В геологической
истории Земли значительное место занимают периоды, в течение которых происходило
формирование большой группы пород, получивших название метаморфических.
Познание условий их образования это то окошко, через которое можно заглянуть
в далекие эпохи ранней истории Земли. Ниже приводятся сведения о петрологии
метаморфических пород в соответствии с последними взглядами на регионально-геологическое
и тектоническое районирование Востока Азии, которых придерживается большинство
геологов ДВГИ.
Метаморфические
породы слагают в Приморском крае единую тектоническую структуру, называемую
Ханкайской аккреционной системой (массивом). Расположена она в западной
части края, частично - в Китае, объединяет ряд блоков докембрийских и раннепалеозойских,
кристаллических пород в более молодых складчатых сооружениях Сихотэ-Алинской
- на востоке, и Лаоелин-Гродековской - на западе и, в свою очередь, наряду
с Хингано-Буреинским и Цзямусским средиными массивами является частью древнего
Маньчжурского выступа.
Ханкайская аккреционная система
Система состоит
из четырех террейнов разной геодинамической природы: Матвеевско-Нахимовского
(1), Вознесенского (3), Спасского (2) и Сергеевского (4) (Рис.1).
Наиболее древние высокометаморфизованные породы обнажаются в северной части
Ханкайской аккреционной системы. террейнов. Далее террейны описаны в порядке
от древних к молодым (стратифицированных образований - снизу вверх), а
географически - с севера на юг.
По каждому террейну
дано краткое описание, содержащее информацию по следующим параметрам: 1
- общая характеристика террейна, 2 - геологическое строение и возраст составляющих
его подразделений (с учетом их происхождения: пара- и ортометаморфиты -
метаморфические породы, происходящие соответстенно из осадочных и магматических
образований), 3 - условия метаморфизма, 4 - первичная природа и состав
метаморфитов.
Матвеевско-Нахимовский террейн разделяется
на три субтеррейна: Матвеевский (1-1), Нахимовский (1-2) и Кабаргинский
(1-3). Северо-западной и южной границами террейна являются разломы, а северо-восточное
и юго-восточное его ограничения скрыты перекрывающим комплексом.
Параметаморфиты
Матвеевский субтеррейн
сложен верхнеархейскими (?) -нижнепротерозойскими образованиями, объединенными
в иманскую серию (здесь и далее названия геологических объектов происходят
от названий населенных пунктов или других географических объектов, где
изучен типичный стратиграфический или магматический комплекс), и состоит
из трех свит: ружинской, матвеевской и тургеневской.
Ружинская свита
(1000 м) сложена обнажающимися в ядрах антиклинальных структур субширотного
простирания мраморами, часто графитсодержащими, переслаивающимися с различными
сланцами и гнейсами: биотитовыми, гранат-биотитовыми, кварц-плагиоклаз-диопсидовыми,
кварц-диопсидовыми..
Матвеевская свита
(3000 м) залегает согласно на ружинской. Свите свойственно широкое развитие
высокоглиноземистых сланцев, гнейсов и различных кварцитов, которые, переслаиваясь,
образуют пачки мощностью до нескольких сотен метров. Среди высокоглиноземистых
сланцев и гнейсов распространены силлиманит-кордиерит-гранатовые, кордиерит-биотит-гранатовые,
силлиманит-биотитовые и др. Кварциты образуют линзы и прослои мощностью
до первых десятков метров. По второстепенным минералам выделяются биотитовые,
гранатовые, кордиеритовые, графитовые, силлиманитовые, турмалиновые, гиперстен-магнетитовые
и фаялитовые кварциты. В тесной ассоциации с высокоглиноземистыми сланцами
и кварцитами находятся гиперстеновые плагиогнейсы - эндербиты, образующие
прослои мощностью от нескольких десятков см до 100-200 м. Графитовые сланцы
и гнейсы обычно приурочены к пачкам высокоглиноземистых пород, содержащих
горизонты мраморов и диопсидовых кристаллических сланцев. Выделяются кварц-полевошпат-графитовые,
биотит-графитовые и другие сланцы и гнейсы..
