Геохимия тоналит-трондьемитовых гранитоидных серий Среднеприднепровского и Приазовского мегаблоков УЩ
, ,
1 – ИГМР им. НАН Украины, г. Киев, пр. Палладина, 34
Изучение состава тоналит-трондьемитовых гранитов (ТТГ), их генезиса и тектонических обстановок формирования имеет важное значение для реконструкции процессов образования ранней коры УЩ. Предполагается, что ведущим процессом образования ТТГ было дегидратационное плавление метабазитов в результате субдукции или путем плавления метабазитов в нижней коре, связанного с подъемом мантийных плюмов или андерлейтингом расплавов.
Архейской ТТГ серией сложена преобладающая площадь Среднеприднепровского и западная часть Приазовского мегаблоков. На Среднеприднепровском мегаблоке распространены мезоархейские ТТГ (3,2-2,95 млрд лет), а на Приазовском – эо-, палео - (3,67-3,5 млрд лет) и мезоархейские (3,2-2,95 млрд лет) [6]. Согласно результатам предшествующих исследований [2], зеленокаменные структуры (ЗС) Среднеприднепровского мегаблока формировались в геодинамической обстановке, что соответствует океаническим или континентальным плато, а на Западноприазовском блоке - как проторифтогенные структуры на палеоархейской коре [1] в результате подъема Курско-Приднепровского плюма в мезоархее. На многих участках палео - и мезоархейские ТТГ претерпели дислокационные преобразования в неоархее и палеопротерозое. К последним относятся гнейсы базавлуческой толщи аульской серии (3,2-2,93 млрд лет) и кайинкулакской толщи западноприазовской серии (3,12-3,01 млрд лет).
Западноприазовский блок. В геодинамическом плане Западноприазовский блок, к которому относится и Орехово-Павлоградская структура, рассматриваются и как Приазовский гранулит-гнейсовый коллизионный пояс. Породами мезоархейской ТТГ серии сложены гранитно-купольные структуры, к которым приурочены мезоархейские зеленокаменные пояса (3,2-3,0 млрд лет). Высокометаморфизованные комплексы пород сохранились в межкупольних пространствах, среди которых выявлены тоналитовые гнейсы палеоархейского возраста (3,56 млрд лет).
Палеоархейские ТТГ (3,5-3,56 млрд лет)
Тоналиты Васильковского участка (3,5 млрд лет; карьер в урочище Белая Скала, пр. 99-163; SiO2 - 66,76; Al2O3 - 14,85; Na2O+K2O = 6,6 %; Na2O/K2O = 2,47, Mg# = 41, где Mg# = Mg2+/(Fe2++Mg2+)) имеют низкое содержание Rb (51), высокое - Sr (330 ppm). Характерна низкая концентрация высокозарядных (Y - 12, Nb - 11, Yb - 0,8 ppm) и переходных элементов (Cr - 42, Ni - 8 ppm). График распределения РЗЭ сильно дифференцированный - (La/Yb)N = 64,49, при YbN = 4,7. Выделяются отрицательные аномалии Nb, Sr, Ti, что указывают на фракционирование плагиоклаза и рутила в магматическом источнике. TNd(DM) = 3,6 млрд лет; εNd(3,6 млрд лет) = -0,2. Таким образом, тоналиты могли образоваться при частичном плавлении метабазитов с реститом, содержащем гранат и амфибол.
Тоналитовые гнейсы Верхнетокмакского участка (3,56 млрд лет; обн. на р. Токмак в с. Верхний Токмак, пр. 10-318; SiO2 - 62,93-63,51; Al2O3 - 15,76-16,01; Na2O+K2O = 5,3-5,86 %; Na2O/K2O = 2,5-3,7, Mg# = 36-38) имеют низкое содержание Rb (25,9-29), Th (1,1-3,1) и высокое - Sr (299-315 ppm). Концентрация высокозарядных (Y - 20,7-30, Nb - 7,1-9,5; Yb - 1,9-3 ppm), переходных элементов: Cr - 14,6-21,3; Ni - 29-31,7 ppm. График распределения РЗЭ слабо дифференцированый - (La/Yb)N = 6,65, при YbN = 17,65. Наблюдается отрицательная аномалия Eu - Eu/Eu* = 0,63. Выделяются отрицательные аномалии Nb, Ti, Sr, Eu и положительная - Zr. По результатам Sm-Nd исследований их модельный возраст - TNd(DM) ≈ 3,5 млрд лет; а параметр εNd(Т) = +2,7. Протолит тоналитовых гнейсов мог образоваться при частичного плавлении нижней части утолщенной базитовой коры с реститом, содержащем клинопироксен, амфибол и плагиоклаз [7].
