Термодинамические условия метаморфизма верхнепротерозойских отложений Полярного Урала
Автор: Гракова О.В.
Журнал: Вестник геонаук @vestnik-geo
Рубрика: Научные статьи
Статья в выпуске: 6 (270), 2017 года.
Бесплатный доступ
Впервые на основе минералогических геотермометров проведена оценка РТ-параметров метаморфизма верхнепротерозойских отложений Харбейского антиклинория Центрально-Уральской мегазоны Полярного Урала. Установлено, что значения температуры и давления расположены в пределах 350-500 °С и 3-5 Кбар. Метаморфиты няровейской серии образовались в условиях эпидот-мусковит-хлоритовой субфации зеленосланцевой фации и нижней части эпидот-амфиболитовой фации, на фоне средних и повышенных температур и умеренных давлений.
Верхнепротерозойские отложения, метаморфизм, геотермометры
Короткий адрес: https://sciup.org/149129257
IDR: 149129257 | DOI: 10.19110/2221-1381-2017-6-13-19
Текст научной статьи Термодинамические условия метаморфизма верхнепротерозойских отложений Полярного Урала
Одним из важнейших аспектов исследования метаморфических образований является установление температур и давлений, при которых формировались их минеральные парагенезисы.
Верхнепротерозойские отложения няровейской серии, представленные нижней — верхнехарбейской и верхней — минисейшорской свитами [3], находятся в Центрально-Уральской структурно-формационной мегазоне Полярного Урала, в обрамлении глубокометаморфизо-ванных пород харбейского и марункеуского комплексов [6, 7]. Возраст серии принимается условно среднерифей-ским по залеганию ниже мраморизованных известняков немуръюганской свиты, содержащих микрофитолиты IV (укского) комплекса рифея.
Верхнехарбейская свита распространена преимущественно в западном обрамлении Харбейско-Марункеус-кого антиклинорного блока-террейна в виде отдельных полос северо-северо-восточного простирания шириной 2—6 км, общей протяженностью более 50 км (рис. 1). Наиболее полно она представлена по ручью Саль-Тальба, рекам Гена-Хадата, Пэсавей-Яха, Паетарка. Свита сложена метаморфизованными терригенно-осадочными отложениями [3]: переслаивающимися слюдяно-кварц-полевош-патовыми кварцитопесчаниками и гравелитами с подчинёнными пластами и пачками хлорит-слюдяно-кварц-альбитовых, хлорит-серицит-альбит-кварцевых, графито-идных сланцев, редко линзами кварцитов и мраморов. Мощность свиты составляет 400—500 м.
Минисейшорская свита распространена в междуречье рр. Щучья—Байдарата, Бол. Хадата—Щучья и бассейне р. Лонготъеган. Свита представлена метабазальтами, филлитовидными, эпидот-хлорит-амфиболовыми, эпи-дот-альбит-хлоритовыми и магнетитовыми сланцами с подчинённым развитием углеродистых и карбонатных разностей [3]. В сланцах содержатся прослои, пласты и пачки алевролитов кварцитовидных, алевропесчаников кварц-альбитовых, иногда встречаются прослои и пласты светлых кварцитов. Наиболее полные разрезы отмечаются по рр. Орангъеган, Паетарка. Мощность свиты 1200—1400 м.
Формирование вулканогенно-осадочного материала в няровейское время, скорее всего, происходило в окраинно-океанической или окраинно-морской обстановке в умеренно-климатической зоне [3]. Породы метаморфизованы в условиях фации зеленых сланцев. По мнению А. М. Пыстина, температура метаморфизма, определенная на основе анализа минеральных парагенезисов пород, составляла 400—450 °С, давление 3—5 Кбар [4].
Актуальность проведенных исследований определяется тем, что отложения няровейской серии остаются малоизученным объектом в отношении уровня метаморфизма.
Целью данной работы является уточнение РТ-пара-метров метаморфизма пород няровейской серии на количественной основе с использованием минералогических геотермометров.