Тургеневская
свита (около 4000 м) делится на две подсвиты: нижнюю - карбонатно-сланцевую
(биотитовые, амфибол- биотитовые гнейсы, сланцы и мигматиты с прослоями
и линзами графит- и диопсид-содержащих мраморов и амфиболитов) и верхнюю
- сланцевую (мигматизированные биотитовые сланцы и гнейсы, среди которых
в немного силлиманит-биотитовых и гранат-биотитовых сланцев и редких маломощных
линз мраморов).
Нахимовский субтеррейн
сложен нижнепротерозойскими образованиями Уссурийской серии. В составе
серии выделяется нахимовская и татьяновская свиты.
Нахимовская свита
(не менее 1000 м) сложена, в основном, биотитовыми и амфибол-биотитовыми
сланцами и гнейсами, местами интенсивно мигматизированными. Менее распространены
силлиманит-биотитовые и другие сланцы. Встречаются маломощные прослои амфиболитов,
а в нижней части разреза - и мраморы. Свита обнажается на возвышенностях,
выступающих из-под мощного покрова рыхлых отложений кайнозоя. Rb-Sr возраст
ее 1517 млн.лет.
Татьяновская
свита (около 2200 м) залегает согласно на нахимовской, составляя с ней
единый метаморфический комплекс. Она состоит, в основном, из переслаивающихся
биотитовых и диопсидовых сланцев, а средняя ее часть графитоносна.
Кабаргинский
субтеррейн представляет собой широтную полосу шириной 10- 25 км, где обнажены
породы верхнего протерозоя и нижнего палеозоя. Верхнепротерозойские образования
выделены под названием лесозаводской серии, состоящей из спасской, митрофановской,
лысогорской и кабаргинской свит.
Спасская свита
(около 700 м) сложена переслаиващимися биотитовыми, биотит- мусковитовыми
и мусковитовыми сланцами с редкими горизонтами кварцитов. Митрофановская
свита (600-700 м) представлена переслаиванием графитовых, мусковитовых
и серицит-хлоритовых сланцев. Rb-Sr возраст гранитов, прорывающих сланцы
митрофановской свиты - 984 млн. лет, что позволяет отнести митрофановскую
свиту к верхнему протерозою. Лысогорская свита (300-500 м) залегает согласно
на спасской и представлена мраморизованными известняками. Кабаргинская
свита (около 1200 м) сложена филлитами и песчаниками, серицитовыми, хлорит-серицитовымии
и кварц-серицитовыми сланцами.
Смольнинская
свита (500 м.) сложена доломитами и известняками c прослоями кремнисто-глинистых
пород.
Рудоносная свита
(20-480 м) подразделяется на три горизонта. Подрудный горизонт (80 м) сложен
глинистыми и графитистыми сланцами, рудный (10-100 м) - джеспилитами, железо-марганцевыми,
марганцевыми, фосфорито-кремнистыми руд и безрудными кварцитами, а надрудный
(10-300 м.) - глинистыми сланцами с прослоями доломитов и известняков.
По аналогии с фаунистически датированными отложениями хр. Малый Хинган,
рудоносная свита отнесена к нижнему кембрию.
Перечисленные
свиты смяты в систему узких, тесно сжатых складок, преимущественно широтного,
реже северо-западного и северо-восточного простирания.
Ортометаморфиты
Выделяется два
комплекса - раннепротерозойский и позднепротерозойский.
Раннепротерозойский интрузивный
комплекс представлен метагабброидами, метадиоритами, гнейсогранитами и
анатектическими гранитами.
Метадиориты (эндербиты)
образуют послойные тела, реже довольно крупные штоки. Состоят они из плагиоклаза,
гиперстена и моноклинного пироксена с примесью кварца и вторичного биотита.
Анатектические граниты встречаются в зонах гранитизации и мигматизации
Матвеевского субтеррйна, где образуют мелкие амебообразные тела. Обычно
они содержат останцы вмещающих пород и имеют пестрый петрохимический состав.
