой – 990 С, второй – 694-821 С.

Тоналиты – серые или зеленовато-серые массивные, равномернозернистые, средне-крупнозернистые, реже порфировидные породы с гипидиоморфнозернистой микроструктурой. Минеральный состав: плагиоклаз (однородные зерна – андезин An36-46, ядра зональных зерен – лабрадор и битовнит An54-74, кайма – олигоклаз и андезин An28-44) 45-65 %, кварц 15-25%, амфибол (магнезиальная роговая обманка mg#=0,59-0,65) до 20-25 % и биотит. Акцессорные минералы – апатит, циркон, ортит и торит;

предыдущими исследователями [Чащухина, Смирнов, 1981] отмечались пирит, гранат, турмалин, халькопирит и шеелит. Рудные минералы представлены магнетитом и ильменитом, вторичные – титанитом, хлоритом, эпидотом и рутилом.

РТ-параметры рассчитанные по [Ферштатер, 1990; Hammastrom, Zen, 1986; Hollister et al., 1987; Otten, 1984; Schmidt, 1992] составляют 603-775 С и 1,2-2,8 кбар. По соотношению TiO2–Al2O [Ферштатер, Бородина, 1975] фигуративные точки состава амфиболов из тоналитов располагаются в полях мезо- и гипабиссальных образований.

Плагиограниты – равномернозернистые, крупнозернистые, гипидиоморфнозернистые массивные породы. Минеральный состав:

плагиоклаз (альбит и олигоклаз An2-18) до 60 %, кварц 25-30 % и амфибол (магнезиальная роговая обманка) 10-15 %. Акцессорные минералы – апатит и циркон, рудные – магнетит, вторичные – хлорит и эпидот.

Содержание K2O составляет до 0,6 мас. %, что характерно для уральских плагиогранитов [Заварицкий, 1961]. По содержанию Al2O3 (менее 15 мас. %), Rb (до 5 г/т) и Sr (до 200 г/т) они соответствуют низкоглиноземистому «океаническому» типу [Арт, 1983; Колман, Донато, 1983]. Сумма РЗЭ – 7-18 г/т, (La/Yb)N=2-4;

характерна положительная аномалия по Eu (Eu*=1,53-5,04), минимумы по Th, Nb и Ta, максимумы по К, Ba и Sr. На дискриминационных диаграммах [Pearce et al., 1984] фигуративные точки их составов попадают в поле гранитов островных дуг.

Условия генерации гранитных расплавов, оцененные посредством сравнения нормативного состава пород с экспериментальными данными [Платен, 1976; James, Hamilton, 1969;

Luth et al., 1964; Stewart, 1967; Tuttle, Bowen, 1958; Yoder, 1967] на диаграмме системы Q-Or-Ab-H2O, отвечают давлению воды не более 1 кбар, что указывает на их формирование из маловодных магм.

Результаты датирования пород рефтинского комплекса приведены в табл. 1. Наибольший интерес представляют близкие значения возраста 430,0 и 433,7 млн лет (рис. 5 и 6), полученные по цирконам из двух проб тоналитов, которые можно отождествлять с моментом кристаллизации породы из магматического расплава.

Аналогичных значений возраста по цирконам из габбро автором не получено, однако, близкие возраста (435 млн лет для габбро и млн лет для диорита) ранее были получены Г.Б. Ферштатером и А.А.

Краснобаевым. Имеющиеся данные позволяют заключить, что наиболее вероятным временем образования пород рефтинского комплекса следует считать интервал 435-430 млн лет назад.

Ряд возрастов, полученных по цирконам из разных по составу пород, имеют близкие ко времени кристаллизации пород, но более молодые значения 426-422 млн лет. Следующие возрастные рубежи соответствует интервалу времени 405–380 и 293±4 млн лет назад.

Таким образом, все полученные возрастные рубежи получают объяснение. Время образования пород комплекса – 435-430 млн лет назад, время постмагматических преобразований пород – 426- млн лет назад. Интервал 405-380 млн лет назад отвечает времени заложения девонской островной дуги [Смирнов, Коровко, 2007], а 293±4 млн лет назад процессу континентальной коллизии.