Рис. 1. Схематическая геологическая карта нижнего течения р. Немуръюган (Полярный Урал) (по [3]). Условные обозначения: 1—2 марункеуский комплекс: 1 — марункеуская свита, 2 — ханмейхойская свита; 3—4 — няровейская серия: 3 — верхнехарбейская свита, 4 — минисейшорская свита; 5 — слюдяногорский комплекс габбро-гипербазитовый эклогитизированный плутонический; 6 — евъ-юганский комплекс мигматит-плагиогранитовый плутонический; 7 — минисейский комплекс измененных гипербазитов плутонический; 8 — харбей-собский комплекс габбро-гранодиоритовый; 9 — сядатояхинский комплекс гранитовый плутонический; 10 — сыумкеуский комплекс дунит-гарцбургитовый плутонический; 11 — войкаро-кемпирсайский комплекс тектонитов; 12 — марунс-кий комплекс щелочно-базитовый; 13 — разрывные нарушения: а — сдвиги, b — неустановленной кинематики, c — взбросо-надви-ги второстепенные, d — взбросо-надвиги главные. Точками показаны места отбора проб с номерами проб
Fig. 1. A schematic geological map ofthe lower reaches ofthe river Nemuryugan (Polar Urals) (for Dushin, 1997). Legend: 1—2 Marunkey complex: 1 — Marunkey series, 2 — Hanmeyhoy series; 3—4 — Nyarovey series: 3 — Verhneharbey series, 4 — Miniseyshor series; 5 — Slyudyanogorsky complex gabbro-ultramafic plutonic eclogitized; 6 — Evyugansky complex migmatite plagiogranite plutonic; 7 — Mini-seysky complex ultramafic plutonic; 8 — Harbeysobsky complex gabbro-granodiorite; 9 — Syadatoyahinsky complex granite plutonic; 10 — Syumkeusky complex harzburgite-dunite plutonic; 11 — Voikar-Kempirsay complex tectonites; 12 — Marunsky complex alkaline basite; 13 — faults: a — shifts, b — unknown kinematics, c — reversed strike-thrusts minor, d — reversed strike-main thrusts. Points show the sampling points with sample numbers
Методы исследования
Были проведены петрографическое и минералогическое исследования пород няровейской серии. Химические составы минералов были получены с помощью сканирующего электронного микроскопа Tescan Vega 3 LMH с энергодисперсионной приставкой Instruments X-Max (аналитик С. С. Шевчук) в ЦКП «Геонаука» ИГ Коми НЦ УрО РАН (9 аншлифов, 150 микрозондовых анализов). Для расчета геотермометрических параметров метаморфизма применялись амфибол-плагиоклазовые геотермометры программы PetroExplorer v.3.2 (Blundy, Holland [8]; Holland, Blundy [9]; Jaques e.t.l. [10]; Spear [11]) и муско-витовый геотермометр (Wu, Chen [12]).
Минералого-петрографическая характеристика пород
Нами изучены сланцевые толщи няровейской серии по безымянным притокам р. Ингилоръеган и вдоль руч. Няр-шор и Графитовый бассейна р. Немуръеган (рис. 1). По химическому составу образования няровейской серии разделяются на орто- (метабазальты, метатуфы) и парапороды (метапелиты, метаморфизованные граувакковые песчаники и алевролиты, аркозовые и кварцевые песчаники) [5].
По минеральному составу среди образований няровейской серии нами были выделены две разновидности: кварц-эпидот-хлорит-актинолитсодержащие породы и слюдисто-кварцевые сланцы.
Кварц-эпидот-хлорит-актинолитовые породы (метабазальты) имеют сланцеватую, иногда слабосланцеватую и массивную текстуру, нематолепидогранобластовую, редко порфиробластовую структуру. Они представлены эпидотом (5—40 %), амфиболом (преимущественно актинолитом) (15—35 %), альбитом (3—30 %), хлоритом (5— 25 %), кварцем (1—10 %), кальцитом (0—10 %), мусковитом (1—3 %). Минералогический анализ показал, что в составе метабазальтов встречаются следующие акцессорные и рудные минералы: циркон, титанит, рутил, магнетит, пирит, халькопирит, галенит (рис. 2).
