Petrostructural analysis of olivine in ultramafic and mafic different formation types оf the Kansky blockof East Sayan.pdf ВведениеВ северо-западной части Восточного Саяна выходыпород раннего докембрия распространены в пределахБирюсинского и Канского выступов фундамента Си-бирской платформы, а также в Дербинском антиклино-рии Восточно-Саянской складчатой системы. Исследо-вание этих структур [1] показало, что Канская глыба посвоему внутреннему строению, набору и составу геоло-гических формаций, характеру магматизма и особенно-стям металлогении весьма сходна с типичными ранне-докембрийскими зеленокаменными поясами древнихкратонов [2]. Размеры глыбы примерно 200×(15-50) км.В ее строении принимают участие метаморфизованныепреимущественно вулканогенные троговые комплексы,включающие протрузии и интрузии ультрамафит-мафитового состава, мигматит-гнейсовые купола игранодиорит-плагиогранитные массивы, а также гней-сы и гранитоиды основания (рис. 1).При проведении ранее геолого-съемочных и прогноз-но-металлогенических работ на территории Канской глы-бы среди метаморфизованных осадочно-вулканогенныхтолщ были выявлены многочисленные ультрамафитовыеи мафит-ультрамафитовые тела, в которых неоднократноотмечалась рудная минерализация меди, никеля и благо-родных металлов. Они были отнесены к четырем форма-ционным типам и объединены в четыре комплекса: рес-титовый - идарский дунит-гарцбургитовый и магматиче-ские - кингашский дунит-верлит-пикритовый, талажин-ский плагиодунит-троктолит-габбро-анортозитовый икулибинский перидотит-пироксенит-габбровый.Целью настоящего исследования является выявлениепетроструктурных особенностей оливина в ультрамафи-тах и мафитах различных формационных типов. Анализрезультатов петроструктурного исследования позволилреконструировать термодинамические условия форми-рования внутренней структуры и последовательностьпластического деформирования пород исследуемыхмафит-ультрамафитовых комплексов.Краткая геологическая характеристикаисследуемых комплексовКингашский дунит-верлит-пикритовый ком-плекс (АR2-R1) представлен линзовидными телами раз-мером от нескольких десятков метров до 15 км примощности от первых метров до 100 м и более, которыеобычно имеют северо-западное простирание и развитыв составе отложений караганского комплекса. Харак-терной особенностью пород кингашского комплексаявляется наличие в них кумулятивных и бластопорфи-ровых структур, свидетельствующих об их образова-нии в гипабиссальных и субвулканических условиях[3]. Многочисленные ультрамафитовые массивы кин-гашского комплекса обнаруживают неоднородный пет-рографический состав и представлены дунитами, вер-литами, их серпентинизированными разностями и раз-личными по составу метапикритами. Такое разнообра-зие состава ультрамафитов, вероятно, обусловлено раз-личной степенью дифференцированности исходногомагматического расплава пикритового состава и глу-биной кристаллизации пород [4]. Наиболее представи-тельный и эталонный объект этого комплекса - Кин-гашский массив, который является рудовмещающимдля одноименного Cu-Ni-Pt месторождения. Однакоего формационная принадлежность остается дискусси-онной и существует несколько точек зрения на егопроисхождение [5-11].Идарский дунит-гарцбургитовый комплекс (АR2-PR1) пользуется значительным распространением наКанской глыбе. Он представлен мелкими, часто линзо-видными телами [12], которые являются реститовымиобразованиями и были выведены в верхние этажи ли-тосферы по эшелонированным глубинным надвигам,обрамляющим с юго-запада Сибирскую платформу [4].Породы комплекса представлены метаморфическимиультрамафитами дунит-гарцбургитовой ассоциации,которые характерны для нижней части офиолитовыхкомплексов [13]. Отличительной особенностью породэтой ассоциации является наличие в них гранобластовыхи порфирокластовых структур, свойственных для мета-морфических пород [14]. Часто дуниты и гарцбургитысерпентинизированы и представлены хризотиловыми,хризотил-антигоритовыми, лизардитовыми, лизардит-антигоритовыми и антигоритовыми серпентинитами,которые нередко оказываются оталькованными, карбо-натизированными и амфиболитизированными.