Апогипербазитовые массивы, входящие в состав складчато-глыбовых структур подвижных поясов, являются важным источником информации об особенностях мантийного субстрата и тектонической эволюции региона. Однако в условиях глубокой серпентинизации и дислоцированности реконструкция особенностей протолита часто основывается на фрагментарных данных о реликтовых минералого-петрографических особенностях пород, что требует привлечения методов сравнительного анализа. К числу наиболее хорошо изученных апогипербазитовых комплексов территории России принадлежат массивы Южного Урала. Более дискуссионным является определение формационной и геодинамической приуроченности протолита серпентинитов Большого Кавказа.
В работе приводятся результаты сравнительного анализа комплекса апогипербазитов Южного Урала и тектоно-формационной зоны Передового хребта Большого Кавказа, с герцинской покровно-складчатой структурой которой связана основная масса серпентинитов на Большом Кавказе. Объектом изучения среди кавказских апогипербазитов послужили Беденский, Даховский, Кишинский, Нижнетебердинский серпентинитовые массивы, ассоциирующие с метапородами блоков кристаллиникума и относимые к беденскому комплексу (рис. 1); возраст включаемых в него пород проблематичен (условно они отнесены к позднему протерозою). Практическая значимость такого сравнительного анализа определяется необходимостью сопоставления на формационном уровне хорошо охарактеризованных в минерагеническом плане уральских серпентинитовых комплексов с кавказскими массивами, для которых обсуждаются перспективы платиноносности, в пользу которой свидетельствуют литохимическая обогащенность офиокластитов Тоханского тектонического покрова, содержащего продукты экзогенного разрушения серпентинитов, находки в шлиховых пробах из аллювия рек, размывающих Беденский массив, минералов платиновой группы и ряд других признаков.
Рис. 1. Схема положения серпентинитовых массивов Передового хребта Большого Кавказа. Рассматриваемые массивы беденского апогипербазитового комплекса: 1 – Даховский, 2 – Кишинский, 3 – Беденский, 4 – Нижнетебердинский
Материалы и методы исследования
Данные о структурно-текстурных особенностях и минеральном составе серпентинитов, составе и строении зональных акцессорных хромшпинелей кавказских массивов основываются на ранее опубликованных нами данных, опирающихся на результаты исследований с применением комплекса современных инструментальных методов анализа (электронно-зондовых исследований, синхронного термического, рентгенофазового анализа и др.) [1–3]. Характеристика уральских серпентинитов приведена в многочисленных работах (результаты которых обобщены в монографиях [4, 5 и др.]); использованы преимущественно изложенные в работах [6–8] материалы, полученные на основании близкого к проведенному нами комплексу минералого-петрографических исследований, что обеспечивает сопоставимость данных.
Результаты исследования и их обсуждение
В герцинской структуре Южного Урала выделяются с запада на восток несколько поясов альпинотипных гипербазитов, связанных с зонами офиолитовых меланжей. На западе, в Магнитогорской мегазоне (в составе Присакмаро-Вознесенской зоны меланжа, продолжающегося на север в зону Главного Уральского разлома), расположен Медногорско-Кракинской гипербазитовый пояс. Офиолиты этой зоны связываются с обстановкой окраинно-континентального рифта, к югу переходящего в спрединг с формированием габбро-гипербазитовых массивов гарцбургитового типа (Хабарнинский, Кемпирсайский). На западе пояса обнажены массивы лерцолитового типа (Кракинские, Узянский, Меднянский, Нуралинский, Тарлауский и др.), относимые к «щелевым» офиолитам (формирование которых сходно с условиями Афарской депрессии), субстрат которых связан с фрагментами верхней мантии Восточно-Европейского кратона и несет признаки плавления на разных глубинах, в том числе в области в неистощенной мантии [4]. В этих массивах широко проявлена лизардитизация, а хризотиловые разности развиты преимущественно на флангах массивов и в зонах разрывных нарушений. Восточные массивы этого пояса принадлежат гарцбургитовому типу (Аушкульский, Калканский, Байгускаровский, Ишкининский); в составе Байгускаровского меланжа ассоциируют с островодужными базальтами [4]. Вдоль восточного фланга мегазоны протягивается Восточно-Магнитогорский меланж, включающий массивы гарцбургитового (с присутствием лерцолитов) типа Миасс-Куликовского пояса (Аминевский, Куликовский, Кацбахский), структурно связанные с офиолитами Арамильско-Сухтелинской зоны Восточно-Уральской мегазоны, включающими глубоководные кремнистые сланцы и вулканиты, петрохимически близкие к океаническим. Апогипербазиты несут признаки связи с сильно истощенными реститами, характерными для оснований островных дуг [7]. Серпентинитовые ассоциации включают как преобладающие антигоритовые, так и лизардит-хризотиловые. На востоке, в составе Восточно-Уральской мегазоны, расположен Казбаевский пояс ультрабазитов, объединяющий массивы апогарцбургитовых преимущественно хризотил-антигоритовых серпентинитов (Успеновский, Татищевский, Варшавский, Верблюжьегорский и др.), связываемые с обедненным легкоплавкими петрогенными компонентами субстратом и спрединговой обстановкой, вероятно, задугового бассейна. В составе Миасс-Куликовского и Казбаевского поясов широко развиты антигоритовые серпентиниты [6, 7].