Во вмещающих эти граниты метапелитах содержатся биотит и гранат. Радиогеохронологический
возраста нижнепротерозойских гранитоидных образований основан лишь на одной
цифре -1630 млн. лет (K-Ar метод).
Позднепротерозойский
интрузивный комплекс представлен мусковитовыми, двуслюдяными и турмалиновыми
гранитами, а также пегматитами, которые встречаются в виде небольших жил
в зонах мигматизации. Среди пегматитов выделяются простые кварц-полевошпатовые
и сложнозамещенные редкометалльные. Мусковитовые и двуслюдяные граниты
имеют изотопные датировки до 984 млн. лет (Rb-Sr метод). U-Pb изохронная
датировка биотитовых гранитов дает 897-72 млн. лет.
Условия метаморфизма
Метаморфический
комплекс Матвеевско-Нахимовского террейна полиметаморфический. Первый этап
метаморфизма соответствует раннему протерозою, второй - позднему протерозою.
Первый (ранний) этап метаморфизма
широкозонален, и его метаморфические образования относятся к двум температурным
фациям - амфиболитовой и гранулитовой. Наиболее распространены образования
амфиболитовой фации, тогда как минеральные ассоциации, отвечающие гранулитовой
фации, образуют отдельные изометричные ореолы размером до 10-12 км в поперечнике.
Гранулитовая фация представлена только своей наиболее низкотемпературной
- гранат-кордиерит-ортоклазовой субфацией. Среди высокоглиноземистых, бедных
кальцием, пород этой субфации установлены парагенезисы двух стадий метаморфизма,
различающиеся минеральными ассоциациями. Среди парагенезисов ранней стадии
установлены следующие: гранат (Gr), кордиерит (Cor), ортоклаз (Or), кварц
(Q), плагиоклаз (Pl); Gr, Cor, силлиманит (Sill), Or, Pl, Q; Gr+Cor, биотит
(Bi), Or, Pl, Q. Среди наложенных парагенезисов второго этапа метаморфизма
установлены Gr, Bi, Pl и Q; Gr, Bi, Sill, Or и Q. Гранаты ранней стадии
метаморфизма обладают регрессивной зональностью, причем магнезиальность
в ядрах зерен составляет 18-26%, а в краевых частях снижается до 9-10%.
Зерна гранатов второй генерации дендритоподобные и вытянуты вдоль сланцеватости.
Они почти не зональны, магнезиальность их варьирует в пределах 11-15% и
соответствует краевым зонам гранатов первого этапа. Установлено также две
генерации биотита - первичный, титанистый (до 4,2 вес.% TiO2) c магнезиальностью
44-45% и вторичный (TiO2 0,2-1,7%) и магнезиальностью 40-65%. Эти минералы
второй генерации местами сопровождаются силлиманитом-фибролитом. В породах
гранат-кордиеритовой субфации наиболее магнезиальный гранат (магнезиальность
26%) ассоциациируется с кордиеритом (магнезиальность 65%) и силлиманитом.
По минералогическим
данным гранулитовый метаморфизм нижнепротерозойских толщ Ханкайского массива
происходил при давлениях 5,6-7,4 кбар, температурах 750-8300 С, при парциальных
давлениях СО2 1,2-1,7 кбар и О2 - 10-14-10-11 кбар. Глубина формирования
древнейших метаморфических пород Ханкайской аккреционной системы охарактеризован
как переходный от глубинного (сравнительно с Алданским и Сино-Корейским
щитами) к гипабиссальному. Гранулиты являются прототипом выделенной ханкайской
фации глубинности - наименее глубинной из гранулитовых ассоциаций.
Известны требующие
подтверждения факты, позволяющие сопоставить ханкайские гранулиты с гранулитами
сутамского уровня глубинности Алданского щита: установлены газово-жидкие
углекислотные включения, образовавшиеся при температуре 950-1000о
С и давлении 9,3 кбар; микрозондовый анализ гранатов фиксирует равновесные
реликтовые участки, образовавшиеся при температуре 900оС
и давлении 9 кбар.