габбро тоналит Методы датирования: NS – U-Pb-SIMS, NORDSIM, Университет, Стокгольм, Швеция; Pb/Pb – метод Кобера (single-zircon stepwiseevaporation 207Pb/206Pb method), Университет Гранада, Испания; Rb-Sr – изохронный Rb-Sr метод, ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург; SH – U-Pb-SIMS, SHRIMP-II, ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург; TIMS – U-Pb-TIMS, Геологический институт КНЦ РАН, Апатиты. А – авторские данные, приведенные в работе.

3. Диорит-трондьемитовую ассоциацию, включавшуюся ранее в состав рефтинского комплекса, предлагается выделить в самостоятельный аверинский плутонический комплекс, сформировавшийся в условиях гипабиссальной фации в позднесилурийское время (420-419 ± 4 млн лет). По составу породы аверинского комплекса сопоставимы с островодужными образованиями, а преобладающие в нем трондьемиты близки к низкоглиноземистому «океаническому» типу и являются производными маловодных магм.

Аверинский диорит-трондьемитовый комплекс впервые был описан П.В. Покровским с соавторами в 1966 г. как динамометаморфизованные плагиограниты; позднее (1971 г.) М.С.

Рапопорт выделил входящие в его состав кислые породы в качестве плагиогранитной формации. В процессе региональных геологических исследований (1987-1995 гг.) была показана специфика химического состава гранитоидов, заключающаяся в повышенном, по сравнению с уральскими плагиогранитами, содержании калия [Ведерников и др., 1996]. На основании данных этих исследований рассматриваемые образования были выделены в качестве аверинского тоналит-трондьемитового [Корреляция…, 1991], позже диорит-трондьемитового [Ведерников, Смирнов, 1997] комплекса. Однако, при составлении легенды Среднеуральской серии государственной геологической карты масштаба 1: [Шалагинов, Стефановский, 1998] этот комплекс был исключен, а входящие в его состав породы без обоснования отнесены к рефтинскому габбро-тоналитовому комплексу.

Породы комплекса протягиваются в виде полосы северо-северовосточного простирания в юго-западной части среднеуральского сегмента Восточной зоны от с. Щербаковка на юге до пос.

Белоярский на севере (рис. 2). Ширина полосы варьирует от 1 до км. Контакты комплекса с породами обрамления на всем протяжении тектонические. В состав ассоциации входят: габбро, диориты, кварцевые диориты, тоналиты и трондьемиты, последние слагают около 90 % площади выходов. Жильная фация представлена маломощными жилами лейкократовых трондьемитов. Расположение пород комплекса в зоне крупного разрывного нарушения, ограничивающего Восточно-Уральскую зону с запада, обусловило их интенсивный дислокационный метаморфизм. Среди метаморфизованных пород наибольшим распространением пользуются альбитизированные трондьемиты, апотрондьемитовые сланцы и бластомилониты, в незначительном количестве присутствуют породы среднего состава – метадиориты. Реже встречаются породы с реликтами первичных структур и минералов.

первичных минералов – мелко-среднезернистые, массивные породы. Реликты первично магматических пород представлены зональными зернами плагиоклаза (центр – олигоклаз An12-17, кайма – альбит An2-4) и зернами с рекуррентной зональностью (от центра к краю олигоклазовые An13-19 зоны сменяются альбитовыми An2-8).

Минеральный состав: плагиоклаз (реликтовые зональные зерна и новообразованный олигоклаз в базисе – An14-18) 45-60 %, кварц 25- %, биотит (f=0,47-0,55) 3-7 % и мусковит 5 %. Акцессории – фторапатит, циркон, рудные – магнетит, вторичные – хлорит.

Породы с сохранившимися магматическими структурами представлены мелкозернистыми массивными лейкократовыми жильными трондьемитами аплитовой микроструктуры с участками микропегматита, состоят из альбита (An1-3) 60-65 % и кварца 35-40 %, рудные – магнетит, вторичные – мусковит и хлорит.

