Введение.
Актуальность
исследований. Находки стабильных форм коэсита,
алмаза и калийсодержащего клинопироксена в метаморфических породах принадлежат к числу наиболее
выдающихся открытий XX века. И если коэсит известен уже во многих эклогитовых провинциях
мира, то кристаллы алмаза достоверно установлены пока лишь в двух метаморфических комплексах
- Кокчетавском, Северный Казахстан (Sobolev, Shatsky, 1989, 1990) и в Дабешаньском, Восточный
Китай (Xu et al., 1992).
Начало изучению Кокчетавского комплекса и его высокобарных
пород (прежде всего эклогитов) было положено М.А.Абдулкабировой (1946). Она предположила,
что эклогиты имеют метаосадочную природу, но высказала идею о возможности находок в них
алмазов. В 1967 г. мелкие алмазы были обнаружены в "титано-циркониевых россыпях" (Шадрина,
1991) к северу от города Кокчетав, а в 1968 г. - микроалмазы найдены в протолочках
метаморфических пород зерендинской серии (Розен и др., 1972). Интенсивность научных исследований,
проводившихся ИГиГ СО АН СССР, ЦНИГРИ, КазИМС, Кокчетавской ГРЭ, возросла в 1978-1989 гг.
Одной
из наиболее острых была проблема первичного состава эклогитов Кокчетавского комплекса. Л.Л.Перчук
и др. (1969) доказали ортоприроду большинства из них. Это подтвердили последующие публикации
(Шацкий и др., 1993). Однако, в связи с находками ультравысокобарных ассоциаций, возникла
проблема происхождения расплавов, породивших эклогиты. До сих пор не снята с повестки дня
идея мантийно-магматической природы эклогитов (Ефимов, 1964; Добрецов и Соболев, 1970; Маракушев,
1993).
Наряду с геолого-поисковыми и съемочными работами и минералого-геохимическими
исследованиями достаточно детально изучалась геология Кокчетавского комплекса (Трусова 1956;
Ефимов, 1964; Розен, 1969, 1971; Добрецов и Соболев, 1970; Кушев и Виноградов, 1978; Удовкина
и др., 1978). В настоящее время показано, что высокобарные и ультравысокобарные породы в
этом регионе приурочены к единой зоне мегамеланжа (Dobrzhineckaya, et al., 1994).
В отличие от Кокчетавского, история исследования ультравысокобарных
комплексов Восточного Китая не столь длительна. Первые сведения о наличии в них коэсита
появились в 1989 г. (Wang et al., 1989; Zhang et al., 1990), а алмаза - чуть позднее (Xu
et al., 1992). Из названных публикаций следует, что при различии в возрасте, алмазоносные
комплексы Казахстана и Китая весьма сходны по минеральному и химическому составу. В соответствии
с принципом минеральных фаций это значит, что метаморфизм литологически однотипных пород
протекал при близких термодинамических параметрах. Более того, из известных в литературе
сведений следовало, что оба комплекса претерпели метаморфизм в близких геологических условиях.
Цель исследований. Провести петрологическое
сравнение Кокчетавского (Северный Казахстан) и Дабешаньского (Восточный Китай) метаморфических
комплексов. Оценить термодинамические параметры основных этапов их станоления и эволюции.
Научная новизна работы.
Разнообразными петрологическими методами
установлено:
1. Кокчетавский и Дабешаньский метаморфические
комплексы имеют сходное тектоническое строение, сложены однотипными породами и претерпели
близкую геологическую эволюцию. Установлено два основных этапа их формирования: магматический
(внедрение и кристаллизация мантийных расплавов) и последующий полистадийный метаморфический.
В обоих комплексах эти процессы протекали при близких термодинамических условиях.
2. Гигантозернистые гранат-калишпат-клинопироксено-вые
породы Кокчетавского комплекса содержат реликты калийсодержащего пироксена и имеют магматическое
происхождение. Кристаллизация магмы началась в глубокой мантии и завершилась в земной коре.
3. Эклогиты Кокчетавского комплекса,
окончательно метаморфизованные 530 млн. лет тому назад (Jagoutz et al., 1989) на глубине
~50 км, были подняты в среднюю часть земной коры со средней скоростью 62 мм/год. Это резко
ограничивает число геодинамических моделей, описывающих процесс аплифта высокобарных пород
Кокчетавского комплекса.