Талажинский плагиодунит-троктолит-габбро-анортозитовый комплекс (R2-3) по настоящее времяостается слабоизученным и представлен одноимен-ным расслоенным массивом [15], локализованным впределах северо-западного окончания Канской глыбы.По площадным размерам (более 40 км2), породномусоставу (плагиодуниты, троктолиты, оливиновыегаббро и анортозиты), характеру ритмичности (4 го-ризонта мощностью 180-400 м и пачки по 20-26 м) идругим признакам в пределах Канской глыбы массивне имеет аналогов. Этот массив, очевидно, относитсяк рифейской дунит-троктолит-габбровой формации,представленной на южной окраине Сибирской плат-формы массивами, потенциально рудоносными на Cu,Ni и платиноиды [16, 17].Рис. 1. Схематическое геологическое строение Канской глыбы (схема составлена по материалам А.Н. Смагина, А.Г. Еханина, А.Д. Ножкина,О.М. Туркина, А.И. Чернышова): 1 - верхнепалеозойско-мезозойские преимущественно терригенные отложения: карымовская, павловскаяи кунгусская свиты; 2 - нижнедевонские (возможно, частью ордовикские) вулканиты; 3 - ордовикская лейкогранитовая формация:кутурчинский комплекс; 4 - кембро-ордовикские красноцветные терригенные отложения Баджейского прогиба; 5 - венд-нижнекембрийскиетерригенно-карбонатные отложения; 6 - средне-верхнерифейский плагиодунит-троктолит-габбро-анортозитовый талажинский комплекс;7 - средне-верхнерифейские осадочно-вулканогенные образования кувайской серии; 8 - позднерифейский гранитоидный канский комплекс;9 - раннепротерозойская-среднерифейская (?) перидотит-пироксенит-габбровая формация: кулибинский комплекс; 10 - раннепротерозойскиеамфиболит-гнейсовые толщи анжинского структурно-вещественного комплекса; 11 - раннепротерозойский мигматит-плагиогранитныйтукшинский комплекс; 12 - позднеархейский (возможно, ранне- и даже позднепротерозойский) дунит-верлит-пикритовый кингашскийкомплекс малых расслоенных дифференцированных массивов; 13 - позднеархейский - раннепротерозойский (?) дунит-гарцбургитовый идарскийкомплекс (штоки, дайки, линзы, силы) (некоторые тела практически не изучены, вероятно, могут принадлежать кингашскому комплексу);14 - верхнеархейские (?) амфиболитовые (а) и гнейсовые (б) толщи караганского комплекса; 15 - глубинные северо-западныеи северо-восточные разломы (а), геологические границы (б).На врезке - положение Канского блока в структурах юго-западного обрамления Сибирской платформы. Выступы кристаллическогофундамента платформы: 1 - Ангаро-Канский; 2 - Присаянский. Докембрийские структуры складчатого обрамления: 3 - Канский;4 - Арзыбейский; 5 - Дербинский блоки. Разломы (цифры в кружках): 1 - Главный Восточно-Саянский; 2 - Канско-АгульскийКулибинский перидотит-пироксенит-габбровыйкомплекс (PR1-R2) представлен дифференцированнымимассивами и телами по рр. Кулиба, Кулижа, Мал. Агул, вверховьях р. Поперечный Кунгус [18]. Комплекс характе-ризуется преимущественно габброидным составом (рого-вообманковые габбро, габбро-нориты и нориты) при под-чиненной роли ультрамафитов (лерцолиты, верлиты, рого-вообманковые вебстериты, клинопироксениты и горнблен-диты) [15, 19]. Установленные аэромагнитные аномалии наисследуемой территории, очевидно, указывают на наличиезначительных по объему перидотитов в основании масси-вов (устное сообщение А.Н. Смагина, А.В. Ренжина). Мас-сивы этого комплекса могут оказаться перспективными наобнаружение Cu-Ni-Pt оруденения [9, 15, 20].Петроструктурный анализ оливинаПетроструктурные исследования оливина проведе-ны нами впервые в ультрамафитах и мафитах кингаш-ского, идарского, талажинского и кулибинского ком-плексов, имеющих различную формационную принад-лежность. Они позволяют установить предпочтитель-ные ориентировки оливина по внутреннему строению,которые, в свою очередь, являются отражением термо-динамических условий их формирования. Исследова-ния проводились в неориентированных образцах, по-этому важно было выяснить соотношение оливина поформе и внутреннему строению. Для построения диа-грамм использовались результаты замеров пространст-венной ориентировки кристаллооптических осей оли-вина, при этом для осей каждого минерала было прове-дено от 50 до 100 определений. Для каждой оси резуль-таты измерений ее