Метадиориты – темно-зеленые мезократовые, массивные или полосчатые породы, гломеробластовой, гетеробластовой иногда пойкилобластовой микроструктуры, состоят из амфибола (эденит mg#=0,55-0,61) 70-75 % и плагиоклаза (андезин An31-45) до 30 %.

Акцессории – апатит, рудные – рутил и магнетит, вторичные – эпидот и хлорит. Альбитизированные трондьемиты – слабо перекристаллизованные равномернозернистые, среднезернистые массивные породы. Минеральный состав: альбит An2-6 до 60-65 %, кварц 25-35 % и биотит (f=0,40-0,41) 5-7 %, КПШ ед.з., акцессории – гранат (Py4-5Alm59-61Spess24-25And1-2Grо9-10), апатит, циркон, рудные – магнетит, вторичные – хлорит и мусковит. Апотрондьемитовые бластомилониты характеризуются бластомилонитовой структурой, обладают сланцеватостью. Состоят из плагиоклаза (порфирокласты – олигоклаз An15-19, в мезостазисе – альбит An2-5) 50-55 %, кварца 25мусковита до 15 % и биотита (f=0,39-0,43) 5-7 %, акцессории – фторапатит, циркон, гранат (Py7-9Alm47-49Spess29-31And1-3Grо10-14), рудные – магнетит, вторичные – хлорит.

Породы комплекса имеют низко- и умеренно-калиевый состав и характеризуются известково-щелочным типом дифференциации.

Содержание K2O в наименее измененных разновидностях трондьемитов варьирует от 0,9 до 1,6 %. На диаграмме Ab-An-Or [Barker, 1979] кислые породы попадают в поле трондьемитов.

В трондьемитах сумма РЗЭ составляет 31-73 г/т, (La/Yb)N=5-9, характерны отрицательная европиевая аномалия (Eu*=0,28-0,65), положительные аномалии по Th, U, Pb и отрицательные по HFSE (рис. 7А и 7Б). По характеру распределения РЗЭ трондьемиты комплекса близки плагиогранитам островных дуг. От адакитов и ТТГ (тоналит-трондьемит-гранодиоритовые серии) изученные трондьемиты отличаются более низкими суммами РЗЭ, низким содержанием Sr, низким (La/Yb)N отношением, и наличием минимума по Eu. По содержанию Al2O3 (11,99-15,99 мас. %), Yb (0,9г/т), Rb (2-24 г/т) и Sr (33-134 г/т), и низкому отношению (La/Yb)N=5-9 трондьемиты близки к «океаническому» типу [Арт, 1983; Колман, Донато, 1983]. На дискриминационных диаграммах [Pearce et al., 1984] фигуративные точки их составов располагаются в поле гранитов островных дуг.

Ранее возраст пород комплекса на основании результатов K-Arдатирования (357±8 млн лет) считался позднедевонскораннекаменноугольным [Покровский и др., 1966]. Исходя из того, что породы перекристаллизованы в процессе метаморфизма, K-Arвозраст может рассматриваться только как время метаморфических преобразований. Позднее на основе анализа геологических данных высказывалось предположение о среднедевонском [Рапопорт, 1971] и раннедевонском [Корреляция…, 1991] возрасте этих пород.

Средний возраст, полученный по цирконам из трондьемита, составляет 419±4 млн лет (U-Pb метод SHRIMP-II). Для одного зерна возраст составил 390-395 млн лет (рис. 8). При массспектрометрическом (TIMS) датировании возраст преобладающей группы цирконов составил 420±4 млн лет, для редких зерен цирконов – 485±5 млн лет и 360±3 млн лет (рис. 9).

Интервал 420-419 ± 4 млн лет рассматривается как время формирования комплекса. Более молодой возраст – 360±3 млн лет близок к опубликованному ранее K-Ar-возрасту (357±8 млн лет), что позволяет интерпретировать возраст 360-357 млн лет как время метаморфизма. Присутствие зерен более древнего (485±5 млн лет) возраста автор рассматривает как возраст цирконов, захваченных расплавом из вмещающих пород. В пользу этого свидетельствует то, что количество таких зерен в породе невелико, поверхность их корродированна.