В структуре Передового хребта Большого Кавказа тела серпентинитов беденского комплекса образуют преимущественно небольшие по площади массивы, пластины и линзовидные тела, тектонически ассоциирующие с пластинами раннегерцинских покровов и заключенные между блоками кристаллиникума. При этом апогипербазиты обычно оторваны от пакетов тектонических покровов и залегают в зонах разломов, нередко являющихся зонами тектонического пододвигания. На северном фланге Передового хребта Беденский серпентинитовый массив (имеющий плитообразную форму) и небольшой Нижнетебердинский массив приурочены к области надвигания комплексов Передового хребта на структуры Карачаево-Черкесской тектоно-формационной зоны, трассируемой зоной крупных разломов. Для массивов характерны вариации состава серпентинитов от лизардит-хризотиловых до хризотил-антигоритовых. Апогипербазиты ассоциируют с Тоханским тектоническим покровом, породы которого относят либо к задуговому, либо к фронтальному бассейну, и блоком догерцинского кристаллиникума. На западном продолжении зоны разломов, за пределами Передового хребта, на фланге Даховского поднятия кристаллиникума серпентиниты обнажаются в виде серии сильно дислоцированных линзовидных тел. Их состав изменяется от преобладающего лизардитового до хризотил-антигоритового в зонах циркуляции гидротермальных растворов, связанных с позднегерцинскими гранитоидами. Южнее серпентинитовые массивы и небольшие тела приурочены к разломам блоков кристаллиникума и границам пластин тектонических покровов – Кизилкольского островодужного и Марухского океанического. Последний образован офиолитовой ассоциацией, включающей частично серпентинизированные гипербазиты, габброиды, базальтоиды и вулканогенно-осадочные породы; большинством исследователей он отождествляется с фрагментом океанической коры задугового бассейна.
Рис. 2. Положение составов хромшпинелидов на диаграммах Условные обозначения: 1) поля составов на классификационной диаграмме Al – Cr – Fe3+, в соответствии с номенклатурой, разработанной Н.В. Павловым: 1 – хромиты, 2 – субферрихромиты, 3 – алюмохромиты, 4 – субферриалюмохромиты, 5 – ферриалюмохромиты, 6 – субалюмоферрихромиты, 7 – феррихромиты, 8 – хромпикотиты, 9 – субферрихромпикотиты, 10 – субалюмохроммагнетиты, 11 – хроммагнетиты, 12 – пикотиты, 13 – магнетиты); стрелкой обозначен первичный тренд дифференциации в верхней мантии; 2) поля составов метаморфических хромшпинелидов (по [9] абиссальных перидотитов, надсубдукционных зон и задуговых бассейнов на классификационной диаграмме Cr# – Mg#; 3) классификационная диаграмма Cr# – TiO2 (по [10]); 4) классификационная диаграмма Cr# – Fe2+# (на примере хромшпинелидов Урала [8]); 5) поля составов акцессорных хромшпинелидов из массивов Южного Урала (по [7]) на диаграмме Al – Cr – Fe3+: Центральный пояс: 5.1 – Калканский и Ишкининский массивы, 5.2 – Куликовкий массив; Восточный пояс: 5.3 – Варшавский, Верблюжьегорский, Татищевский, Успеновский, Наследницкий, Могутовский, Каряжный, Дружнинский, Гогинский массивы. Составы хромшпинелидов: а) Даховский массив, b) Кишинский массив, c) Беденский массив, d) Нижнетебердинский массив; ядра – залитые значки, оторочки – незалитые
Рассматриваемый в работе Кишинский серпентинитовый массив, сложенный тектонизированными хризотил-антигоритовыми и антигоритовыми серпентинитами, залегает между сложенным метапородами (PR2?) Ацгаринском тектоническим покровом и Кизилкольским покровом (PZ2) в составе Пшекиш-Бамбакского поднятия, контролируемого Пшекиш-Тырныаузской шовной зоной, отделяющей тектоно-формационную зону Передового хребта от расположенной к югу зоны Главного хребта. Восточнее в составе Ацгаринского покрова известны пластины частично серпентинизированных гарцбургитов.
