Термодинамические условия метаморфизма верхнепротерозойских отложений Полярного Урала

Автор: Гракова О.В.

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.

Статья научная