Условия кристаллизации гранитных расплавов согласно экспериментальным данным [Платен, 1976; James, Hamilton, 1969;

Luth et al., 1964; Stewart, 1967; Tuttle, Bowen, 1958; Yoder, 1967], нормативные составы пород соответствуют составу котектического расплава при давлении H2O около 1 кбар. На диаграмме (An/(An+Ab+Or) – Q/(Q+Ab+Or)) фигуративные точки составов трондьемитов расположились в диапазоне давлений 1-2 кбар. Для жильных трондьемитов характерна микропегматитовая структура, что указывает на гипабиссальную фацию глубинности их формирования. В микрографической альбит–кварцевой зоне содержание кварца составляет 47 об. %, что соответствует PH2O~Pобщ=1 кбар [Ферштатер, Бородина, 1975]. Параметры (An/(An+Ab+Or) – Q) [Ферштатер, 1987] для кварц-полевошпатовых срастаний жильного микропегматита соответствует давлению воды менее 1 кбар.

Предполагаемое наличие эффузивного комагмата (межевской базальт-андезит-дацит-риолитовый комплекс) [Смирнов и др., 2003], микропегматитовая структура жильных трондьемитов и низкая величина давления воды при формировании пород позволяют отнести трондьемиты аверинского комплекса по [Ферштатер, 1972] к богатым кремнеземом высокотемпературным гранитоидам, образовавшимся из маловодных магм (Н2О 2-4 мас. %).

Сравнение диорит-трондьемитовой ассоциации с петротипом рефтинского комплекса указывает на многочисленные различия.

Диорит-трондьемитовая ассоциация представлена преимущественно кислыми породами – трондьемитами. В рефтинском комплексе преобладающими типами пород являются габбро и тоналиты. Содержание K2O в трондьемитах аверинского комплекса составляет более 1 мас. %, а в плагиогранитах рефтинского комплекса не более 0,6 мас. %. Породы аверинского комплекса образуют известково-щелочной тренд, а породы рефтинского комплекса промежуточный тип дифференциации между толеитовыми и известково-щелочными сериями.

Наиболее отчетливо различия проявляются по содержанию и характеру распределения большинства редких и РЗЭ в породах кислого состава (рис. 10). В трондьемитах сумма РЗЭ и величина (La/Yb)N отношения выше, чем в плагиогранитах (31-73 г/т и 7-18 г/т и 5-9 и 2-5 соответственно). Кроме того, трондьемитам свойственна отрицательная аномалия по Eu (Eu*=0,28-0,65), а плагиогранитам – положительная (Eu*=1,53-5,04).

Рис. 10. Распределение редких и РЗЭ в трондьемитах аверинского и плагиогранитах рефтинского комплексов.

Приведенные выше данные изотопно-геохронологических исследований, несмотря на близкий возраст пород этих двух комплексов, все же позволяют предполагать наличие небольшого разрыва во времени их формирования.

Таким образом, по мнению автора, диорит-трондьемитовая ассоциация должна выделяться в качестве самостоятельного петрографического подразделения – аверинского диориттрондьемитового комплекса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований получены новые данные о вещественном составе силурийских интрузивных комплексов Восточной зоны Среднего Урала, их изотопно-геохронологические характеристики. Показано, что диорит-трондьемитовую ассоциацию следует выделять в качестве самостоятельного петрографического подразделения. Полученные результаты могут быть использованы при проведении региональных геологических исследований и разработке легенд к геологическим картам.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации, статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России:

Смирнов В.Н., Иванов К.С., Лобова Е.В., Баянова Т.Б., Ларионов А.Н. Аверинский диорит-трондьемитовый комплекс Востока Урала: новые геолого-геохронологические данные (TIMS и SHRIMP-II) // Доклады Академии наук, 2012. Том 442. № 5. С. 668–672.

