Стадийность формирования мигматитов Приольхонья (Западное Прибайкалье)

УДК 550.84:553.411 В.В. Шульга, А.П. Кочнев

СТАДИЙНОСТЬ ФОРМИРОВАНИЯ МИГМАТИТОВ ПРИОЛЬХОНЬЯ

На основе анализа опубликованных данных и материалов детального геологического картирования описывается стадийность гранитизации и мигматизации пород ольхонской серии, которые рассматриваются как кульминационная стадия единого процесса внутрирегиональных ультраметаморфических преобразований, наложенных на региональный метаморфизм гранулитовой фации. В рамках ультраметаморфического этапа развития Приольхонья намечаются пять стадий мигматизации: начальная - рассеянная мигматизация (гнейсинизация), ранняя - средняя степень мигматизации (плагиомигматизация), поздняя (главная) - высокая степень мигматизации (микроклиниза-ция и окварцевание), конечная - автохтонные массивы гнейсо-гранитов оргойтинского комплекса, заключительная - аллохтонные интрузии гранитов шаранурского комплекса.

Одной из главных особенностей глу-бокометаморфизованных пород Ольхон-ского кристаллического комплекса является значительная степень их мигматизации. По этому признаку различаются породы от слабой (до 30% лейкосомы) до высокой (более 70% лейкосомы) степени мигматизации, которой подвергаются разнообразные породы - амфиболовые, биотитовые, гранат-амфиболовые, гранат-биотитовые гнейсы и кристаллические сланцы.

Мигматиты в основном приурочены к гнейсовым толщам уланнурской и му-хорской свит ольхонской серии. В этих породах мигматиты образуют многочисленные согласные тела незначительной мощности (артериты) и сплошные поля теневых мигматитов. Продуктами крайней степени мигматизации пород считаются гранито-гнейсы оргойтинского комплекса.

Мигматизированные породы и гра-нито-гнейсы образуют крупные изомет-ричные ареалы или гранито-гнейсо-мигматитовые валы и купола, в которых границы между плутоническими и вмещающими породами проводятся условно по преобладанию материала гранитов над субстратом. Тела мигматитов и гнейсо-гранитов вытянуты параллельно простиранию слоистых толщ и содержат многочисленные включения в разной степени переработанного субстрата. Контакты их обычно постепенные согласные со сланцеватостью вмещающих пород. Следов кон-

тактового воздействия гнейсо-гранитов на вмещающие породы не наблюдается, так как их образование и метаморфизм происходили в близких РТ условиях.

Гранито-гнейсовые и мигматитовые купола Приольхонья и о. Ольхон, их строение и механизм формирования изучались В.С. Федоровским, Ю.Ф. Соколовой, Л.Н. Куклеем, Н.А. Божко и др.

Петрографическая характеристика гранито-гнейсов дана в работах Л.И. Салопа, Е.В. Павловского, А.С. Ескина, Л.Н. Куклея, З. И. Петровой, В. А. Макрыгиной и др. Физико-химические условия процесса гранитизации в Приольхонье рассмотрели Л.И. Демина и С.С. Матвеева. По составу они отличаются однообразием и отвечают биотитовому плагиограниту трондъемито-вого типа, что выявляется при сопоставлении химических анализов гранитоидов ольхонской серии со средним составом трондъемита и составами трондъемитов Южной Финляндии [10].

Большинство исследователей признает важную роль гранитизации для расшифровки истории геологического развития Приольхонья. Однако геологическая и геохронологическая позиция мигматитов и гнейсо-гранитов разными авторами рассматривается неоднозначно (табл. 1).

Так, Е.В.Павловский и А.С.Ескин [10], изучавшие геологию о-ва Ольхон, считают гнейсо-граниты и мигматиты продуктами регионального метаморфизма

Таблица 1

Основные схемы этапности метаморфизма и геологического развития Приольхонья

Этапы метаморфизма

AR PRi1 PR12 PR2 (R) PZ1 PZ2 МZ KZ

А.С.Ескин и др.