Слюдисто-кварцевые сланцы (метапелиты) по количеству темноцветных минералов делятся на меланократовые (50 % и более), мезократовые (30—50 %) и лейкократовые (менее 30 %) разновидности. Меланократовые породы включают в себя альбит-эпидот-мусковит-кварце-вые, альбит-мусковит-хлорит-кварцевые, альбит-кварц-актинолитовые-мусковитовые, биотит-хлорит-эпидот-кварцевые, мусковит-альбит-биотит-эпидот-хлорит-кварцевые, кварц-мусковитовые, эпидот-мусковит-хло-

Рис. 2. Метабазиты (a) и метапелиты (b) няровейской серии (в проходящем свете): Qz — кварц, Chl — хлорит, Ab — альбит, Ms — мусковит, Act — актинолит, Ep — эпидот, Ttn — титанит

Fig. 2. Metabasites (a) and metapelites (b) of the Nyarovey series (in the transmitted light): Qz — quartz, Chl — chlorite, Ab — albite, Ms — muscovite, Act — actinolite, Ep — epidote, Ttn — titanite
Таблица 1
Химические составы и эмпирические формульные единицы плагиоклазов из метабазитов няровейской серии
Table 1
Chemical compositions and empirical formula units of plagioclases from metabasites of nyaroveyskaya series
Свита / Suite |
Верхнехарбейская / verkhnekharbeyskaya |
Минисейшорская / Miniseyshorskaya |
|||||||
№ пробы / Sample No |
h-5-16 |
h-5-18 |
h-5-19 |
||||||
№ анализа в табл. 4 Analysis No in Table 4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
SiO2 |
70.95 |
70.82 |
71.44 |
71.78 |
68.74 |
69.67 |
70.46 |
72.69 |
71.26 |
A12O3 |
20.47 |
20.71 |
20.92 |
20.56 |
20.18 |
20.09 |
20.95 |
20.91 |
20.66 |
Na2O |
11.7 |
11.58 |
11.67 |
11.69 |
11.05 |
11.34 |
11.83 |
11.91 |
11.94 |
CaO |
H.O. |
0.32 |
H.O. |
0.28 |
0.28 |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
Сумма/Total |
103.12 |
103.43 |
104.03 |
104.31 |
100.25 |
101.1 |
103.24 |
105.51 |
103.86 |
Si |
3.01 |
3.00 |
3.01 |
3.02 |
3.01 |
3.01 |
2.98 |
3.02 |
3.00 |
Al |
1.02 |
1.03 |
1.04 |
1.02 |
1.04 |
1.02 |
1.05 |
1.02 |
1.03 |
Na |
0.96 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.94 |
0.95 |
0.97 |
0.96 |
0.98 |
Ca |
H.O. |
0.02 |
H.O. |
0.01 |
0.01 |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
Ab |
1.00 |
0.98 |
1.00 |
0.99 |
0.99 |
0.99 |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
An |
— |
0.02 |
— |
0.01 |
0.01 |
— |
— |
— |
— |
Or |
— |
— |
— |
— |
— |
0.01 |
— |
— |
— |
Свита / Suite |
Минисейшорская / Miniseyshorskaya |
||||||||
№ пробы Sample No |
н-5-19 |
h-4-44 |
h-4-62 |
h-4-64 |
|||||
№ анализа в табл. 4 Analysis No in Table 4 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
|
SiO2 |
68.95 |
69.37 |
72.58 |
70.49 |
72.08 |
67.15 |
69 |
70.2 |
|
A12O3 |
20.06 |
20.26 |
21.16 |
20.74 |
20.16 |
19.61 |
19.51 |
20.28 |
|
Na2O |
11.79 |
11.27 |
12.42 |
12.08 |
11.71 |
11.15 |
11.53 |
11.67 |
|
CaO |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
0.19 |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
|
FeO |
H.O. |
0.36 |
0.33 |
0.42 |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
|
Сумма / Total |
100.8 |
101.26 |
106.49 |
103.92 |
103.95 |
97.91 |
100.04 |
102.15 |
|
Si |
2.99 |
3.01 |
2.98 |
2.96 |
3.04 |
3.01 |
3.02 |
3.01 |
|
Al |
1.02 |
1.04 |
1.02 |
1.03 |
1.01 |
1.03 |
1.01 |
1.02 |
|
Na |
0.99 |
0.95 |
0.99 |
0.99 |
0.96 |
0.97 |
0.98 |