пространственной ориентировкибыли вынесены на равноплощадную стереографиче-скую сетку Шмидта в виде точек, затем с помощьюспециальной палетки подсчитана плотность точек, покоторым проведены изолинии. В результате были по-лучены ориентировки кристаллооптических осей оли-вина с определенным типом петроструктурных узоров,интерпретация которых позволяет получить информа-цию об условиях формирования ультрамафитов. Дина-мокинематическая интерпретация полученных микро-структурных диаграмм проводилась с использованиемданных по экспериментально и природно деформиро-ванным породам и минералам отечественных и, вбольшей мере, зарубежных исследователей [21-23].Кингашский комплекс. Петроструктурные иссле-дования оливина проведены в образцах дунита и оли-винового пикрита.Оливин в дуните обнаруживает предпочтительнуюориентировку (рис. 2, обр. Кн-4/1). Оси Nm концентри-руются в максимум с очень высокой плотностью (12%),который находится в плоскости минеральной упло-щенности и пространственно совмещен с линейностью.Незначительная концентрация осей Nm (до 2%) распо-лагается почти перпендикулярно к минеральной упло-щенности и нормально - к линейности. Оси Ng и Npобразуют совмещенные пояса концентрации нормальнолинейности. В них отмечаются локальные максимумы:Ng (6%) и Np (4%), ориентированные почти перпенди-кулярно к минеральной уплощенности; максимумы Ng(4%) и Np (4%), располагающиеся в ней. При этомчасть осей Ng и Np образует локальные максимумы(2%), совмещенные с линейностью.Петроструктурный узор оливина в оливиновом пик-рите (см. рис. 2, обр. 7003) характеризуется строгойпредпочтительной ориентировкой. Оси Nm концентри-руются в максимум с очень высокой плотностью (12%),который находится в плоскости минеральной уплощен-ности и пространственно совмещен с линейностью. Не-значительная концентрация осей Nm (до 2%) отмечаетсяв плоскости минеральной уплощенности и нормально клинейности. Оси Ng и Np образуют совмещенные поясаконцентрации нормально линейности. В них отмечаютсялокальные максимумы с высокой плотностью, макси-мум Np (12%) располагается нормально к минеральнойуплощенности, а максимум Ng (6%) располагается в ней.При этом часть осей Ng образует максимум (6%), со-вмещенный с линейностью.Идарский комплекс. Петроструктурные исследованияоливина проведены в образцах гарцбургита и дунита.Оливин в дуните обнаруживает предпочтительнуюориентировку (рис. 2, обр. 5173). Оси Ng и Nm образу-ют сложные узоры, в которых можно наблюдать соче-тание двух поясов концентрации. Один из них растяги-вается в плоскости минеральной уплощенности, а дру-гой располагается нормально к линейности. В них от-мечаются локальные максимумы с повышенной плот-ностью. При этом одни из максимумов - Ng (4%) и Nm(6%) - пространственно совмещены с линейностью, адругие - Ng (6%) и Nm (4%) - находятся в плоскостиминеральной уплощенности и располагаются субнор-мально к линейности. Оси Np концентрируются в пояснормально к линейности, в котором устанавливаетсямаксимум (6%), ориентированный нормально к мине-ральной уплощенности.Петроструктурный узор оливина в гарцбургите от-личается более упорядоченным узором (см. рис. 2,обр. 18448). Оси Ng и Np концентрируются в совме-щенные пояса нормально минеральной линейности.В них отмечаются локальные максимумы. Один из мак-симумов Np (6%) ориентирован нормально к мине-ральной уплощенности, а Ng (8%) находится вблизинее и субнормально к линейности. Другие локальныемаксимумы Ng (4%) и Np (6%) располагаются диаго-нально к минеральной линейности. Оси Nm образуютмаксимум высокой плотности (8%), совмещенный слинейностью и имеющий тенденцию к растягиванию впояс в плоскости минеральной уплощенности.Талажинский комплекс. Петроструктурные иссле-дования оливина проведены в образцах плагиодунитови троктолите.