I (AR). Региональный гранулитовый метаморфизм пород ольхонской серии

II (РЯ1). Прогрессивный региональный амфиболитовый метаморфизм пород ангинской серии, диафторез и гранитизация пород ольхонской серии

III (PR2). Эпидот-амфиболитовый метаморфизм пород цаган-забинской серии, наложенный низко- и среднетемпературный амфиболитовый метаморфизм в породах ольхонской и ангинской серий

IV (Р2). Метасоматоз, тажеранские сиениты и аинские граниты и пегматиты, зеленосланцевой и эпидот-амфиболитовой метаморфизм в зонах нарушений

Н.А.Божко, Л.И.Демина

I (PR1). Зональный региональный метаморфизм гранулитовой и амфиболитовой фаций

II (PR1). Ультраметаморфизм и гранитизация

З.И.Петрова, В.И.Левицкий

I (PR1). Зональный региональный метаморфизм гранулитовой и амфиболитовой фаций

II

III (PR2-PZ). Постмагматический метасоматоз (регрессивный).

В.С.Федоровский и др.

I (PZ1). Региональный гранулитовый метаморфизм

II (PZ1). Ультраметаморфизм (гранито-гнейсы).

А.П.Кочнев и др.

I (AR) Седиментационный этап. Вулканогенно-терриген-ные породы.

II (PR11). Главный метаморфический этап. Кристаллосланцы гранулитовой фации, ба-зиты и ультрабазиты чернорудского комплекса

III (PR12). Наложенный ультраметаморфический этап. Мигматиты, автохтонные гранито-гнейсы и граниты, аллохтонные граниты шаранурского комплекса

IV (R-PZ1). Этап тектономагматической активизации. Граниты и сиениты тажеранского и аинского комплексов

V (Р22-К2) Неотектонический этап. Заложение и формирование Байкальской рифтовой зоны

позднеархейского возраста в условиях высокотемпературных ступеней амфиболито-вой и гранулитовой фаций.

А. С. Ескин и др. [2,3] связывают их образование с раннепротерозойским этапом тектоно-метаморфического развития Приольхонья, когда происходили высокотемпературный прогрессивный метаморфизм пород ангинской серии и региональный диафторез и гранитизация пород оль-хонской серии в условиях амфиболитовой фации. В результате образовались обширные поля мигматитов и гранито-гнейсов,

среди которых местами одновременно формировались анатектические гранитои-ды шаранурского комплекса. Н.А. Божко и Л.И. Демина [1], С.С. Матвеева [7], а позднее З.И. Петрова и В.И. Левицкий [11], Л.Н. Куклей [6] и А.П. Кочнев и др. [4] считают их продуктами раннепротерозой-ского ультраметаморфизма и гранитизации, наложенных на региональный метаморфизм ольхонской серий.

При этом Л.Н.Куклей [6] выделил несколько структур и массивов гранитоидов, связанных с этапом гранитизации (рис.1):

+ щ 1 ;;;;

] 5

V V V 11

Рис. 1. Структурная позиция гранито-гнейсо-мигматитовых полей центральной части Приольхонья.

Составил А.П. Кочнев по материалам Е.В. Павловского, А.С. Ескина и Л.Н. Куклея:

1 - раннепротерозойские образования сарминской серии и граниты приморского комплекс; 2-6 - субрегиональные зоны смятия II порядка: Чернорудская (2), Томотская (3), Сахюртинская (4), Ор-гойтинская (5), Ангинская (6); 7 - Приморский региональный глубинный разлом; 8 - поперечные неотектонические субрегиональные разломы (СР - Сарминский, АН - Ангинский); 9-10 - продольные локальные и субрегиональные долгоживущие разломы, выполненные пегматитами (9) и неминерализованные (10): Кч - Кучелгинский, Кр - Куркутский, ЦП - Центрально-Приольхонский, Тн - Танхай-ский, Нг - Нутгейский, НА - Нижне-Ангинский; 11 - крупные тела базитов и ультрабазитов; 12 -гранито-гнейсо-мигматитовые валы, купола и зоны (Шд - Шидинский, Хб - Холбинский, Тм - То-мотский, Кт - Куркутский, Цт - Центральный, Шр - Шаранурский, Ор - Оргойтинский); 13 - Та-жеранский массив сиенитов; 14 - Аинский массив амазонитовых гранитов

Шаранурский (Шр) купол, Тутайский (Т), Оргойтинский (Ор), Куркутский (Кт), То-мотский (Тм), Холбинский (Х), Южно-Ольхонский (ЮО) и Нурский (Н) валы, Шидинский (Шд) и Ташкайский (Тш) пояса гранитизации. На о. Ольхон А.П. Кочнев по геологической карте Е.В. Павловского и А.С. Ескина (1964) дополнительно выделил Хоргойский, Хадайский, Цен-трально-Ольхонский и Уханский мигмати-то-гнейсовые массивы.

