Железисто-глиноземистые метапелиты Северо-Енисейского кряжа: палеообстановки формирования, природа и возраст протолита

   Предмет исследования. Изучались неоднородные по Р-Т условиям метаморфизма железисто-глиноземистые метапелиты тейского, гаревского и приангарского комплексов Северо-Енисейского кряжа (западная окраина Сибирского кратона).

   Методы исследования. На основании анализа новых геохронологических (U-Pb SHRIMP-II датирование по цирконам) и геохимических данных по распределению главных и редких элементов в породах проведена реконструкция состава, условий формирования и возраста их протолита.

   Результаты. Железисто-глиноземистые метапелиты Северо-Енисейского кряжа представляют собой переотложенные и метаморфизованные продукты докембрийских кор выветривания преимущественно каолинитового, а не латеритного типа, как считалось ранее. Химическое выветривание пород в раннем протерозое на Енисейском кряже не достигало глубокой стадии латеритизации с образованием зон конечного разложения алюмосиликатов, а ограничивалось формированием продуктов выветривания преимущественно каолинитллит-монтмориллонит-кварцевого состава.

   Выводы. Петро- и геохимические характеристики изученных метапелитов обусловлены главным образом особенностями осадконакопления при формировании протолита, образование которого могло происходить за счет размыва нижнепротерозойских микрогнейсов Сибирского кратона с возрастами в диапазоне 2043–1962 млн лет с примесью материала кислых и основных пород (сухопитская серия) и последующего накопления в окраинно-континентальных мелководных бассейнах в условиях гумидного климата и спокойного тектонического режима. Полученные выводы о природе и составе протолита этих пород согласуются с данными литолого-фациального анализа и геодинамическими реконструкциями эволюции геологических комплексов Северо-Енисейского кряжа в докембрии.

1. Балашов Ю. А. Геохимия редкоземельных элементов / Ю. А. Балашов. – М.: Недра, 1976. – 266 с.

2. Бибикова Е. В. Возрастные рубежи в геологической эволюции раннего докембрия Енисейского кряжа / Е. В. Бибикова [и др.] // Стратиграфия. Геол. корреляция. – 1993. – 1. – 35-40.

3. Головенок В. К. Высокоглиноземистые формации докембрия / В. К. Головенок. – Л.: Недра, 1977. – 268 с.

4. Егоров А. С. Глубинное строение и геодинамика литосферы северной Евразии (по результатам геолого-геофизического моделирования вдоль геотраверсов России) / А. С. Егоров. – СПб.: ВСЕГЕИ, 2004. – 199 с.

5. Козлов П. С. Тектоно-метаморфическая эволюция гаревского полиметаморфического комплекса Енисейского кряжа / П. С. Козлов [и др.] // Геология и геофизика. – 2012. – 53 (11). – 1476-1496.

6. Козлов П. С. Геодинамическая модель эволюции Приенисейской палеосубдукционной зоны в неопротерозое (западная окраина Сибирского кратона) / П. С. Козлов [и др.] // Россия. Геотектоника. – 2020. – 54 (1). – 62-78.

7. Коробейников С. Н. Математическое моделирование надвига как причины формирования андалузит-кианитовой метаморфической зональности в Енисейском кряже / С. Н. Коробейников [и др.] // Докл. РАН. – 2006. – 408 (4). – 512-516.

8. Лиханов И. И. Метаморфические индикаторы геодинамических обстановок коллизии, растяжения и сдвиговых зон земной коры / И. И. Лиханов. – Петрология. – 2020. – 28 (1). – 4-22.

9. Лиханов И. И. Бластомилонитовые комплексы западной части Енисейского кряжа (Восточная Сибирь, Россия): геологическая позиция, эволюция метаморфизма и геодинамические модели / И. И. Лиханов, С. В. Зиновьев, П. С. Козлов // Геотектоника. – 2021. – 55 (1). – 41-65.

10. Лиханов И. И. Коллизионный метаморфизм как результат надвигов в заангарской части Енисейского кряжа / И. И. Лиханов [и др.] // Докл. АН. – 2006. – 411 (2). – 235-239.

11. Лиханов И. И. Метаморфическая эволюция ультравысокотемпературных железисто-глиноземистых гранулитов Южно-Енисейского кряжа и тектонические следствия / И. И. Лиханов [и др.] // Петрология. – 2016. – 24 (4). – 423-440.

12. Лиханов И. И. Аккреционная тектоника западной окраины Сибирского кратона / И. И. Лиханов, А. Д. Ножкин, К. А. Савко // Геотектоника. – 2018. – 52 (1). – 28-51.

