ГРАНИТООБРАЗОВАНИЕ В ОКЕАНИЧЕСКОМ ОРОГЕНЕ (НА ПРИМЕРЕ УРАЛА)

Ферштатер Г.Б.

Институт геологии и геохимии УрО РАН, Екатеринбург, Россия, gerfer@online.ural.ru

В фундаменте орогенов, образованных в результате закрытия океанического бассейна, таких как Урал, существенную роль играют породы ультрамафит-мафитового состава. Эта особенность строения накладывает определенный отпечаток на состав продуктов магматизма, в том числе гранитоидов, которым и посвящено настоящее сообщение.

В развитии палеозойского магматизма Урала отмечается четкая закономерность, которая заключается в смене мантийного островодужного или задугового магматизма (460-390 млн. лет) мантийно-коровым окраинноконтинентальным (360-300 млн. лет), а последнего – коровым континентальным гранитным магматизмом (292-250 млн. лет). Подобная «континентализация» магматизма в ходе развития орогена с вовлечением все более поверхностных источников меняет и состав магматических серий, увеличивая в них долю кислых пород. Эта закономерность нарушается формированием рифтов и дуговых континентальных структур, в которых локализованы такие специфические магматические комплексы, как габбро-гранитоидные повышенной щелочности или монцодиорит-гранитные, не укладывающиеся в отмеченную генеральную схему эволюции.

Продукты мантийного магматизма – габбро-гранитоидные серии, входящие в состав вулкано-плутонических комплексов, в которых гранитоиды образованы преимущественно в результате магматического фракционирования базитовой магмы и составляют не более 10% объема интрузива, концентрируясь в основном в верхней его части. Сами интрузивы локализованы среди комагматичных вулканитов в гипабиссальной фации.

Мантийно-коровый магматизм представлен преимущественно мезоабиссальными надсубдукционными габбро-тоналит-гранодиорит-гранитными батолитами, образованными в обстановке активной континентальной окраины. Мантийная составляющая массивов – это роговообманковые габброиды и диориты, представляющие собой источник тепла и субстрат гранитоидов, которые в своей массе образуются в результате анатексиса, частичного плавления габброидов под влиянием флюида, образующегося как в результате кристаллизации габбрового расплава, так и поступающего из зоны субдукции. Интрузии роговообманковых габбро по механизму андерплейтинга наращивают мощность земной коры и зона анатексиса, ответственного за образование гранитоидной магмы преимущественно тоналитового или гранодиоритового состава, располагалась в пределах нижней коры на глубине 35-30 км (Р_общ = 6-8 кбар = 1.3-1.1Р_Н2О). Большая часть гранитов образована в результате вторичного анатексиса тоналитов и гранодиоритов на глубине 20-15 км (Р_общ = 4-5 кбар = 1.2-1.0 Р_Н2О). На уровне современного эрозионного среза, отвечающего в большинстве случаев мезоабиссальной фации, массивы имеют существенно тоналит-гранодиорит-гранитный состав. Время формирования наиболее крупных и сложных из них составляет не менее 90 млн. лет и включает следующие этапы: 1) мантийный водный базитовый магматизм (роговообманковые габбро и диориты) продолжительностью не менее 50 млн. лет; 2) анатексис габброидов и диоритов, пик которого на 30-40 млн. лет отстает от времени начала базитового магматизма с образованием тоналитов и гранодиоритов; 3) анатексис тоналитов и гранодиоритов продолжительностью 20-30 млн. лет, в результате которого образуются граниты. На Среднем Урале они сформированы в интервале 370-280 млн. лет, а на Южном – в интервале 400-300 млн. лет.

В результате корового по магматическому источнику магматизма были сформированы крупные гранитные массивы Южного и Среднего Урала, залегающие в пределах палеоконтинентальных зон.

Граниты с возрастом около 290 млн. лет локализованы в основном на Южном Урале среди метаморфизованных преимущественно в условиях амфиболитовой фации осадочных толщ, суммарная мощность которых превышает 10 км.

Магматизм начинается формированием мигматит-плутонов, синхронных с пиком регионального метаморфизма (около 360 млн. лет). Затем следует главная фаза гранитного магматизма (около 290 млн. лет), с которой связано образование зонального ореола метаморфизма вокруг массивов, и завершается магматизм многочисленными дайками и небольшими интрузивными телами адамеллитов и гранитов (260-250 млн. лет), вызывающих метасоматические преобразования метаморфических пород, такие как скарнирование, альбитизация и калишпатизация. Отмеченные магматические и метаморфические события сопровождаются общим воздыманием структуры не менее чем на 10-15 км, что отвечает уменьшению глубины становления гранитных комплексов с 25-20 до 8-6 км. Изотопные характеристики гранитов (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr_ini = 0.7043-0.7049, Nd₂₉₀ = 0.8-1.6) позволяют предположить, что земная кора, которая была источником гранитных магм, имеет преимущественно палеозойский возраст и образована в результате переотложения и гранитизации океанической и островодужной коры с низкими Rb/Sr и ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr отношениями.

Для наиболее крупных и сложно построенных массивов установлена длительная история формирования и наличие нескольких магматических источников. Хорошим примером может служить крупный и многофазный Адуйский массив, с которым связано разнообразное редкометалльное оруденение. Детальное изучение и датирование циркона в совокупности с геологическими данными показало, что в субстрате гранитов Адуйского массива присутствуют как породы допалеозойского фундамента с возрастом древнее 1300 млн. лет, так и позднепалеозойские тоналиты и гранодиориты. Устанавливаются два пика магматической активности: около 290 млн. лет и 255-260 млн. лет. Первый связан с обособлением расплава в результате мигматизации гранодиоритов и тоналитов, которые к этому времени еще оставались горячими и легко подвергались частичному плавлению, а второй – с плавлением допалеозойского метаморфического складчатого основания. 30-35 млн. лет – это то время, которое потребовалось для нагревания этого допалеозойского фундамента до температур гранитообразования. Процесс частичного плавления допалеозойских толщ был ведущим при формировании расположенного севернее Мурзинского массива, возраст которого, определенный разными изотопными методами (K-Ar, Rb-Sr, Pb-Pb и U-Pb по циркону), составляет 255-250 млн. лет.

Тектонические процессы, контролирующие магматизм на Урале, входят в глобальную систему циклических тектонических движений. Об этом свидетельствует совпадение установленных рядом исследователей колебаний значений ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr морской воды палеозоя с основными магматическими событиями на Урале. Мантийный по источнику магматизм на Урале отвечает минимальным значениям ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr в морской воде, связанным с повышенным поступлением к поверхности мантийного материала, а мантийно-коровый и коровый – максимумам этих значений, обусловленным орогенезом, который сопровождает магматизм, разрушением горных сооружений и поступлением корового материала в мировой океан.