По данным В. С. Федоровского и др. [12] мигматиты и гнейсо-граниты также связаны с этапом ультраметаморфизма,

наложенного на региональный метаморфизм гранулитовой фации. Однако возраст всех метаморфических преобразований в Приольхонье эти авторы считают раннепа-леозойским: регионального гранулитового метаморфизма - 485 млн. лет, а ультраметаморфизма с образованием гранито-гнейсовых куполов - 465 ± 70 млн. лет.

Также неоднозначно решается вопрос о стадийности процесса гранитизации и мигматизации. В большинстве схем метаморфизма ольхонской серии такие стадии вообще не выделяются или только намечаются без детальной характеристики про-

цессов петрогенезиса на разных стадиях.

Так, по данным А. С. Ескина и др. [3] в рамках этапа диафтореза и гранитизации пород ольхонской серии намечается три стадии (табл. 2): предмигматитовая стадия (формирование сланцев и гнейсов), стадия мигматизации и стадия формирования ультраметаморфических гранитоидов.

По материалам З.И.Петровой и В.И.Левицкого [11] этап ультраметаморфизма разделяется на две стадии: раннюю - без привноса вещества, и позднюю - с привносом гранитного материала.

В.А.Макрыгина и З.И.Петрова [9], изучавшие геохимию метаморфических пород, мигматитов и гранитоидов Черно-рудской зоны, показали их геохимическую неоднородность. По их данным процесс гранитизации в ольхонской толще протекал по схеме: исходные породы (сланцы, гнейсы) - плагиомигматиты - калишпато-вые мигматиты - гранитоиды, т.е. намечается четыре стадии этого процесса. Процесс осуществлялся на фоне интенсивных тектонических движений, в результате все продукты гранитизации несут отчетливые следы катаклаза. В Приольхонье преобладают продукты стадии плагиомигматиза-ции, приводящей в итоге к образованию плагиогранитов.

Более детально стадийность процесса гранитизации в ряде регионов России рассмотрена А.В. Миловским и С.С. Матвеевой [8]. Ими выделено шесть стадий гранитизации:

1) Стадия прекристаллизации пород, в результате которой образуются гнейсы и другие породы амфиболитовой фации метаморфизма. По существу эта стадия предшествует гранитизации и относится к метаморфическим явлениям.

2) Стадия бластеза, метасоматическо-го преобразования пород с привносом и выносом элементов. Возможно образование метасоматических гранитов.

3) Стадия частичного анатексиса вмещающих пород с образованием типичных полосчатых мигматитов.

4) Стадия полного анатексиса с образованием гранитных расплавов, из которых кристаллизуются анатектические граниты (автохтонные или параавтохтонные),

сопровождающиеся теневыми мигматитами.

5) Стадия палингенеза - полной гомогенизации расплавов.

6) Стадия внедрения палингенной гранитной магмы в породы кровли, благодаря чему кристаллизуются интрузивные граниты и сопровождающие их пегматиты.

Нами изучены петрография и геохимия мигматитов Приольхонья [13], их отражение в геофизических полях [14], детально закартированы и расчленены по степени мигматизации Холбинский массив [13] и Шидинская зона мигматитов [15]. Гранитизация и мигматизация пород оль-хонской серии рассматривается нами как кульминационная стадия единого процесса внутрирегиональных ультраметаморфических преобразований, наложенных на региональный метаморфизм гранулитовой фации. Внутри гранито-гнейсо-мигматито-вых полей и вблизи их полностью сохраняется складчатая структура, что указывает на их позднескладчатое образование.

Обобщение полученных данных с учетом материалов предшественников (А. С. Ескин, З.И. Петрова, В.А.Макрыгина и др.) и общей стадийности процесса гранитизации (А.В. Миловский, С.С. Матвеева) позволяет предложить свою схему стадийности формирования мигматизирован-ных пород Приольхонья (табл. 2).