Петроструктурными исследованиями оливина вплагиодунитах Талажинского массива установленыодинаковые предпочтительные ориентировки этогоминерала как по форме, так и по внутреннему строе-нию (рис. 3, обр. 5014/7, 1109). Они характеризуютсяследующими особенностями. Кристаллооптическиеоси Ng и Np образуют почти однотипные петрострук-турные узоры, которые обнаруживают тесную связь сплоскостью минеральной уплощенности и линейно-стью. Совмещенные пояса концентрации оптическихосей расположены нормально линейности. Внутри поя-сов наблюдаются локальные максимумы осей Ng (6-8%) и Np (4-6%), которые расположены нормально кминеральной уплощенности. Один из таких максиму-мов Ng (4%) находится в плоскости минеральной уп-лощенности и нормально линейности. Другие локаль-ные максимумы этих осей ориентированы под различ-ными углами в плоскости уплощенности. Оси Nm вобоих образцах образуют по одному максимуму с вы-сокой плотностью (10%), совмещенные с линейностью,которые обнаруживают тенденцию растягиваться впояс вдоль плоскости минеральной уплощенности.Оливин в троктолите из Талажинского массиватакже имеет предпочтительную оптическую ориенти-ровку (см. рис. 3, обр. 5015/2), которая по своим петро-структурным узорам оказывается близкой к таковым вплагиодунитах. Петроструктурные узоры по осям Ng иNp имеют тесную связь с плоскостью минеральнойуплощенности и линейностью. Они образуют совме-щенные пояса концентрации, расположенные нормаль-но линейности. В поясах наблюдаются отчетливые ло-кальные максимумы по осям Ng (6%) и Np (8%), рас-положенные нормально минеральной уплощенности.При этом максимум осей Ng находится в плоскостиминеральной уплощенности нормально линейности.Другие локальные максимумы осей ориентированы подразными углами к уплощенности. Ось Nm образуетодин максимум с высокой плотностью (10%), совме-щенный с линейностью. Еще один локальный макси-мум оси Nm (4%) лежит в плоскости минеральной уп-лощенности.Кулижинский комплекс. Петроструктурные иссле-дования оливина проведены в образцах лерцолита иверлита.Петроструктурными исследованиями оливина в лер-цолите кулибинского комплекса установлены одинако-вые предпочтительные ориентировки этого минералакак по форме, так и по внутреннему строению (рис. 3,обр. Б-43). Они характеризуются следующими особен-ностями. Оси Nm образуют, главным образом, макси-мум с высокой плотностью (8%), который располагаетсяв плоскости минеральной уплощенности и совмещен слинейностью. Незначительная часть осей Nm концен-трируется в максимум с низкой плотностью (до 2%),ориентированный нормально к минеральной уплощен-ности. Оси Ng и Np образуют близкие петроструктурныеузоры, тесно связанные с минеральной уплощенностьюи линейностью. Большая часть осей Ng и Np концентри-руется в совмещенные пояса концентрации, ориентиро-ванные нормально линейности. В них отмечаются ло-кальные максимумы осей Ng и Np (по 4%), которые рас-полагаются субнормально к минеральной уплощенно-сти. Незначительная часть осей Ng и Np концентрирует-ся вблизи минеральной линейности.Оливин в верлите из кулибинского комплекса име-ет более сложную петроструктуру (см. рис. 3, обр. 905),отмечается лишь слабый максимум Np перпендикуляр-но плоскости минеральной уплощенности. В плоскостиминеральной уплощенности находится максимум Nm,с которым совмещается минеральная линейность. Ngимеет очень сложный узор, в котором отмечаются двалокальных максимума, располагающихся вблизи плос-кости минеральной уплощенности. Наличие такогосложного узора со слабовыраженными максимумамиNm и Np может свидетельствовать о том, что узор об-разовывался в слабовыраженной тектонической обста-новке, в которой происходило гравитационное осажде-ние зерен оливина в условиях слабого ламинарноготечения и турбулентного вращения кристаллов.Интерпретация результатовпетроструктурного анализа оливинаМагматические ультрамафиты. Анализ получен-ных петроструктурных узоров оливинов в магматиче-ских ультрамафитах и мафитах талажинского, кули-жинского и кингашского комплексов позволяет сделатьвывод, что они образовались в результате магматиче-ской кристаллизации расплава и последующих нало-женных пластических деформаций.На первом этапе сформировались оптические ори-ентировки, которые определялись формой зерен и те-чением магматической жидкости [22]. Это в равнойстепени относится как к движению изолированныхкристаллов, так и «каши» из кристаллов кумулуса снебольшим количеством интеркумулусной жидкости.