13. Лиханов И. И. Нижнепротерозойские метапелиты северной части Енисейского кряжа: природа и возраст протолита, поведение вещества при коллизионном метаморфизме / И. И. Лиханов, В. В. Ревердатто // Геохимия. – 2011. – 49 (3). – 239-267.

14. Лиханов И. И. Геохимия, возраст и особенности петрогенезиса пород гаревского метаморфического комплекса Енисейского кряжа / И. И. Лиханов, В. В. Ревердатто // Геохимия. – 2014. – 52 (1). – 3-25.

15. Лиханов И. И. Неопротерозойские комплексы-индикаторы континентального рифтогенеза как свидетельство процессов распада Родинии на западной окраине Сибирского кратона / И. И. Лиханов, В. В. Ревердатто // Геохимия. – 2015. – 53 (8). – 675-694.

16. Лиханов И. И. Геохимия, особенности происхождения и возраст метаморфизма пород Приангарья в зоне сочленения cеверного и южного сегментов Енисейского кряжа / И. И. Лиханов, В. В. Ревердатто // Геохимия. – 2016. – 54 (2). – 143-164.

17. Лиханов И. И. Геохимические свидетельства природы протолита железисто-глиноземистых метапелитов Кузнецкого Алатау и Енисейского кряжа / И. И. Лиханов, В. В. Ревердатто, А. Е. Вершинин // Геология и геофизика. – 2006. – 47 (1). – 119-131.

18. Лиханов И. И. Железисто-глиноземистые метапелиты тейской серии Енисейского кряжа: геохимия, природа протолита и особенности поведения вещества при метаморфизме / И. И. Лиханов, В. В. Ревердатто, А. Е. Вершинин // Геохимия. – 2008. – 46 (1). – 20-41.

19. Лиханов И. И. Коллизионные метаморфические комплексы Енисейского кряжа: особенности эволюции, возрастные рубежи и скорость эксгумации / И. И. Лиханов, В. В. Ревердатто, П. С. Козлов // Геология и геофизика. – 2011. – 52 (10). – 1593-1611.

20. Лиханов И. И. U-Pb и ⁴⁰Ar-³⁹Ar свидетельства гренвильских событий на Енисейском кряже при формировании Тейского полиметаморфического комплекса / И. И. Лиханов, В. В. Ревердатто, П. С. Козлов // Геохимия. – 2012. – 50 (6). – 607-614.

21. Лиханов И. И. Неопротерозойский дайковый пояс Заангарья Енисейского кряжа как индикатор процессов растяжения и распада Родинии / И. И. Лиханов [и др.] // Докл. АН. – 2013. – 450 (6). – 685-690.

22. Лиханов И. И. Минеральные равновесия и Р-Т диаграмма для железисто-глиноземистых метапелитов в системе KFMASH (K₂O–FeO–MgO–Al₂O3 –SiO₂ –H₂O) / И. И. Лиханов, В. В. Ревердатто, А. Ю. Селятицкий // Петрология. – 2005. – 13 (1). – 81-92.

23. Маслов А. В. Метатерригенные породы архея (основные геохимические ограничения) / А. В. Маслов // Геохимия. – 2007. – 45 (4). – 370-389.

24. Маслов А. В. Терригенные осадочные последовательности типового разреза рифея: соотношение процессов рециклинга и привноса “first cycle” материала / А. В. Маслов, Э. З. Гареев, М. Т. Крупенин // Геохимия. – 2005. – (2). – 158-181.

25. Маслов А. В. Тонкозернистые алюмосиликокластические образования стратотипического разреза среднего рифея Южного Урала: особенности формирования, состав и эволюция источников сноса / А. В. Маслов [и др.] // Литология и полезн. ископаемые. – 2004. – (4). – 414-441.

26. Маслов А. В. Реконструкция состава пород питающих провинций. Ст. 2. Лито- и изотопно-геохимические подходы и методы / А. В. Маслов [и др.] // Литосфера. – 2020. – 20 (1). – 40-62. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2020-20-1-40-62

27. Неелов А. Н. Петрохимическая классификация метаморфизованных осадочных и вулканических пород / А. Н. Неелов. – Л.: Наука, 1980. – 100 с.

28. Ножкин А. Д. Геохимические и изотопно-геохронологические свидетельства субсинхронного островодужного магматизма и терригенной седиментации (Предивинский террейн Енисейского кряжа) / А. Д. Ножкин [и др.] // Геология и геофизика. – 2016. – 57 (11). – 1992-2014.