В рамках ультраметаморфического этапа развития Приольхонья, когда формировались гранито-гнейсо-мигматито-вые массивы, намечаются следующие стадии мигматизации и гранитизации:

1. Начальная стадия рассеянной миг-матизации (гнейсинизации). Характеризуется частичным расплавлением легкоплавких минералов (в основном плагиоклаза) ниж-них горизонтов ольхонской серии под дей-ствием поступающего из мантии теплового потока с образованием плагиокла-зовой мигмы - смеси межзернового расплава с зернами нерасплавленных минералов. В результате образуются гнейсы и слабо мигматизированные породы в основном полосчатой текстуры (артериты и строма титы). Она охватывает практически всю толщу, создавая фоновую метаморфическую полосчатость в вулканогенных по-

Таблица 2

Корреляции стадийности формирования мигматизированных пород Приольхонья

Авторы Стадии Породы

А. С. Ескин и 1 Сланцы, гнейсы

др. (1979) 2 Плагиоклазовые и калишпатовые мигматиты

3 Ультраметаморфические гранито-гнейсы и граниты

З.И.Петрова, 1.Ранняя стадия - без привноса

В.И.Левицкий (1984) 2.Поздняя стадия - с привносом гранитного материала

А.В. Миговский (1985) 1. Перекристаллизация Гнейсы и другие породы амфиболитовой фации

2. Бластез, метасоматоз Метасоматические граниты до 10-15%

3. Локальное плавление - Мигматиты и анатектические граниты (60-

метатексис (мобилизат + рестит) 80%) параавтохтонные или автохтонные

4. Полное плавление -

диатексис

5. Полная гомогенизация Палингенные граниты аллохтонные

расплава - палингенез

6. Внедрение палинген-

ной гранитной магмы

В.А. Макрыги- 1 Сланцы, гнейсы

на(1996) 2 Плагиомигматиты

3 Калишпатовые мигматиты

4 Гранитоиды

Предлагаемая 1. Начальная - частичное расплавление, образование плагиоклазовой миг-

схема мы, слабая степень мигматизации - гнейсинизация пород

2. Ранняя - обогащение мигмы кремнеземом, средняя степень мигматиза-

ции пород

3. Поздняя - максимальный тепловой поток, привнос калия и кремнезема,

высокая степень мигматизации

4. Конечная - анатексис Автохтонные гранито-гнейсы

5. Заключительная - ана- Аллохтонные граниты шаранурского комплек-

тексис и палингенез са

родах и гнейсовую текстуру в терригенных породах.

2. Ранняя стадия - обогащение мигмы кремнеземом за счет вовлечения в процесс расплавления кварца и других минералов в связи с повышением интенсивности теплового потока. Заложение наложенных антиформных термоантиклиналей над путями миграции теплового потока. Перемещение мигмы в вышележащие толщи по ослабленным зонам преимущественно вдоль осевых поверхностей антиформ. Вторая стадия мигматизации - инъецирование мигмы по слоистости и латентной трещи-

новатости с образованием пород средней и повышенной степени мигматизации более сложной текстуры (птигматитов, стикто-литов, агматитов). В результате образуются зоны мигматизированных пород типа Шидинской.

3. Поздняя стадия - формирование наложенных термальных антиформ с локализацией в них максимального теплового потока. Главная стадия мигматизации -инъецирование и частичное замещение минералов вмещающих пород под действием обогащенной кремнием и щелочами мигмы - образование сильно мигматизи-

рованных пород с реликтами немигмати-зированных пород сложной текстуры (не-булитов, теневых мигматитов), а в центральных частях - гранито-гнейсов. В результате формируются гранито-гнейсо-мигматитовые массивы типа Оргойтинско-го и Холбинского массивов.

4. Конечная стадия - в зонах дополнительного поступления теплового потока возможно полное расплавление пород с образованием магмы, в результате кристаллизации которой в областях со спокойной тектонической обстановкой формируются анатектические гранитоиды -автохтонные массивы гнейсо-гранитов ор-гойтинского комплекса. Они картируются в центральных частях гранито-гнейсо-мигматитовых массивов в пределах Таже-ранского блока Приольхонья.