При этом максимум осей Nm был совмещен с направ-лением течения (L) и располагается в плоскости тече-ния, а две другие оптические оси образуют ортого-нальные максимумы либо обособляются в совмещен-ные пояса. Наиболее выраженный по плотности мак-симум осей Np, вероятно, был ориентирован нормаль-но к плоскости течения. Такие петроструктурные узо-ры оливина обычно образуются при ламинарном тече-нии магматической жидкости. При наличии совмещен-ных поясов Ng и Np ламинарное течение магматиче-ской жидкости сопровождалось турбулентным враще-нием кристаллов кумулуса [22].На втором этапе, когда количество кристаллов вмагме становится значительным и они способны реаги-ровать на динамические нагрузки, появляются услож-нения оптической ориентировки оливина. Пластиче-ские деформации реализовались сменой систем транс-ляционного скольжения в оливине от высокотемпера-турных к средне- и низкотемпературным: (0kl)[100] (110)[001]  (100)[001]  (100)[010]. Преобладающи-ми являются среднетемпературные системы и в этомслучае направление трансляционного скольжения[001] = Nm контролировалось пластическим течением впородах, фиксируемого L. Направления трансляцион-ного скольжения в оливине и пластического течения впороде, которое фиксируется L = Nm, унаследовалинаправление перемещения расплава. При этом плос-кость (110) фиксируется по наличию локальных мак-симумов Ng и Np, расположенных под углом к мине-ральной уплощенности, а плоскость (100) - локальныммаксимумом Ng, нормальным к ней. В результате такихдеформаций образовались совмещенные пояса концен-траций осей Ng и Np. Установленная тенденция мак-симума Nm растягивать в пояс вдоль минеральной уп-лощенности свидетельствует, очевидно, о наложеннойпластической деформации, осуществлявшейся путемсинтектонической рекристаллизации в полностью за-твердевших породах.Реститовые ультрамафиты. Характер петрост-руктурных узоров оливинов в реститовых ультрама-фитах идарского комплекса отражает условия их пла-стической деформации в процессе перемещения вземной коре.Формирование подобных типов петроструктурныхузоров, очевидно, происходило в условиях региональ-ного метаморфизма ультрамафитов идарского ком-плекса и осуществлялось механизмами внутрикристал-лического скольжения в оливине по различным систе-мам трансляции: низко-, средне- и высокотемператур-ными: (001)[010] ® (110)[001] ® {0kl}[100] с преобла-данием среднетемпературных, которые реализовалисьв условиях соосных осевых деформаций в режиме тем-ператур от 500 до 850°С и невысокого напряжения (10-20 МПа) [22]. При этом формирование совмещенных сL максимумов осей Ng, Nm и Np происходило в томслучае, когда последующая активизация более высоко-температурной системы трансляционного скольженияне могла уничтожить ранее образовавшиеся петрост-руктуры оливина при сохраняющемся направлениипластического течения. Наличие максимума Np, нор-мального к минеральной уплощенности, указывает напроявление синтектонической рекристаллизации.ВыводыТаким образом, формирование петроструктурыоливина в магматических ультрамафитах и мафитахталажинского, кулижинского и кингашского комплек-сов, вероятно, происходило в условиях понижающейсятемпературы, медленной скорости и низкого стрессапод структурным контролем внешнего поля напряже-ний в обстановке ламинарного течения магматическойжидкости в интрузивной камере, а не в стационарныхусловиях, при которых образуются изотропные петро-структурные узоры при гравитационном осаждениикристаллов. Последующие наложенные динамическиенагрузки способствовали усложнению петроструктур-ных узоров и пластическому деформированию зереноливина.Ультрамафиты идарского комплекса, по даннымпетроструктурного анализа оливина, претерпели ме-таморфические преобразования в условиях регио-нального метаморфизма в режиме температур (500-850°С) и невысокого напряжения (10-20 МПа) с об-разованием гранобластовых структур. При после-дующих деформациях в динамически активных зо-нах они подвергались интенсивному пластическомутечению в режиме сохраняющего интервала темпе-ратур (500-850°С) и возрастающего напряжения(100-200 МПа) при увеличении скорости деформа-ции, что способствовало их интенсивной синтекто-нической рекристаллизации.

Скачать электронную версию публикации