Состав ядер и их оторочек акцессорных хромшпинелей из кавказских серпентинитов укладывается в общий тренд эволюции составов, свойственный офиолитам (рис. 2.1), и отражает присутствие зерен с «магматическими» составами (рис. 2.2).
Ядра хромшпинелидов хромпикотитового состава (Cr# ~0,4, Mg# ~0,7) отмечены в серпентинитах Нижнетебердинского массива, где они обрамляются феррихромит-хроммагнетитовыми оторочками. Преобладают алюмохромитовые составы: в Нижнетебердинском массиве обычны однородные алюмохромитовые зерна с магнетитовыми каймами обрастания; в Беденском массиве – алюмохромитовые ядра с хромит-ферриохромит-хроммагнетитовыми оторочками и магнетитовыми каймами; в Кишинском массиве – алюмохромитовые ядра (с редкими участками хромпикотитового состава) обрамляют широкие каймы феррихромит-хроммагнетитового состава. Для серпентинитов Даховского выступа характерны однородные субферрихромит-хромитовые зерна (Cr# ~0,8, Mg# ~0,4), обрамленные магнетитовыми оторочками.
Сопоставление южноуральских и кавказских серпентинитовых комплексов по одному из наиболее информативных маркеров – составу хромшпинелей – приводит к следующим заключениям. Составы кавказских хромшпинелей уверенно отличаются от присутствующих в лерцолитовых массивах Медногорско-Кракинского пояса отсутствием высокоглиноземистых разностей и указывают на связь с деплетированным мантийным гарцбургитовым, а не лерцолитовым, субстратом (рис. 2.3, 2.4). При этом их составы достаточно уверенно укладываются в поля, характерные для гарцбургитовых массивов Миасс-Куликовского пояса и сходных с ними массивов восточной ветви Медногорско-Кракинского пояса (рис. 2.5) (или Центрального пояса [7]). Сходство прослеживается и в отношении характера серпентинизации: кавказские ультрабазиты нацело серпентинизированы с развитием лизардит-хризотиловых ассоциаций, сменяющихся антигоритовыми в зонах интенсивного рассланцевания и брекчирования.
Заключение
Рассмотренные апогипербазиты Передового хребта Большого Кавказа по составу акцессорных хромшпинелей и серпентиновых ассоциаций близки к гарцбургитовым массивам Миасс-Куликовского пояса и сходных с ними массивов восточной ветви Медногорско-Кракинского пояса, образованных за счет деплитированного верхнемантийного гарцбургитового субстрата. Сопоставляемые комплексы отвечают офиолитам супра- и надсубдукционных зон. Для апогипербазитов обоих регионов характерна латеральная смена существенно лизардитовых ассоциаций на существенно антигоритовые в массивах, проявляющих более высокую степень преобразования хромшпинелей (в соответствии с направленностью офиолитового тренда), что, видимо, связано с их положением в герцинском структурном плане – в ходе обдукции удаленные от осей палеосубдукции массивы претерпели меньшую тектоно-метаморфическую переработку в коровых условиях.
Обращает на себя внимание сходство акцессорных хромшпинелей из пород Даховского массива Большого Кавказа и части Куликовского массива Южного Урала (рис. 2.5), для которого (а также Кемпирсайского массива) характерна широкая вариация состава хромшпинелей (в отличие, например, от Кракинских массивов). С учетом соответствия их дунитовым составам (рис. 2.4) и высокой хромистости, связываемой с взаимодействием с расплавами (рис. 2.3), можно предполагать образование вмещающих их аподунитов за счет гарцбургитов в результате реакции последних с проникающими снизу расплавами (как это обосновывается в работе [8]).
Библиографическая ссылка
Попов Ю.В.., Пустовит О.Е. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СЕРПЕНТИНИТОВЫХ МАССИВОВ ЮЖНОГО УРАЛА И ПЕРЕДОВОГО ХРЕБТА БОЛЬШОГО КАВКАЗА // Успехи современного естествознания. – 2022. – № 5. – С. 104-109;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37832 (дата обращения: 23.04.2024).