Мезоархейские ТТГ (3,0-2,92 млрд лет)
Тоналиты Гуляйпольского блока (3,0 млрд лет; скв. 792, пр. 99-289; SiO2 - 63,24, Na2O+K2O = 5,40 %; Na2O/K2O = 3,9; Mg# = 43,95) имеют низкое содержание Rb (30), умеренное Sr (331) и Ba (461 ppm). По содержанию высокозарядных (Y - 9,9; Nb - 5,1; Yb - 0,91 ppm) и переходных элементов (Cr - 37, Ni – 14 ppm) они близки к среднему составу тоналита [8]. График распределения РЗЭ дифференцированный – (La/Yb)N =12,8 при YbN = 5,4. Характерны oтрицательные аномалии Nb и Ti. Тоналиты выплавлялись из слабо деплетированного мантийного субстрата: εNd(T) = +0,6; TNdDM ≈ 3,1 млрд лет.
Трондьемиты (2,92 млрд лет; скв. 794, пр. 99-266, 99-277, SiO2 - 74,19-74,59; Na2O+K2O = 5,34-6,11 %; Na2O/K2O = 12,35-17, Mg# = 29-50) имеют низкое содержание Rb (8-8,9), высокое Sr (405-445) и Ba (294-560 ppm). Характерно низкое содержание высокозарядных (Y - 0,83-1,1; Nb <1, Yb - 0,096-0,097; Ta <0,1 ppm) и переходных (Ni - 1,8-4,3; Cr - 3,9-11 ppm) элементов. В трондьемитах высокое Sr/Y отношение (405-488). График распределения РЗЭ сильно дифференцированный - (La/Yb)N = 133,1; YbN = 5,4 с положительной аномалией Eu – Eu/Eu* = 5,7. Выделяются oтрицательные аномалии Nb, Ti и положительные - Sr, Eu. Трондьемиты выплавлялись из деплетированного мантийного субстрата: εNd(T) = +2,6; TNDDM≈ 2,92 млрд лет. Тоналиты и трондьемиты Гуляйпольского блока могли сформироваться в результате частичного плавления метабазитов с реститом, содержащем гранат и роговую обманку.
Биотитовые плагиограниты в обрамлении Сорокинской ЗС слагают небольшие интрузии (2,95 млрд лет; скв. 66-95, пр. 99-150; SiO2 - 69,78; Al2O3 - 13,04; Na2O+K2O = 5,30 %; Na2O/K2O = 3,82; Mg# = 27). На диаграмме Ab-An-Or они попадают в поле трондьемитов. Имеют низкое содержание Rb (53,7) и высокое - Sr (333,5), низкую концентрацию высокозарядных элементов (Y - 9,9; Nb - 7,8; Yb - 0,96 ppm) и переходных элементов (Cr - 26,8; Ni - 9,4 ppm). На спайдер-диаграмме выделяются отрицательные аномалии Nb, Ti и положительная Zr. График распределение РЗЭ сильно дифференцированный – (La/Yb)N=21,8 при YbN =5,65).
Гранодиориты Осипенковского массива (2,83 млрд лет, обн. на р. Берда, пр. 5286; SiO2 − 63,05; Na2O + K2O = 7,56 %, Mg#= 50) на спайдер-диаграмме имеют отрицательные аномалии Nb, Ti и положительные - Sr и Eu. График распределения РЗЭ сильно дифференцированный – (La/Yb)N = 22,22 при YbN = 4,29). Выделяется положительная аномалия Eu (Eu/Eu* = 1,26).
Биотитовые плагиограниты и гранодиориты Сорокинской структуры могли образоваться при частичном плавлении метабазитов с реститом, содержащем гранат и роговую обманку.
Среднеприднепровский мегаблок. Наиболее характерными типами доменов здесь являются зеленокаменные пояса и гранит-мигматитовые ареалы, включающие останцы гнейсов и амфиболитов. Плагиомигматиты антиклинорных структур относятся к днепропетровскому комплексу, а плагиогнейсы и амфиболиты – к базавлуческой толще аульской серии. В бортах зеленокаменных структур находятся интрузии плагиогранитоидов сурского комплекса двух интрузивных фаз - 3,15 и 2,95 млрд лет [6]. На рубеже 3,10-3,06 млрд лет сформировались Александровская и Софиевская расслоенные интрузии, что указывает на этап стабилизации кратона. Авторами [9] сделан вывод об отсутствии палеоархейской сиалической коры на Среднеприднепровском мегаблоке. Фундаментом для мезоархейских ЗС служила мощная мафитовая кора. Образование кислых магматических пород гнейсовых ареалов и зеленокаменных структур на ранних стадиях эволюции Среднеприднепровского кратона (3,2-3,1 млрд лет) происходило одновременно при частичном плавлении метабазитов в латерально совмещенных разноглубинных источниках - до 30 км и в интервале 40-60 км [5, 7, 9]. Менее изученными остаются ТТГ второй интрузивной фазы (3,03-2,95 млрд лет).
