22.03.2021

Метагенез и начальный метаморфизм вулканитов древних щитов


Предмет настоящей работы — оценка условий накопления начального преобразования вулканитов древних щитов и возможности их сопоставления с современными аналогами. Работа выполнена в Отделе палеовулканологии Института литосферы АН России в рамках исследований по проблеме осадочно-вулканогенного литогенеза докембрия, разработанной академиком А. В. Сидоренко.

Альбитизированные породы с хорошо выраженной подушечной отдельностью достаточно известны в пределах зеленокаменных систем большинства древних щитов. Подобные однородные низкотемпературные минеральные ассоциации малых давлений нередко не несут следов последующих преобразований и поэтому являются важнейшим геологическим документом, характеризующим условия накопления и начального метаморфизма древнейших вулканогенно-осадочных пород. Несколько реже они встречаются в областях высокого метаморфизма, но и в этом случае сохраняют основные характерные черты, присущие подобным образованиям.

Среди наиболее древних из известных в настоящее время пород на Земле, широкой известностью пользуются амфиболиты, кварциты, полосчатые железистые кварциты, кислые вулканиты, карбонатиты и ультрамафиты западного побережья Гренландии. Их возраст около 3800 млн. лет. Большинство амфиболитов, имеющих, по всей вероятности, вулканическое происхождение, представлены здесь роговообманково-плагиоклазовыми породами с гранобластовыми структурами массивного сложения, обнаруживающими плохо выраженную прерывистую расслоенность. В местах, где они наименее деформированы, в них наблюдаются реликтовые текстуры подушечных лав и агломератов. При этом нередко удается проследить все стадии переходов от характерного строения подушечных лав до не менее типичных структур и текстур амфиболитов. He вызывает сомнения, что большая часть этих пород формировалась по основным вулканитам типа базальтов, изливавшихся в подводной обстановке.

На рис. 1 приводится схематический разрез через архейские подушечные лавы Канады (I), Карелии (III) и современные подушечные лавы Срединно-Атлантического хребта (II). Все они имеют относительно близкие размеры и сопоставимое строение. Современные подушечные лавы отчетливо подразделяются на три концентрические зоны, черты которых прослеживаются и в их архейских аналогах: корка закаливания, зона неполной кристаллизации и полнокристаллическое ядро. Толщина первых двух зон — общая для всех приведенных случаев и приблизительно равна соответственно 1,5—2 и 1—1,5 см.

В центральных частях собственно зеленокаменных систем подобные реликтовые образования не представляют особой редкости. Первичный основной плагиоклаз этих пород замещен альбитом с образованием псевдоморфоз и незначительной примесью водных силикатов и кальцита, а темноцветные минералы — хлоритом. Ca и К частично вынесены из породы, и метаморфизм имеет сугубо натровую специализацию.

В целом характер такого начального метаморфизма или метагенеза, вероятно, немногим отличался от параметров преобразования вулканических пород в процессе спилитизации на глубинах менее 1 км и лишь позднее, в областях, затронутых процессами последующей тектонической перестройки, в той или иной мере эволюционировал в сторону усложнения и интенсификации термодинамического режима.

В дальнейшем базальтовые подушечные лавы в общем случае незначительной гетерогенности, но различной структуры, оказавшись погребенными потоками расплава на глубинах уже более 1 км, под совместным воздействием температуры, давления и флюида формировали в целом близкие парагенезисы фации зеленых сланцев.

Сохранившееся стекло и криптокристаллическая часть подушечки полностью замещались хлоритом с незначительными добавлениями эпидота и альбита, а минералы ядра (оливин, Са-плагиоклаз, авгит, железная руда) формировали более сложные ассоциации, состоящие из хлорита—альбита—актинолита—сфена. Образовавшиеся при небольшом уменьшении объема трещины заполнялись кварцем, хлоритом, эпидотом, сфеном, а в отдельных случаях и тальком. Необходимые для подобного преобразования значения температуры (порядка 200—250 °С) и давления (1—3 кбар) могли быть достигнуты уже на глубинах 1,5—2 км.

Наши наблюдения и расчеты наравне с анализом литературных данных приводят к выводу, что собственно зеленокаменные комплексы, особенно их нижние части, как правило, метаморфизованы в сравнительно узком интервале термодинамических параметров: Т = 300—500 °С; P=1—3 кбар; РН2О и PСО2 — от первых сотен бар до 1500—1600 бар и PО2 около 10в-15 бар и приближаются к океаническому типу эволюции мантийного субстрата с относительно хорошей сохранностью ювенильных флюидов.


Элементы, не вошедшие в состав новообразованных минералов, мигрировали в пределах «подушки», что приводило в ряде случаев к некоторому увеличению у ее поверхности содержания Fe и Mg, реже Ca при соответствующем снижении содержания щелочей и Si (табл. 1, рис. 2). В свою очередь, изменение валового химического состава по разрезу «подушки» может приводить к вариациям в составе отдельных минералов, общих для двух и более зон, что наиболее отчетливо прослеживается на примере эпидота, железистость которого снижается по направлению к центру «подушки» (табл. 2).

Значение метаморфизма древних базальтоидов для процессов формирования колчеданных месторождений было показано ранее. Следует лишь, пожалуй, еще раз подчеркнуть значение того факта, что в геологической литературе до сих пор не известны достоверные случаи, когда глубокометаморфизованные породы предшествуют зеленокаменным комплексам. Но сами высокометаморфизованные породы нередко обнаруживают чрезвычайно низкие содержания калия и рубидия при высоком их отношении, возможно, унаследованные от вулканических ассоциаций, составляющих протооснову этих пород.

Логично предположить, что в наиболее общем случае области распространения высокометаморфизованных пород, отвечающих по составу типичным зеленокаменным комплексам, еще длительное время оставались активными после того, как последние были стабилизированы, что и нашло свое выражение в чрезвычайно высоком уровне их метаморфизма. Такое допущение в наиболее законченной форме соответствует представлению о зеленокаменных системах как о реликтах областей своеобразного тектонического режима, представляющих наравне с гранулито-гнейсовыми комплексами производные двух основных типов эволюции земной коры, существовавших в архее до рубежа примерно 2,5 млрд. лет назад и обусловивших преобразование океанической коры в сиалический щит. Кроме того, оно лучше, чем любое другое, подтверждается данными радиологических определений возраста.



Полученные результаты позволяют сделать вывод, что начальный метаморфизм архейских подушечных лав принципиально не отличался от условий преобразования основных вулканитов современных океанических бассейнов.

С другой стороны, характер взаимоотношений зеленокаменных и гранулитовых систем позволяет предположить, что низкотемпературный метаморфизм повсеместно предшествовал усложнению и интенсификации термодинамического режима, приведшему к формированию глубокометаморфизованных комплексов фундамента древних платформ.





Яндекс.Метрика