0.97 |
|
Ca |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
0.01 |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
|
Fe2+ |
H.O. |
0.01 |
0.01 |
0.02 |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
|
Ab |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
0.99 |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
|
An |
— |
— |
— |
0.01 |
— |
— |
— |
— |
|
Or |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
Примечание: н.о. — не обнаружен. Note. н.о. — not detected рит-кварцевые, углеродистые хлорит-мусковит-кварце-вые, кальцит-биотит-хлорит-мусковит-кварцевые, гра-нат-альбит-эпидот-хлорит-мусковит-кварцевые, гранат-хлорит-мусковит-кварцевые сланцы с полосчатой текстурой, порфиробластовой и лепидогранобластовой структурой. В их состав входят: кварц (20—60 %), мусковит (5— 40 %), хлорит (0—30 %), актинолит (0—20 %), эпидот (0— 20 %), альбит (1—10 %), биотит (0—10 %) и гранат (0— 2 %). К мезократовым образованиям относятся кальцит-гранат-мусковит-эпидот-хлорит-кварцевые, гранат-мус-ковит-хлорит-альбит-кварцевые, хлорит-эпидот-муско-вит-кварцевые, эпидот-альбит-хлорит-мусковит-кварце-вые, хлорит-биотит-мусковит-альбит-кварцевые и муско-вит-альбит-кварцевые сланцы. Породообразующие минералы представлены кварцем (50—70 %), мусковитом (10—
30 %), эпидотом (0—20 %), хлоритом (0—15 %), альбитом (0—10 %), биотитом (0—5 %), кальцитом (0—3 %), гранатом (0—2 %). К лейкократовым образованиям отнесены мусковитые кварциты, часто углеродистые, мусковит-клиноцоизит-хлорит-кварцевые, хлорит-мусковит-квар-цевые сланцы с содержаниями кварца (70 % и более), мусковита (0—20 %), хлорита (0—15 %), эпидота (0—10 %), с мощностью выходов 2—7 м. Эти породы плотные, с заметной сланцеватой текстурой. В них практически отсутствует плагиоклаз. В составе метапелитов присутствуют следующие акессорные и рудные минералы: циркон, апатит, гранат, титанит, рутил, турмалин, ильменит, магнетит, сфалерит, пирит, халькопирит (рис. 2).
Минералого-петрографическая характеристика верхнепротерозойских отложений няровейской серии пока-
Таблица2
Химические составы и эмпирические формульные единицы амфиболов из метабазитов няровейской серии
Table 2
Chemical compositions and empirical formula units of anphiboles from metabasites of nyaroveyskaya series
Свита / Suite |
Верхнехарбейская / Verkhnekharbeyskaya |
Минисейшорская / Miniseyshorskaya |
|||||||
№ пробы Sample No |
h-5-16 |
h-5-18 |
h-5-19 |
||||||
№ анализа в табл. 4 Analysis No in Table 4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
SiO2 |
54.75 |
53.49 |
55.14 |
55.37 |
54.55 |
55.75 |
58.7 |
57.72 |
54.99 |
A12O3 |
2.59 |
3.79 |
1.87 |
2.41 |
2.54 |
2.08 |
2.8 |
2.51 |
2.72 |
FeO |
16.81 |
18.18 |
16.92 |
17.3 |
11.55 |
9.39 |
9.74 |
10.77 |
10.59 |
MnO |
H.O. |
H.O. |
0.31 |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
0.34 |
MgO |
13.36 |
12.52 |
13.63 |
13.24 |
16.42 |
18.08 |
18.68 |
18.58 |
17.39 |
CaO |
12.91 |
12.7 |
13.06 |
12.83 |
11.56 |
11.94 |
12.23 |
13.16 |
12.62 |
Na2O |
H.O. |
0.82 |
H.O. |
0.37 |
0.63 |
0.87 |
0.88 |
H.O. |
0.52 |
Сумма / Total |
100.42 |
101.5 |
100.93 |
101.52 |
97.25 |
98.11 |
103.03 |
102.74 |
99.17 |
Si |
7.78 |
7.58 |