В современном
эрозионном срезе Ханкайского массива устанавливаются широкие зоны амфиболитовой
фации, окаймляющие меньшие ореолы гранулитовой фации, соответствующие температурам
метаморфизма 680- 790о С.
Второй (поздний) этап метаморфизма
связан со становлением верхнепротерозойского комплекса. Метаморфизм
его зонален и произошел в условиях от зеленосланцевой до эпидот-амфиболитовой,
а местами и амфиболитовой фаций. Наиболее обширные ореолы (до 20-30 км)
образует зеленосланцевая фация, ширина эпидот-амфиболитовой фации несколько
уже - до 5-10 км, а амфиболитовая фация ограничена узкими ореолами, обычно
тяготеющими к интрузиям гранитоидов. Такие ореолы отмечаются в пределах
Кабаргинского субтеррейна.
В Кабаргинском субтеррейне метаморфизм
контактовый и связан с гранитоидами. Наиболее обширные его ореолы связаны
с верхнерифейским магматизмом, и они могут быть отнесены к контактово-региональным
образованиям. Особенностю гранитоидов является, очевидно, их обогащенность
метаморфизующими растворами, воздействием которых обусловлено появление
обширных ореолов контактово метаморфизованных пород. Особенно интенсивно
воздействие этих растворов на вмещающие породы проявилось вокруг полей
пегматитов. Контактово-метаморфические
изменения вокруг палеозойских гранитоидов более локальные.
В Спасском
террейне также развиты пара- и метаморфические породы
Параметаморфиты
Этот тип
пород представлен тремя аллохтонными ассоциациями: 1) песчано-сланцевой
толщей,
2) прохоровской свитой, 3) дмитриевской,
меркушевской и медвежинской свитами. В третьей ассоциации выделяются и
кембрийские офиолиты. Контакты между различными ассоциациями тектонические.
Песчано-сланцевая
толща по находкам наиболее древних томмотских археоциат обычно помещается
в основании стратиграфического разреза. Прохоровская свита сложена известняками,
в средней части разреза - кремнисто-глинистыми и кремнистыми сланцами.
Возраст по археоциатам атдабанский. Дмитриевская свита сложена внизу известняками,
а вверху известняки переслаиваются с глинистыми сланцами. Возраст известняков
по археоциатам - ботомский. Меркушевская свита сложена конгломератами,
среди галек которых преобладают известняки дмитриевской свиты (90%), меньше
известково-кремнистых пород, песчаников и алевролитов. В меркушевской свите
фауны не обнаружено, но она считается фациальным аналогом терригенной медвежинской
свиты возраст которой, определен по трилобитам, как ранне-среднекембрийский.
Офиолитовый комплекс,
входящий в третью ассоциацию, пространственно ассоциируется с карбонатными
породами дмитриевской свиты. К нему относится толща основных вулканитов
и вулканомиктовых пород с прослоями глинистых известняков и серпентинитовый
меланж с блоками габброидов и габбро-диабазов и апогарцбургитовых серпентинитов
с залежами тальк-магнезитовых пород.
Ранне-сраднекембрийские
породные ассоциации образуют блоки и пластины, вытянутые в северо-западном
направлении и ограниченные разломами, часто надвигами. В блоках наблюдаются
как участки развития мелких, часто опрокинутых на юго-запад, складок, так
и относительно пологое залегание пород с углами падения до 30-40о. Во впадине,
сложенной силурийскими отложениями, складчатые структуры более простые
с углами падения на крыльях 30-50о.
Здесь отмечаются единичные, небольшие тела гранитоидов внутриплитного происхождения.
Ортометаморфиты
Ортометаморфиты
- это порфировидные лейкократовые граниты и гранит-порфиры, пространственно
и генетически связанные с одновозрастными вулканитами. В них развиты альбитизация
и грейзенизация. Абсолютный возраст гранитов до 280 млн. лет (K-Ar метод).