5. Заключительная стадия - в тектонически активных областях возможно перемещение палингенной магмы в вышележащие толщи с образованием аллохтон-ных интрузий гранитов шаранурского комплекса. Они картируются в северовосточной части региона - в пределах Ольхонского блока на острове Ольхон.

На современном эрозионном срезе ольхонской серии обнажаются области мигматизации, развитие которых в зависимости от тектонической обстановки могло остановиться на разной стадии. В связи с этим картируются как участки рассеянной мигматизации и гнейсово-мигматитовые зоны, так и гранито-гнейсо-мигматитовые массивы, автохтонные гнейсо-граниты и интрузии аллохтонных гранитов.

Анализ приведенных материалов показывает, что предложенная нами схема стадийности процесса формирования мигматитов достаточно хорошо коррелируется со схемами стадийности процессов гранитизации по А.В. Миловскому и др. Она может быть использована при изучении мигматизированных и гранитизированных пород Приольхонья и других регионов распространения глубоко метаморфизо-ванных докембрийских комплексов.

Библиографический список

1. Божко Н.А., Демина Л.И. О геологии и условиях метаморфизма древних толщ центральной части Западного Прибайкалья // Изв. ВУЗов. Геология и разв. -1974. - N12. - С.106-119.

2. Ескин А.С., Эз В.В., Смульская

A.И., Морозов Ю.А. Основные этапы развития Байкальского метаморфического комплекса //Магм. и метаморф. комплексы

B.Сибири. - Иркутск, 1974. - С.152-154.

3. Ескин А. С. и др. Корреляция эндогенных процессов в метаморфических комплексах докембрия Прибайкалья. - Новосибирск: Наука, 1979. -118с.

4. Кочнев А.П., Гончар Г.А., Фокина Н.С., Хабибулин А., Медведева А.В. Деформационные шкалы опорных участков ольхонского комплекса Западного Прибайкалья //Геофизика на пороге третьего тысячелетия. Труды второй Байкальской молодежной школы-семинара. - Иркутск: ИрГТУ, 2001. - С.95-105.

5. Кочнев А.П., Н.Б.Санина, Л.А.Филиппова, В.В.Шульга Геолого-геохимические особенности Холбинского мигматито-гнейсового массива (Приоль-хонье, Западное Прибайкалье) //Известия Сиб. отдел. Секции наук о Земле РАЕН. Геология, поиски и разведка месторождений рудных полезных ископаемых. Вып. 2(28). - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2005. - С. 100-111.

6. Куклей Л.Н. Докембрий Западного Прибайкалья. - М., 1985. - 189 с.

7. Матвеева С. С. Закономерности изменения состава пироксенов и гранатов в процессе гранитизации пород //Геол. ме-таморф. комплексов. - Свердловск, 1979. -Вып.11. - С.73-83.

8. Миловский А.В., Матвеева С.С., Леоненко Е. И. Гранитизация горных пород //М.: Изд-во Московского университета, 1985. - 213 с.

9. Макрыгина В.А., Петрова З.И Геохимия мигматитов и гранитоидов Приольхонья и о-ва Ольхон (Западное Прибайкалье) //Геохимия. - 1996. - №7. - С. 637-649.

10. Павловский Е.В. Ескин А.С. Особенности состава и структуры архея При-

байкалья //Тр. ГИН АН СССР. - М., 1964. - Вып.110. - 126 с.

11. Петрова З.И., Левицкий В.И. Петрология и геохимия гранулитовых комплексов Прибайкалья. - Новосибирск: Наука, 1984. - 201 с.

12. Федоровский В.С. Купольный тектогенез в коллизионной системе кале-донид Западного Прибайкалья // Геотектоника. - 1997. - №6. - С.56-71.

13. Шульга В В., Кочнев А.П. Степень мигматизации пород ольхонской серии и ее отражение в физических полях (Приольхонье, Чернорудский полигон) //Материалы ХХ1 Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика». - Иркутск: ИЗК СО РАН, 2005. - С.73-75.

15. Шульга В.В. Шидинская зона мигматизации //Вестник ИрГТУ. - 2006. -№2(26). - С.19-20.

Иркутский государственный технический университет

Рецензент А.С.Мехоношин