ТТГ второй интрузивной фазы (2,95-3,03 млрд лет)
Саксаганские плагиограниты (3,03 млрд. лет [4, 6], карьер Коломийцевский, пр. 86-3; SiO2 - 71,50; Al2O3 - 14,32; Na2O+K2O = 6,14 %; Na2O/K2O =3,3; Mg# = 45) имеют низкое содержание Rb (27,5) и умеренное Sr (185 ppm). Низкие концентрации высокозарядных (Y - 3,2; Nb - 4,49; Yb - 0,26 ppm) и переходных элементов (Cr - 6,51; Ni - 8,91 ppm). На спайдер-диаграмме выделяются отрицательные аномалии Nb, Sr и положительная - Zr. График распределения РЗЭ дифференцированый - (La/Yb)N = 64,56 при YbN = 1,53). Они могли образоваться при частичном плавлении метабазитов в равновесии с реститом, содержащем гранат и роговую обманку.
Биотитовые тоналиты (2,97 млрд лет [3, 6], карьер южнее с. Сурско-Литовского, пр. 96-4; SiO2 - 64,76; Al2O3 - 19,70; Na2O+K2O = 5,35 %; Na2O/K2O = 2,7; Mg# = 48,2). График распределения РЗЭ сильно дифференцированый - (Се/Yb)N = 17,7 при YbN = 3,4. Биотитовые тоналиты могли образоваться при частичном плавлении метабазитов с реститом, содержащем гранат и роговую обманку. Аналогичные данные получены авторами [9].
Биотитовые гнейсы Вольнянского участка (2,93 млрд лет, с. Левшино-Михайловка, обн. на правом берегу р. Вольнянка, пр. 6; SiO2 - 68,91; Al2O3 - 15,94; Na2O+K2O = 5,99 %; Na2O/K2O = 3,3; Mg# = 68) имеют низкое содержание Rb (52,6), умеренное - Sr (250), низкие концентрации высокозарядных (Y - 3,7; Nb - 4,8; Yb - 0,3) и переходных элементов (Cr - 12,3; Ni - 15,6 ppm). На спайдер-диаграмме проявлены отрицательные аномалии Nb, Ti и положительная - Zr. График распределения РЗЭ сильно дифференцированный - (La/Yb)N = 48,1 при YbN = 1,77. TNd(DM) ≈ 3,04 млрд лет, εNd(2,94 млрд лет) = +0,8. Протолит биотитовых гнейсов мог образоваться при частичном плавлении метабазитов в равновесии с реститом, содержащем гранат и роговую обманку. По геохимическим характеристикам они соответствуют гранитоидам ТТГ серии. Они были разгнейсованы при внедрении Мокромосковской интрузии гранитов.
Выводы. Породы ТТГ серии Приазовского и Среднеприднепровского мегаблоков формировались при подьеме мантийных плюмов в палео - и мезоархее. Палеоархейские (3,5 млрд лет) ТТГ Западноприазовского блока могли образоваться при частичном плавлении утолщенной коры базитового состава, а мезоархейские (3,2-2,92 млрд лет) - выплавлялись из подкоровых базитовых источников. На Среднеприднепровском кратоне увеличивается глубина магматических очагов ТТГ от ранней (3,2-3,1 млрд лет) к поздней (3,03-2,95 млрд лет) интрузивным фазам.
1. Артеменко соотношение мезоархейского зеленокаменного комплекса Сорокинской ЗС и гранулито-гнейсового фундамента Приазовского блока (Украинский щит) // Материалы Всероссийского совещания “Общие вопросы расчленения докембрия”, 13-17 июня, 2000 г., Апатиты. – С. 5-6.
2. , , Демедюк характеристика метабазитов коматиит-базальтовой ассоциации зеленокаменных структур Приазовского и Среднеприднепровского мегаблоков УЩ // Минерал. журн– Т. 31. - № 4. – С. 60-69.
3. , , та інш. Геологія та радіологічний вік тоналітів Сурського масиву (Середнє Придніпров’я) // Збірник наукових праць УкрДГРІ. - №С. 17-32.
4. , , та інш. Час формування гранітоїдів Саксаганського комплексу // Мінеральні ресурси України. – 2010. - № 1. – С. 21-25.
5. , , Бартницький Є. М. та інш. Генезис порід граніт-зеленокам’яних областей Українського щита за даними досліджень РЗЕ // Допов. АН УРСР. Сер. Б– № 7. - С. 95-99.
6. , Артеменко И. М., Пономаренко раннего докембрия Украинского щита (архей)”, монография. - Киев: Наук. думка, 2006. – 321 с.
7. , “Стадные батолиты” как индикаторы мощности раннеархейской коры океанического типа // ДАН СССРТ. 320. - № 5. - С. .
8. Martin H. The Archean grey gneisses and the genesis of continental crust / H Martin In: K. C Condie (Editor), Archean Crustal Evolution. ‑ Elsevier, Amsterdam. ‑ 1994. ‑ P. 205–259.
9. Samsonov A. V., Chernyshev I. V., Nutman A. P., Compston W. Evolutiion of the Archean Aulian gneiss complex, Middle Dnieper gneiss-greenstone terrain, Ukrainian Shield: SHRIMP U-Pb zircon evidence // Precambrian ResearchV. 78. - P. 65-78.