Основные защищаемые положения.
1. В истории становления Кокчетавского
и Дабешаньского алмазоносных метаморфических комплексов, имеющих сходное тектоническое строение
и сложенных литологически однотипными породами, петрологическими методами реконструируются
два основных этапа: магматический (внедрение и кристаллизация мантийных расплавов) и метаморфический
(регрессивный метаморфизм магматических пород; инверсионный метаморфизм в условиях амфиболитовой
и эклогитовой фаций; приповерхностный метаморфизм, связанный с внедрением гранитных интрузий
на завершающих стадиях становления комплексов). В обоих комплексах соответствующие процессы
контролировались схожими термодинамическими условиями.
2. Химический состав и зональность
калийсодержащих пироксенов из гранат-калишпат-клинопироксеновых пород Кокчетавского комплекса
свидетельствуют об их магматической природе. Причем калийсодержащий пироксен в них является
минералом ликвидуса, а калиеввый полевой шпат - продуктом перитектической кристаллизации
расплава на мантийных глубинах.
3. Эклогиты Кокчетавского комплекса,
метаморфизован-ные на глубине ~50 км, были подняты в среднюю часть земной коры со средней
скоростью 62 мм/год.
Практическая ценность работы
заключается в возможности использования ее результатов для выявления физико-химических условий
образования алмаза, обнаруженного в метаморфических комплексах.
Фактическая основа и методы
исследований. В
работе применялся комплекс петрологических методов, включающий исследования текстурно-структурных
особенностей пород, парагенетический анализ, анализ химической гетерогенности (зональности)
сосуществующих минералов на основании топохимического профилирования, минералогическую геоспидометрию,
минералогическую термобарометрию. Эти методы основанны на принципах локального термодинамического
равновесия (Коржинский, 1967) и фазового соответствия в минеральных системах (Л.Л.Перчук,
1970).
При выполнении исследований наряду с собственными материалами,
использованы коллекции образцов и шлифов, любезно предоставленные в наше распоряжение Л.Л.Перчуком,
Л.Ф.Добржинецкой, А.А.Маракушевым, В.С.Шацким, В.В.Ревердадто и Ю.А.Подкуйко, А.Окаем. Использованы
результаты геологического и структурно-геологического картирования О.М.Розена и Л.Ф.Добржинецкой.
Автором было изучено более 500 образцов пород из обоих комплексов, для 153 образцов было
выполнено более 3000 анализов минералов на электронном микроскопе CamScan с энерго-дисперсионным
анализатором Link.
Апробация работы. Результаты
исследований, положенные в основу диссертации, докладывались на Европейском геологическом
конгрессе в Страсбурге (23-27 марта 1997), на Международных конференциях студентов и аспирантов
по фундаментальным наукам (МГУ, 1995, 1996), а также на специальном семинаре, посвященном
протсхождению Кокчетавского алмазоносного комплекса (ИГЕМ, январь 1997).
По теме диссертации опубликовано 4 работы
(2 статьи и 2 тезиса докладов на международных конференциях).
Объем работы. Диссертация
состоит из 6 глав, введения и заключения, ее содержание изложено на 182 страницах текста,
который сопровождается 62 рисунками, 8 таблицами и списком литературы из 123 наименований.
Работа выполнена на кафедре петрологии геологического факультета
МГУ им. М.В.Ломоносова под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора
Л.Л.Перчука, которого автор считает своим учителем. В ходе работы проблемы, связанные с
геологией алмазоносных метаморфических комплексов и их ультравысокобарных минеральных ассоциаций,
а также методические аспекты обсуждались с А.А.Маракушевым, О.М.Розеном, В.С.Шацким, В.И.Фельдманом,
А.Л.Перчуком, Л.Ф.Добржинецкой, А.Окаем. Всем им автор выражает глубокую признательность
за ценные советы и замечания по существу работы.
Автор выражает особую благодарность
заведующму лабораторией локальных методов исследования вещества МГУ Л.Б.Грановскому и его
сотрудникам Н.Н.Коротаевой, Е.В.Гусевой, Н.Г.Зиновьевой и О.Б.Митрейкиной.
|