Условия метаморфизма, ввиду их сходства,
будут охарактеризованы при описании следующего террейна.
Вознесенский
террейн большей частью перекрыт кайнозойскими отложениями и обнажен на
юго-западе Ханкайской аккреционной системы. Его западная меридиональная
граница предполагается вдоль тектонической линии, отделяющей область развития
коллизионных гродековских гранитов от расположенного западнее Лаоелин-Гродековского
террейна. Эта линия рпедставляет собой, по-видимому, надвиг.
Параметаморфиты
Среди этих пород
преобладают терригенно-карбонатные, и с запада на восток выделяется два
их фациальных типа.
Первый фациальный
тип - свиты: насыровская и лузановская (венд или нижний кембрий), дальзаводская,
первомайская и березянская (нижний кембрий). Насыровская свита (более 1000
м.) сложена пестроцветными песчаниками, кварц-серицит-гематитовыми и серицитовыми
сланцами и шунгитами. Дальзаводская свита (более 600 м.) образована песчаниками
и алевролитами с прослоями известняков. Первомайская свита (500-600 м.)
сложена известняками и доломитами. Березянская свита (около 1000 м.) представлена
чередованием алевролитов и песчаников.
Второй фациальный
тип представлен отложениями нижнего кембрия, сложенными преимущественно
известняками с прослоями шунгитовых и кремнистых сланцев, объединенных
в свиты: новоярославскую (до 900 м.) и волкушинскую (450-850 м), на которых
с постепенным переходом залегают терригенные породы коваленковской свиты
(до 700 м.).
Стратифицированные
комплексы террейна смяты в систему тесно сжатых складок северо-западного
простирания, часто опрокинутых на северо-восток.
Ортометаморфиты
Эта группа пород
представлена габброидами с раннекембрийскими изотопными датировками и ордовикскими
Вознесенскими гранитами. Эти граниты прорывают и метаморфизуют нижнекембрийские
толщи, образуя трещинные интрузии, сложенные двумя разностями: биотитовыми
гранитами и аляскитовыми лейкократовыми гранитами; последние отнесены к
гранитам литий-фтористого типа. Гранитам свойственна альбитизация и грейзенизация
нескольких этапов. Их изотопная датировка - 450 млн. лет (Rb-Sr метод).
Вдоль западной окраины Вознесенского террейна выделяется более молодой,
силурийский, годековский гранитный комплекс, который образует непрерывную
цепь батолитоподобных массивов. Среди гранитов наблюдаются многочисленные
блоки-останцы древних пород - остатков субстрата, контакты гранитов с которыми
постепенные. Граниты преимущественно среднезернистые биотитовые, роговообманково-биотитовые.
На общем фоне среднезернистых гранитов выделяются тела мелкозернистых,
аплитовидных, порфировиднных гранитов различной формы и размеров. В целом,
для гранитов характерно широкое проявление ассимиляции и контаминации.
Изотопные датировки гранитоидов - 403-411 млн. лет (Rb-Sr метод).
Условия метаморфизма
Породы Спасского
и Вознесенского террейнов метаморфизованы в условиях зеленосланцевой фации
метаморфизма. Наиболее сильно метаморфизованные части соответствуют самым
низкотемпературным субфациям кварц-мусковитовой фации с минеральными парагенезисами
биотит -мусковит-графит в разных соотношениях. Слабо метаморфизованные
породы весьма однообразны и соответствуют фации филлитов и филлитовых сланев
с минеральными порагенезисами хлорит-серицит-кварц, местами углистый или
графитовый материал.
Сергеевский террейн
сложен преимущественно одноименными метагабброидами. Менее распространены
прорывающие их раннеордовикские и позднепротерозойские гранитоиды.
