Кампанский и раннеэоценовый этапы гранитообразования

на юге Срединного хребта Камчатки:

состав гранитоидов и их геодинамическая позиция

Лучицкая М.В.*, Соловьев А.В.*, Хоуриган Дж.К.**

Интрузивные комплексы гранитного состава имеют широкое распространение в Срединном хребте Камчатки, где они приурочены к области развития метаморфических толщ Малкинского поднятия. Согласно работам последних лет структура Малкинского поднятия рассматривается как покровно-складчатая (Кирмасов и др., 2004; Рихтер, 1995; Соловьев, 2008). В состав автохтона включены образования колпаковской серии, прорванные гнейсированными крутогоровскими гранитами, отложения камчатской серии, хейванской и хозгонской свит. Аллохтон сложен отложениями андриановской, химкинской, ирунейской и кирганикской свит. К неоавтохтону в Срединном хребте относятся нижнеэоценовые отложения барабской свиты, несогласно перекрывающие как метаморфические комплексы, так и меловые отложения ирунейской свиты (Соловьев, 2008).

Гранитоиды представлены двумя типами: гнейсовидными и равномернозернистыми. Первые соответствуют гранитам крутогоровского комплекса; равномернозернистые граниты прорывают как образования колпаковской, так и породы камчатской серий. Они также прорывают зону надвига между сланцами хейванской свиты (автохтон) и метабазитами андриановской свиты (аллохтон) т.е. являются «сшивающими» интрузивами.

Данные U/Pb SHRIMP датирования показывают, что выделяется два этапа гранитообразования – кампанский (~78–80 млн. лет) и раннеэоценовый (~522 млн. лет). Гранитоиды первого этапа подверглись метаморфизму и были гнейсированы; раннеэоценовые гранитоиды сформировались синхронно с пиком метаморфизма (Соловьев, 2008).

Гранитоиды обоих типов относятся к породам нормального ряда и частично субщелочным, и соответствуют гранитам и гранодиоритам; они принадлежат к средне- и высококалиевой известковой щелочной сериям; характеризуются высоким индексом ASI=0,95–1,3, т.е. являются высокоглиноземистыми гранитами. Петрохимические характеристики обоих типов гранитоидов указывают на их сходство с S-гранитами коллизионных орогенов. Большая часть гранитоидов попадает в поле гранитов S-типа, построенное П. Сильвестром по индикаторным параметрам Al₂O₃/TiO₂ и CaO/Na₂O (Sylvester, 1996).

Редкоземельные характеристики позволяют выделить среди гнейсовидных и равномернозернистых гранитоидов две группы пород. Первая характеризуется фракционированным распределением РЗЭ (La_N/Yb_N=14.30–71.37) и отсутствием или слабой положительной Eu-аномалией; для второй характерно более высокое содержание тяжелых РЗЭ (La_N/Yb_N=2,68–5.59) и хорошо выраженная отрицательная Eu-аномалия (Eu/Eu*=0.41–0.46). Спектры распределения РЗЭ гранитоидов этой группы сходны с таковыми для вмещающих гнейсов и для коллизионных S-гранитов, образование которых связывают с частичным плавлением метапелитов.

Петрографический состав и петрохимические характеристики гранитов Малкинского поднятия показывают их сходство с гранитами S-типа. Последние рассматривают как результат анатексиса метаосадочного корового протолита либо в результате повышенного радиоактивного распада и разогрева при образовании аномально утолщенной коры коллизионных систем, либо в результате деламинации литосферы и поступления в основание коры горячей астеносферной мантии в постколлизионных условиях (Розен, Федоровский, 2001; Patino, Harris, 1998). Редкоземельные характеристики предполагают, что как гнейсовидные, так и равномернозернистые гранитоиды могли образоваться за счет частичного плавления различных по составу источников, состоящих из: 1) магматических пород основного или осадочных пород грауваккового состава, преобразованных в амфиболитовой до гранулитовой фации, 2) метапелитов.

Данные (Соловьев, 2008; Ханчук, 1985) показывают, что образования колпаковской серии являются метаморфизованными отложениями аккреционной призмы, а проведенное датирование терригенного протолита, указывает на его меловой возраст (Соловьев, 2008). Первый этап гранитного магматизма – формирование гнейсовидных гранитов с возрастом ~78-80 млн. лет – связан, по-видимому, с аккреционной обстановкой на Камчатской окраине Евразии. Причины проявления гранитоидного магматизма в аккреционной призмах, как на примере Камчатки, так и других районов Тихоокеанской окраины пока не ясны. Можно предполагать разогрев основания аккреционной призмы в результате андерплейтинга мафического материала при плавлении мантийного клина над зоной субдукции или погружении океанического хребта и образовании мантийного окна (Maeda, Kagami, 1996; Stein et. al., 1994).

Второй этап гранитного магматизма – формирование равномернозернистых гранитов – совпадает по времени с коллизией Ачайваям-Валагинской энсиматической островной дуги с Камчатской окраиной Евразии. Около 60 млн. лет назад островная дуга приближается к Камчатской окраине. В реликтовом бассейне между окраиной и дугой продолжается терригенное осадконакопление до ~ 55 млн. лет назад. Затем в процессе коллизии начинается быстрое надвигание окраинно-морских и островодужных пластин на гетерогенные образования окраины, происходят интенсивные и быстрые преобразования структуры, включающие глубокое погружение, быстрый (максимум 3–5 млн. лет) прогрев коры. Это привело к метаморфизму высоких температур (550–650С) и умеренных давлений, а также к выплавлению гранитов 522 млн. лет назад.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 07-05-00255), ведущей научной школы НШ-3172.2008.5, МД-2721.2008.5, Программ ОНЗ РАН №6, №8, №14 и Фонда содействия отечественной науке.

Литература

Кирмасов А.Б., Соловьев А.В., Хоуриган Дж.К. Коллизионная и постколлизионная структурная эволюция Андриановского шва (Срединный хребет, Камчатка) // Геотектоника. 2004. № 4. С.64–90.

Рихтер А.В. Структура метаморфического комплекса Срединно-Камчатского массива // Геотектоника. 1995. № 1. С.71-78.

Соловьев А.В. Изучение тектонических процессов в областях конвергенции литосферных плит: методы трекового датирования и структурного анализа. М.: Наука, 2008. 319с. (Тр. ГИН РАН; Вып. 577).

Ханчук А.И. Эволюция древней сиалической коры в островодужных системах восточной Азии. Владивосток: ДВНЦ АН, 1985. 138с.

Розен О.М., Федоровский В.С. Коллизионные гранитоиды и расслоение земной коры. М.: Научный мир, 2001. 188с. (Тр. ГИН РАН; Вып. 545).

Patino Douce A.E., Harris N. Experimental constraints on Himalayan anatexis // J. Petrology, 1998. 39. P.689–710.

Sylvester P.J. Post-collisional strongly peraluminous granites // Lithos, 1998. 45. P.29–44.

Maeda J., Kagami H. Interaction of a spreading ridge and an accretionary prism: implications from MORB magmatism in the Hidaka magmatic zone, Hokkaido // Geology, 1996. 24. P.31–34.

Stein G., Lapiere H., Charvet J, Fabbri O. Geodynamic setting of volcano-plutonic rocks in so-called “paleoaccretionary prisms”: fore-arc activity or postcollisional magmatism? the Shimanto belt as a case study // Lithos, 1994. 33. P.85–107.