29. Ножкин А. Д. Геохимия, обстановки формирования и рудоносность вулканогенно-осадочных комплексов Приангарья Енисейского кряжа / А. Д. Ножкин [и др.] // Докл. АН. – 2021. – 501 (2). – 149-155.

30. Ножкин А. Д. Геохимические особенности терригенных пород рифея Южного Урала и Сибири и вариации зрелости континентальной коры / А. Д. Ножкин [и др.] // Геология и геофизика. – 2009. – 50 (2). – 95-114.

31. Ножкин А. Д. Формирование и эволюция докембрийской коры юго-западной части Сибирского кратона / А. Д. Ножкин, О. М. Туркина, И. И. Лиханов // Мат-лы Всерос. конф. с межд. участием, посвящ. 90-летию ИГЕМ РАН. – М.: ИГЕМ РАН, 2020. – 400-402.

32. Ножкин А. Д. Позднепалеопротерозойские вулканические ассоциации на юго-западе Сибирского кратона (Ангаро-Канский блок) / А. Д. Ножкин [и др.] // Геология и геофизика. – 2016. – 57 (2). – 312-332.

33. Ножкин А. Д. Палеопротерозойские метавулканогенно-осадочные толщи енисейского метаморфического комплекса на юго-западе Сибирского кратона (Ангаро-Канский блок): расчленение, состав, U-Pb возраст цирконов / А. Д. Ножкин [и др.] // Геология и геофизика. – 2019. – 60 (10). – 1384-1406.

34. Ножкин А. Д. Sm-Nd-изотопная систематика метапелитов докембрия Енисейского кряжа и вариации возраста источников сноса / А. Д. Ножкин [и др.] // Докл. АН. – 2008. – 423 (6). – 795-800.

35. Попов Н. В. Мезопротерозойский гранитоидный магматизм в заангарской части Енисейского кряжа: результаты U-Pb исследований / Н. В. Попов, И. И. Лиханов, А. Д. Ножкин // Докл. АН. – 2010. – 431 (4). – 509-515.

36. Попов Н. В. Палеопротерозойский гранитоидный магматизм в тектонической истории Ангаро-Канского блока юго-западного обрамления Сибирской платформы / Н. В. Попов [и др.] // Докл. АН. – 2020. – 490 (2). – 39-44.

37. Предовский А. А. Реконструкция условий седиментогенеза и вулканизма раннего докембрия / А. А. Предовский. – Л.: Наука, 1980. – 152 с.

38. Ревердатто В. В. Природа и модели метаморфизма / В. В. Ревердатто [и др.] – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2017. – 331 c.

39. Розен О. М. Количественный минеральный состав осадочных пород: расчет по петрохимическим данным, анализ достоверности результатов (компьютерная программа) / О. М. Розен, А. А. Аббясов // Литология и полезн. ископаемые. – 2003. – 34. – 299-312.

40. Сальников А. С. Сейсмологическое строение земной коры платформенных и складчатых областей Сибири по данным региональных сейсмических исследований преломленными волнами / А. С. Сальников. – Новосибирск: Изд-во СНИИГГиМС, 2009. – 132 с.

41. Сараев С. В. Литология и петрохимия глинистых пород рифея Енисейского кряжа / С. В. Сараев // Глинистые минералы в осадочных породах Сибири. – Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР, 1986. – 78-85.

42. Юдович Я. Э. Основы литохимии / Я. Э. Юдович. – СПб.: Наука, 2000. – 479 с.

43. Boynton W. V. (1984) Cosmochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. Rare earth element geochemistry. (Ed. P. Henderson). Amsterdam: Elsevier, 63-114.

44. Chatterjee N. D., Johannes W. S. (1974) Thermal stability and standard thermodynamic properties of synthetic 2M₁-muscovite, KAl₂Al₃Si₃O₁₀(OH)₂. Contrib. Mineral. Petrol., 48, 89-114.

45. Condie K. C. (1993) Chemical composition and evolution of the upper continental crust: contrasting results from surface samples and shales. Chem. Geol., 104, 1-37.

46. Cox R., Lowe D. R. (1995) Controls on sediment composition on a regional scale: a conceptual review. J. Sediment. Res., A65, 1-12.

47. Cox R., Lowe D. R., Cullers R. L. (1995) The influence of sediment recycling and basement composition on evolution of mudrock chemistry in southwestern United States. Geochim. Cosmochim. Acta, 59, 2919-2940.