2. Лобова Е.В., Смирнов В.Н., Баянова Т.Б. Аверинский диориттрондьемитовый комплекс Восточной зоны Среднего Урала // Литосфера, 2012. № 3. С. 49-63.

3. Лобова Е.В. Эволюция амфибола и апатита из пород рефтинского комплекса (Восточная зона Среднего Урала) // Вестник УрО РМО. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2012. С. 84-87.

Лобова Е.В., Баянова Т.Б., Смирнов В.Н. Результаты U-Pb TIMS изотопного датирования цирконов из трондьемитов аверинского комплекса (Восточная зона Среднего Урала) // Ежегодник – 2010. Тр.

ИГГ УрО РАН. Вып. 158. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2011.

С. 191-193.

5. Лобова Е.В., Смирнов В.Н. U-Pb датировка (SHRIMP-II) трондьемитов аверинского тоналит-трондьемитового комплекса (Восточная зона Среднего Урала) // Ежегодник – 2009. Тр. ИГГ УрО РАН. Вып. 157. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2010. C. 280–282.

6. Лобова Е.В., Смирнов В.Н. Амфиболы параллельных долеритовых даек офиолитовой ассоциации Восточной зоны Среднего Урала // Вестник УрО РМО. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2010. №7.

С. 76-79.

7. Лобова Е.В., Смирнов В.Н. Вещественный состав тоналитов рефтинского габбро-тоналитового комплекса (Восточная зона Среднего Урала) // Вестник УрО РМО. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2010. №8.

С. 72-79.

8. Лобова Е.В., Смирнов В.Н. Динамометаморфизм пород аверинского плутонического комплекса (Восточная зона Среднего Урала) // Ежегодник – 2011. Тр. ИГГ УрО РАН. Вып. 159.

Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2012. C. 99-103.

9. Смирнов В.Н., Иванов К.С., Лобова Е.В. Результаты U-Pbдатирования (SHRIMP-II) рефтинского габбро-тоналитового комплекса (Восточная зона Среднего Урала) // Ежегодник – 2009, Тр. ИГГ УрО РАН. Вып. 157. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2010. С. 292-296.

Рис. 3. Распределение редких и редкоземельных элементов в долеритах, нормированное на хондрит (А) и примитивную мантию (Б). Залитое поле – долериты Восточной зоны Среднего Урала, 1 – N-MORB;

2-6: средние значения по долеритам: 2 – г. Медведница (Загорско-Задунайская зона, Хорватия) [Slovenec, Ludovic, 2009]; 3 – комплекс Наин (Ц.Иран) [Rahmani et al., 2007]; 4 – о. Корсика (Италия) [Saccani et al., 2008]; 5 – комплекс Семаил (Оман) [Pallister, Knight, 1981]; 6 – сыумкеусский блок (Щучьинский сегмент, Полярный Урал) [Коротеев, Семенов, 2008]. Нормирование на хондрит и примитивную мантию здесь и далее в работе приводится по [Sun, McDonough, 1989].

Рис. 4. Распределение редких и редкоземельных элементов в габбро рефтинского комплекса, нормированное на хондрит (А) и примитивную мантию (Б).

Рис. 5. Диаграмма Тера-Вассербурга с конкордией для цирконов из тоналита (Рф-XVII). для цирконов из тоналита (Рф-78).

Рис. 7. Распределение редких и редкоземельных элементов в трондьемитах диорит-трондьемитового комплекса. Примечание: Адакиты – среднее по 140 пробам [Drummond et al. 1996,]; ТТГ – среднее по пробам тоналит-трондьемит-гранодиоритовых серий (комплекс «серых гнейсов») [Martin, 1994];

Островодужные гранитоиды: Чили (палеозойские гранитоиды Центрально-Чилийского батолита) [LopezEskobar et al., 1979]; Ямайка [Isaacs, 1975]).

Рис. 8. Изотопная U-Pb диаграмма с конкордией Рис. 9. Изотопная U-Pb диаграмма с конкордией по результатам изучения цирконов (SHRIMP-II) (Ав-3-2).