Параметаморфиты
К параметаморфитам,
составляющим основной объем фундамента древнего метаморфического комплекса,
отнесены раннепротерозойские породы, которые встречаются в виде блоков-отторженцев
и ксенолитов различных размеров в габброидах и гранитах. Они состоят из
биотитовых сланцев, гнейсов и амфиболитов, в том числе гранатсодержащих.
Подчиненную роль, как исходные породы, играли мраморы и кальцифиры, кварциты
и высокоглиноземистые сланцы: биотит-гранатовые, биотит-силлиманитовые
и гранат-кордиеритовые. Этот метаморфический комплекс выделен под названием
Авдокимовского. По изотопным датировкам его возраст может быть определен
как раннепротерозойский (2471 млн.лет, Rb-Sr метод).
Ортометаморфиты
К этим породам
относятся метагабброиды, которые первоначально педставляли собой, вероятно,
крупные тела (или тело) дифференцированные от меланократовых габбро до
плагиогранитов. Расслоенность их варьировала от грубой (десятки метров)
до тонкой полосчатости. Жильная фация представлена горнблендитами и плагиогранитами.
Условия метаморфизма
В позднем протерозое
габброиды были подвергнуты процессам мигматизации и калиевому метасоматозу.
Породы метаморфизованы в условиях эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой
фаций. Огнейсование и степень метаморфизма проявлены неравномерно. Наряду
с участками, где метаморфическая перекристаллизация проявлена интенсивно,
наблюдаются блоки с относительно массивной текстурой и сохранившимися реликтами
магматических минералов. В фанерозое габброиды были существенно изменены:
раздроблены на ряд блоков и пластин, а в ряде случаев перемещены с мест
первоначального залегания. Основными типами габброидов являются габбро-амфиболиты,
габбро-гнейсы, габбро-диорито-гнейсы и диорито-гнейсы. Возраст Сергеевских
габброидов дискуссионен. Их Rb-Sr изохронная датировка составляет 2106
млн. лет. В то же время U-Pb возраст цирконов из габбро-гнейсов
и диорито-гнейсов соответственно 528+-3 и 504+-2.6 млн.лет. Позднепротерозойские
биотит-мусковитовые тафуинские граниты многофазны и сопровождаются жильной
серией аплитов и пегматитов. Они прорывают и мигматизируют Сергеевские
габброиды и содержат ксенолиты метаморфических пород Авдокимовского комплекса.
Rb-Sr изохронная датировка гранитов 849+_26 млн.лет. В Сергеевском террейне
распространены также раннеордовикские таудеминские биотитовые граниты.
По цирконам из таудеминских гранитов U-Pb метод дает возраст 493+_12 млн.лет.
Эти цирконы содержат реликтовые ядра с возрастом 1742+_5 млн. лет, которые
интерпретируются как ранние цирконы - реститы раннепротерозойского фундамента
Сергеевского террейна. Этот факт согласуется с имеющимися изотопными раннепротерозойскими
Rb-Sr датировками по Авдокимовскомум метаморфическому комплексу.
Первичная природа и состав
метапород
Исходный литологический
состав метаморфических пород реставрируется путем применения различных
методов: петрографических, графических (используются петрохимические диаграммы),
дискриминантных функций, исследования закономерностей распределения редких,
редкоземельных и рассеянных элементов и изотопов и др.
Исследования
позволяют заключить, что параметаморфиты, преобладающие в Спасском террейне
среднего уровня разреза, соответствовали терригенно-осадочным породам,
а в Матвеевско-Нахимовском и Вознесенском террейнах нижнего и верхнего
уровня разреза - терригенно-карбонатным. Ортометаморфиты отмечены в виде
маломощных прослоев амфиболитов в стратифицированных образованиях Матвеевско-Нахимовского
и Спасского террейнов, а в разрезе метапород Сергеевского террейна занимают
главенствующее место.
С.Н. ЛАВРИК, н. с., лаборатория
метаморфических и метасоматических формаций ДВГИ
ДВО РАН ; М.А. МИШКИН, д.г.-м.н.,
лаборатория метаморфических и метасоматических формаций ДВГИ
ДВО РАН