7.80 |
7.78 |
7.84 |
7.81 |
7.82 |
7.77 |
7.69 |
AT |
0.22 |
0.42 |
0.20 |
0.22 |
0.16 |
0.19 |
0.18 |
0.23 |
0.31 |
AT |
0.21 |
0.21 |
0.11 |
0.18 |
0.27 |
0.15 |
0.26 |
0.16 |
0.14 |
Fe3+ |
0.01 |
0.12 |
0.09 |
0.08 |
0.04 |
0.17 |
0.09 |
0.07 |
0.18 |
Fe2+ |
1.98 |
2.04 |
1.91 |
1.95 |
1.23 |
0.93 |
0.99 |
1.14 |
1.06 |
Mn |
H.O. |
H.O. |
0.04 |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
0.04 |
Mg |
2.83 |
2.64 |
2.87 |
2.78 |
3.52 |
3.78 |
3.71 |
3.73 |
3.62 |
Ca |
1.97 |
1.93 |
1.98 |
1.93 |
1.78 |
1.79 |
1.75 |
1.90 |
1.89 |
Na |
H.O. |
0.23 |
H.O. |
0.10 |
0.18 |
0.24 |
0.23 |
H.O. |
0.14 |
Тип / Amf |
Act |
Act |
Act |
Act |
Act |
Act |
Act |
Act |
Act |
Свита / Suite |
Минисейшорская / Miniseyshorskaya |
||||||||
№ пробы / Sample No |
h-5-19 |
h-4-44 |
h-4-62 |
h-4-64 |
|||||
№ анализа в табл. 4 Analysis No in Table 4 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
|
SiO2 |
54.99 |
56.06 |
56.6 |
55.8 |
54.55 |
54.03 |
53.93 |
54.56 |
|
A12O3 |
2.5 |
2.48 |
1.26 |
2.16 |
1.02 |
1.66 |
1.84 |
3.71 |
|
FeO |
10.36 |
10.68 |
12.37 |
13.35 |
13.4 |
13.88 |
13.99 |
13.04 |
|
MnO |
H.O. |
H.O. |
0.3 |
0.41 |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
|
MgO |
16.92 |
17.22 |
16.93 |
16.06 |
15.56 |
14.74 |
14.75 |
15.47 |
|
CaO |
12.21 |
11.72 |
12.6 |
12.34 |
12.01 |
11.68 |
11.84 |
12.5 |
|
Na2O |
0.6 |
0.97 |
0.34 |
0.57 |
0.54 |
0.63 |
0.68 |
0.46 |
|
Сумма / Total |
97.58 |
99.13 |
100.4 |
100.69 |
97.08 |
96.62 |
97.03 |
99.74 |
|
Si |
7.79 |
7.81 |
7.87 |
7.77 |
7.88 |
7.86 |
7.82 |
7.66 |
|
AT |
0.21 |
0.19 |
0.13 |
0.23 |
0.12 |
0.14 |
0.18 |
0.34 |
|
AT |
0.21 |
0.22 |
0.08 |
0.12 |
0.06 |
0.15 |
0.13 |
0.27 |
|
Fe3+ |
0.10 |
0.14 |
0.09 |
0.16 |
0.13 |
0.10 |
0.15 |
0.12 |
|
Fe2+ |
1.13 |
1.10 |
1.35 |
1.39 |
1.49 |
1.59 |
1.55 |
1.41 |
|
Mn |
H.O. |
H.O. |
0.04 |
0.05 |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
H.O. |
|
Mg |
3.58 |
3.58 |
3.51 |
3.33 |
3.35 |
3.20 |
3.19 |
3.24 |
|
Ca |
1.85 |
1.75 |
1.88 |
1.84 |
1.86 |
1.82 |
1.84 |
1.88 |
|
Na |
0.17 |
0.26 |
0.09 |
0.15 |
0.15 |
0.18 |
0.19 |
0.13 |
|
Тип /Amf |
Act |
Act |
Act |
Act |
Act |
Act |
Act |
Act |
Список литературы Термодинамические условия метаморфизма верхнепротерозойских отложений Полярного Урала
- Гракова О. В. Уляшева Н. С. Металлогенические особенности верхнепротерозойских углеродсодержащих сланцев няровейской серии (Полярный Урал) // Вестник института геологии Коми НЦ УрО РАН. 2016. № 9 (254). С. 16-21.
- Добрецов Н. Л., Соболев В. С., Хлестов В. В. Фации регионального метаморфизма умеренных давлений. М.: Недра, 1972. 288 с.
- Душин В. А., Сердюкова О. П., Малюгин А. А. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200000. Издание второе. Серия Полярно-Уральская. Листы Q-42-I, II. Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ, 2007. 340 с.
- Литосфера Тимано-Североуральского региона: геологическое строение, вещество, геодинамика, минерагения / А. М. Пыстин, Л. В. Махлаев, А. И. Антошкина и др.: Сыктывкар: Геопринт, 2008. 234 с.
- Уляшева Н. С., Гракова О. В. Первичный состав пород няровейской серии (Полярный Урал) // Вестник института геологии Коми НЦ УрO РАН. 2016. № 2. С. 24-35.