48. Fedo C. M., Nesbitt H. W., Young G. M. (1995) Unraveling the effects of potassium metasomatism in sedimentary rocks and paleosoils, with implications for paleoweathering conditions and provenance. Geology, 23, 921-924.

49. Franceschelli M., Puxeddu M., Gattiglio M. (2003) Geochemistry and origin of chloritoid schists from the Alpi Apuane, Italy: evidence of a prevailing lateritic signature. Eur. J. Mineral., 15, 575-588.

50. Haas H., Holdaway M. J. (1973) Equilibria in the system Al₂O₃–SiO₂–H₂O involving the stability limits of pyrophyllite, and thermodynamic data of pyrophyllite. Amer. J. Sci., 273, 348-357.

51. Harnois L. (1988) The CIW index: a new chemical index of weathering. Sediment. Geol., 55, 319-322.

52. Hietanen A. (1967) On the facies series in various types of metamorphism. J. Geol., 75, 187-214.

53. Holdaway M. J. (1971) Stability of andalusite and the aluminum silicate phase diagram. Amer. J. Sci., 271, 97-131.

54. Hoschek G. (1969) The stability of staurolite and chloritoid and their significance in metamorphism of pelitic rocks. Contrib. Mineral. Petrol., 22, 208-232.

55. Kozlov P. S. (2017) Metamorphism, P–T–t conditions of formation, and prospects for the practical use of Al₂O₅ polymorphs, chloritoid, and staurolite (Yenisei Ridge). IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., 110, 012010.

56. Larionov A. N., Andreichev V. A., Gee D. G. (2004) The Vendian alkaline igneous suite of northern Timan: ion microprobe U-Pb zircon ages of gabbros and syenite. The Neoproterozoic Timanide Orogen of Eastern Baltica (Eds D. G. Gee, V. L. Pease). Geol. Soc. Lond. Mem., 30, 69-74.

57. Le Breton N., Thompson A. B. (1988) Fluid-absent (dehydration) melting of biotite in metapelites in the early stages of crustal anatexis. Contrib. Mineral. Petrol., 99, 226-237.

58. Likhanov I. I. (1988) Chloritoid, staurolite and gedrite of the high-alumina hornfelses of the Karatash pluton. Int. Geol. Rev., 30, 868-877.

59. Likhanov I. I., Polyansky O. P., Reverdatto V. V., Memmi I. (2004) Evidence from Fe- and Al-rich metapelites for thrust loading in the Transangarian Region of the Yenisey Ridge, eastern Siberia. J. Metamorph. Geol., 22 (8), 743-762.

60. Likhanov I. I., Régnier J.-L., Santosh M. (2018) Blueschist facies fault tectonites from the western margin of the Siberian Craton: Implications for subduction and exhumation associated with early stages of the Paleo-Asian Ocean. Lithos, 304-307, 468-488.

61. Likhanov I. I., Reverdatto V. V. (2007) Provenance of Precambrian Fe- and Al-rich metapelites in the Yenisey Ridge and Kuznetsk Alatau, Siberia: geochemical signatures. Acta Geol. Sinica (Engl. Ed.), 81 (3), 409-423.

62. Likhanov I. I., Reverdatto V. V., Memmi I. (1994) Short-range mobilization of elements in the biotite zone of contact aureole of the Kharlovo gabbro massif (Russia). Eur. J. Mineral., 6 (1), 133-144.

63. Likhanov I. I., Santosh M. (2017) Neoproterozoic intraplate magmatism along the western margin of the Siberian Craton: implications for breakup of the Rodinia super-continent. Precambr. Res., 300, 315-331.

64. Likhanov I. I., Santosh M. (2019) A-type granites in the western margin of the Siberian Craton: implications for breakup of the Precambrian supercontinents Columbia / Nuna and Rodinia. Precambr. Res., 328, 128-145.

65. Ludwig K. R. (1999) User’s manual for Isoplot/Ex, Version 2.10. A geochronological toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Isochronology Spec. Publ., 1, 46 p.

66. Ludwig K. R. (2000) SQUID 1.00. User’s manual. Berkeley Isochronology Spec. Publ., 2, 2455 p.

67. Martin H. (1986) Effect of stepper Archean geothermal gradients on geochemistry of subduction related magmas. Geology, 14, 753-756.

68. McLennan S. M. (1989) Rare earth elements in sedimentary rocks: influence of provenance and sedimentary processes. Geochemistry and Mineralogy of Rare Earth Elements. (Eds B. R. Lipin, G. A. McKay). Washington D. C.: Miner. Soc. Amer., 169-200.

69. