"Глиноземистые гнейсы" Кольской серии архея - результат гранитизации

В пределах Центрально-Кольского антиклинория глиноземистым гнейсам отводится место в верхней части разреза польской серии. Это волшпахская толща по Л.П. Бондаренко и В.Б. Дагелайскому. Согласно другим исследователям, глиноземистые гнейсы находятся на одном стратиграфическом уровне с основными кристаллосланцами, образуя с ними фациальные переходы. Вверх по разрезу роль глиноземистых гнейсов возрастает.

Большинство исследователей, начиная с А.А. Полканова, считают, что глиноземистые гнейсы образовались в результате метаморфизма осадков специфического состава. Согласно Л.П. Бондаренко и В.Б. Дагелайскому, это была глинистая толща с прослоями железисто-кремнистых осадков в нижней части. Ho есть и другие точки зрения. Так, В.А. Глебовицкий и С.А. Бушмин объясняют образование этих пород кислотным выщелачиванием. Такая же точка зрения относительно аналогичных пород Алданского щита была высказана С.П. Кориковским.

В рамках тематических работ авторами были проведены детальные исследования в северо-западной части Кольского полуострова (береговые обнажения в районе Лиинахамари, Центрально-Кольский антиклинорий) и на западном берегу Кольского залива (зона сочленения Мурманского блока и Центрально-Кольского антиклинория).

При изучении проблемы «глиноземистых гнейсов» кольской серии следует учитывать, что эти породы являются полосчатыми и линзовидно-полосчатыми мигматитами. Процессы мигматизации и гранитизации были не настолько сильны, чтобы породы утратили признаки исходного метаморфического субстрата: практически всегда субстрат диагностируется макроскопически. Имея дело с мигматитами, мы рассматриваем породу, состоящую из двух частей: лейкосомы и меланосомы. В рассматриваемом аспекте лейкосома (очень лейкократовые белые гранитоиды типа аплитов, аляскитов, пегматоидов) не представляет интереса; основное внимание должно быть уделено меланосоме мигматитов. Меланосома может отвечать разным этапам преобразования исходных пород. Чаще всего она обнаруживает признаки гранитизации; очень редко — это неизменные гнейсы, т. е. собственно скиалиты; они представлены гранат-биототитовыми (район Лиинахамари) и биотитовыми (западный берег Кольского залива) мелкозернистыми (0,3—0,4 мм) плагиогнейсами с гомеогранобластовой или лепидогранобластовой структурой, сложенными кварцем (15—20%), плагиоклазом (70— 75%), биотитом (10—15%) и гранатом (0—5%). Биотит распределен равномерно, плагиоклаз № 31—37, как правило, сдвойникован, иногда обладает прямой зональностью. Петрографическое изучение большого числа шлифов показало, что в таких разностях не встречаются глиноземистые минералы.

В процессе гранитизации меланосома претерпевает следующие изменения: прежде всего происходит перекристаллизация гнейсов. Размер зерен укрупняется до 0,5—0,7 мм; границы зерен утрачивают ровные очертания, плагиоклаз начинает терять двойниковое строение и зональность. Затем начинается дифференциация меланосомы на меланократовую и лейкократовую части (наблюдаемая в масштабе шлифа), обусловливающая возникновение тонколинзовидной текстуры. Укрупняются чешуйки биотита, образуя сначала небольшие, а потом все более крупные агрегаты. По мере роста агрегатов происходит дальнейшая перекристаллизация биотита с выделением рутила и сфена, часто в виде сагенитовой решетки.

Одновременно с образованием первых линзовидных агрегатов биотита в породах появляются идиоморфные кристаллы кианита, а затем в меньшем количестве силлиманита и кордиерита. Как правило, эти минералы приурочены к меланократовым участкам породы, но наблюдались случаи, когда кристаллы кианита и силлиманита образуются по плагиоклазу, располагаясь в более кислой части зерна (рис. 1). Силлиманит и кордиерит часто замещают кианит (рис. 2, 3) вплоть до образования псевдоморфоз с реликтами кианита. В свою очередь по кианиту и кордиериту иногда развивается тонкочешуйчатый биотит, а по крупным листочкам биотита начинает развиваться мусковит. По мере увеличения количества и размеров агрегатов биотита увеличивается содержание глиноземистых минералов (до 1—5%, иногда до 10—15%). Кроме того, происходит перераспределение граната: он все более тесно ассоциирует со скоплениями биотита.

Наряду с образованием и укрупнением линзовидных агрегатов биотита происходит осветление мелких участков между ними. Количество биотита в них падает до 7—10%, достигая 1—3%. Это мелкие чешуйки (0,1—0,2 мм) с их относительно равномерным распределением. Постепенно растет размер зерен кварца и плагиоклаза, меняется их количественное соотношение в сторону увеличения доли кварца. В таких участках почти нет граната. Затем в них появляется тонкозернистый агрегат (0,05—0,1 мм) плагиоклаза и кварца, в редких случаях отмечены мирмекитоподобные агрегаты (при отсутствии в породах калишпата). С увеличением количества тонкозернистого материала (до 20%) растет размер его зерен до 0,2—0,3 мм. Одновременно продолжается рост порфиробласт плагиоклаза и кварца (1,4—2 мм). В этих мелких лейкократовых участках порода достигает плагиогранитного или плагиоапалитового состава.

В целом (т. е. с учетом и меланократовых и лейкократовых участков) меланосома после всех преобразований отличается от исходных неизмененных гнейсов по своему количественно-минеральному составу. Увеличивается содержание кварца до 45—50% и уменьшается содержание плагиоклаза до 35—50%. Количеств биотита практически не меняется. Основность плагиоклаза сначала быстро падает от андезина № 35—37 в исходных гнейсах до олигоклаза № 25—26, а затем снижается до № 21—22. Плагиоклаз из тонкозернистого материала, как правило, на 3—5 номеров кислее, чем плагиоклаз крупных зерен. Изменяется и состав биотита — показатель преломления меняется от 1,645—1,650 в плагиогнейсах до 1,630—1,640 в их гранитизированных разностях.

В химическом составе меланосомы по мере ее преобразования происходят следующие изменения (табл. 1, рис. 4): слабо повышается содержание TiO2, растет количество FeO, MgO, K2O; понижается содержание CaO (резко), а также Na2O и MnO; неоднозначно поведение SiO2, Fe2O3, Al2O3. Лейкосома этих мигматитов представлена белой, очень лейкократовой породой с аллотриоморфно-зернистой, аплитовой или пегматоидной структурой. Различные по величине обособления метатекта, по-видимому, отражают различные фазы его формирования. В начале это мелкие обособления (2—3 см), которые затем укрупняются, приобретая линзовидную форму. Отдельные линзочки соединяются, образуя согласные прожилки. На контактах лейкосомы обычно наблюдается оторочка (шириной от нескольких миллиметров до 2 см), обогащенная биотитом и (или) гранатом. Дальнейшее увеличение мощности прослоев лейкосомы приводит к образованию мощных (до первых десятков метров) тел так называемых белых гранитов, обычно согласных с общей полосчатостью мигматитов (встречаются и секущие взаимоотношения) и не имеющих зон базификации. В среднем отношения кварца и полевошпатовой части близки к эвтектическому: кварц — 25—30%, плигиоклаз — 30%, калишпат (большей частью микроклин-пертит) — 30—35%. На долю цветных минералов и граната приходится не более 1—2%. Гранат встречается только в тех случаях, когда субстрат представлен гранат-биотитовыми гнейсами.

Полученные данные полевых петрографических и петрохимических исследований позволяют представить процесс эволюции пород следующим образом.

Мигматизация и гранитизация гнейсов развиваются сопряженно, составляя две стороны ультраметаморфизма складывающегося из перекристаллизации, метасоматоза, селективного плавления, анатектической дифференциации. Процесс преобразования пород начинается с их перекристаллизации, которая происходит и на последующих этапах. Одновременно с ней или несколько позже начинается метасоматическая проработка породы или, вернее, отдельных ее участков, которая подготавливает возможность развития селективного плавления. По-видимому, процесс характеризовался малой подвижностью глинозема. Глинозем, освобождавшийся при подкислении плагиоклаза (возможно, и при изменении состава биотита), соединялся с кремнеземом, приводя к образованию глиноземистых минералов.

Решающая роль в формировании мигматитов принадлежит селективному плавлению. Оно приводит к появлению и обособлению кварц-полевошпатовой эвтектики (аплит). По мере развития селективного плавления мощность обособлений кварц-полевошпатового материала увеличивается от сантиметровых линзочек до мощных тел, явно испытавших перемещение. Надо подчеркнуть, что количество микроклина в гнейсах составляет сотые доли процента, его практически нет и в гранитизированных разностях. Поэтому постоянное присутствие микроклина в белых гранитах может объясняться, видимо, тем, что весь привнесенный калий уходил на образование расплава.

Для таких процессов образования мигматитов наиболее подходит применяемый К. Менертом термин «анатектическая дифференциация».

Интересно отметить, что в гнейсах этой же толщи наблюдался и иной тип преобразований. Биотитовые гнейсы также подвергаются сначала перекристаллизации, постепенно в них падает содержание биотита и плагиоклаза, увеличивается количество кварца. Исчезают такие признаки плагиоклаза исходных пород, как двойниковое строение и зональность. Появляется тонкозернистый материал, отвечающий сначала по составу плагиоаплиту. Порода постепенно достигает плагиогранитного состава. Затем появляется и развивается микроклин, уменьшается цветной индекс, растет содержание кварца: наблюдаются все переходы от плагиогранитов к гранитам. Тонкозернистый материал, появляющийся на этом этапе, отвечает тройной эвтектике и имеет состав аплита. Этот тип гранитизации отличается от рассмотренного выше прежде всего тем, что здесь не возникают прослои лейкосомы. В терминологии Н.Г. Судовикова, — это собственно гранитизация без участия мигматизации. Кроме того, в процессе преобразований здесь не возникают глиноземистые минералы, хотя исходные гнейсы очень близки к тем, в которых при развитии процесса образовались кианит, силлиманит и т. д. (см. табл. 1, п-7, п-8).

Итак, суммируя наблюдения, касающиеся глиноземистых минералов, отметим следующее:

- Неизмененные гнейсы (в скиалитах) не обладают повышенными содержаниями глинозема; содержание Al2O3 в них такое же, как и в других биотитовых гнейсах (табл. 2); следовательно, вряд ли можно объяснить разности с глиноземистыми минералами метаморфизмом первично высокоглиноземистых осадков.

- Гранитизированные разности с глиноземистыми минералами могут иметь как повышенные, так и пониженные содержания Al2O3 по отношению к своему субстрату (см. табл. 1, п-5, п-7, п-14).

- Глиноземистые минералы встречаются только в меланосоме, несущей следы преобразования, и ни разу не наблюдались в собственно скиалитах — в неизмененных гранат-биотитовых и биотитовых гнейсах; Судя по морфологии изучавшихся обнажений, представляется маловероятным, чтобы такое тонкое незакономерное чередование полос и линз, содержащих и не содержащих глиноземистые минералы, было обусловлено первично разным составом субстрата.

- Отмечены различные типы процессов преобразования близких по составу биотитовых гнейсов, причем в одних случаях происходит образование глиноземистых минералов, в других случаях их нет.

Все сказанное позволяет предположить, что различное протекание процессов ультраметаморфизма близких по составу пород обусловлено различными условиями термобарометрической либо тектонической обстановки. Следовательно, от характера протекания процесса зависит появление или непоявление глиноземистых минералов. А если это так, то естественно возникает вопрос о правомочности выделения «глиноземистых гнейсов» в качестве стратиграфического подразделения.