ВЕРХИСЕТСКИЙ ОКРАИННО-КОНТИНЕНТАЛЬНЫЙ ТОНАЛИТ-ГРАНОДИОРИТОВЫЙ БАТОЛИТ (СРЕДНИЙ УРАЛ): ИЗОТОПНО-ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ И

ПЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Зинькова Е.А., Ферштатер Г.Б.

Институт геологии и геохимии УрО РАН, Екатеринбург, Россия, zinkova@yandex.ru

Верхисетский массив представляет собой крупнейшее на Урале батолитообразное тело, расположенное вблизи г. Екатеринбурга в пределах палеоокраинно-континентальной области. Его общая площадь достигает 1800 км². Массив залегает среди позднесилурийско (?)-, ранне- и среднедевонских вулканитов и комагматичных им габбро-гранитоидных серий. По тектонической позиции, химическому составу и особенностям развития он сходен с гигантскими мезо-кайнозойскими батолитами запада Северной и Южной Америки, где гранитоидный магматизм сопровождается небольшими базитовыми интрузиями, синплутоническими мафитовыми дайками и меланократовыми включениями. Яркой минералогической особенностью таких батолитов является присутствие в породах магматического эпидота – минерала-индикатора высокого общего давления (4-8 кбар), умеренной температуры (800-600⁰ С) и высокого содержания воды (от 4 до 12 %) для гранитоидной магмы (Dawes, Evans, 1991; Johnston, Wyllie, 1988; Naney, 1983).

В строении Верхисетского батолита участвуют более шести плутонов, породы которых объединены в 4 главные серии (в порядке образования): 1) габбро-диоритовая, 2) тоналит-трондьемитовая (малокалиевая), 3) тоналит-гранодиоритовая (калинатровая) и адамеллит-гранитная.

Породы габбро-диоритовой серии развиты в южной, наиболее эродированной части батолита, и представлены в основном габбро-амфиболитами и биотит-роговообманковыми диоритами. Последняя разновидность преобладает. Диориты мигматизированы и обладают неоднородной пятнистой «анатектической» структурой (Зинькова, Ферштатер, 2000). Для них характерна насыщенность густым роем даек, варьирующих по составу от габбро-диоритов до гранодиоритов. Морфология даек, их текстурно-структурные особенности и сходство химического состава с вмещающими диоритами позволяют отнести их к разряду синплутонических (Зинькова, Ферштатер, 2007).

Породы тоналит-трондьемитовой и тоналит-гранодиоритовой серий наиболее распространены по массиву и представлены тоналитами, плагиогранодиоритами, гранодиоритами и жильными разностями плагиогранитов и гранитов. Породы рассекаются многочисленными синплутоническими дайками и содержат меланократовые включения. Синплутонические дайки имеют интрузивные контакты с вмещающими породами, и в то же время рассекаются гранитными жилами, и разбиваются ими на включения. Состав даек и включений варьирует от кварцевых диоритов до гранодиоритов.

Породы гранитной серии прорывают все предыдущие породы и занимают центральную часть батолита. Они представлены двуслюдяными адамеллитами и гранитами и отличаются от ранних пород массивной текстурой и отсутствием деформаций.

U-Pb цирконовый возраст диоритов габбро-диоритовой серии указывает на их внедрение и кристаллизацию в позднедевонское (фамен) (3696(2) млн. лет). Rb-Sr изохронный возраст пород гранодиоритовых серий соответствует 3166 млн. лет для малокалиевой и 32012 млн. лет для калинатровой серий (Bea et al., 1997). Rb-Sr изохронный возраст массивных гранитов центральных тел массива - 2765 млн. лет (Смирнов и др. 1998). По отдельным зернам циркона методом Кобера получен ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb-возраст пород различных серий Верхисетского массива (Montero et al, 2000), среднее значение которого для гранодиоритовых серий составило 3184 млн. лет, что совпало с их Rb-Sr возрастом. Детальное исследование цирконов из молодых гранитов выявило их изотопную гетерогенность: ядра цирконовых зерен имеют ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb-возраст от 314 до 295 млн. лет, а возраст их краевых частей (275-280 млн. лет) совпадает с Rb-Sr возрастом, что свидетельствует об их связи с предшествующими тоналит-гранодиоритовыми сериями массива.

Результаты проведенных изотопных исследований позволили выявить длительную и сложную историю формирования батолита (D₃-P₁), включающую в себя два крупных этапа. На протяжении первого (D₃-C₁) произошло формирование существенно гранодиоритовых серий, петролого-геохимические особенности которых позволяют связывать их с процессами субдукции. Сходство их химического состава с породами адакитовых серий - высокое содержание Sr (от 700 до 1300 г/т), Al (15 вес. %), отсутствие Eu аномалии, низкие содержания Yb (1,5 г/т) и Y (15 г/т), низкие содержания Nb и Ta; высокие Sr/Y (40) и La/Yb (20) отношения, повышенное содержание Na (4-5,2 вес. %) позволяет предположить субдукцию горячей молодой океанической литосферы, которая могла зародиться во время задугового спрединга в позднедевонское время.

В течение второго этапа формировались коллизионные массивные граниты центральных тел батолита.

Работа поддержана грантом РФФИ 08-05-00018-а.

Литература

Зинькова Е.А., Ферштатер Г.Б. Мигматиты габбро-диоритовой серии Верхисетского массива – ключ к пониманию происхождения его тоналит-гранодиоритовой серии. // Ежегодник-1999. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2000. С.127-134.

Зинькова Е.А., Ферштатер Г.Б. Синплутонические дайки в гранитоидах Верхисетского массива (Средний Урал) // Литосфера. 2007. № 2. С.141-151.

Смирнов В.Н., Беа Ф., Монтеро П. и др. Результаты Rb-Sr-датирования и изучения изотопного состава Nd в гранитоидах Верхисетского массива (Средний Урал) // Докл. РАН. 1998. Т. 363. № 4. С.389-391.

Bea F., Fershtater G.B., Montero P.G. et al. Generation and evolution of subduction-related batholiths from the Central Urals: Constraints on the P-T history of the Uralian Orogen // Tectonophysics. 1997. V. 276. № 1-4. P.103-116.

Dawes R.L., Evans B.W. Mineralogy and geothermobarometry of magmatic epidote-bearing dikes, Front Range, Colorado // Bull. Geol. Soc. Amer., 1991. V. 103. P. 1017-1031.

Johnston A.D., Wyllie P.I. Constraints on the origin of Archean trondjemites based on phase relationships of Nuk gneiss with H₂O at 15 kbar // Contr. Miner. Petr. 1988. V. 100. № 1. P. 35-46.

Montero P. Bea F., Gerdes A. et al. Single-zircon evaporation ages and Rb-Sr dating of four major Variscan batholiths of the Urals. A perspective on the timing of deformation and granite generation. // Tectonophysics. 2000. V. 317. № 1/2. P. 93-108.

Naney M.T. Phase equilibria of rock-forming ferromagnesian silicates in granitic systems // Amer. Jour. Sci. 1983. V. 283. № 10. P. 993-1033.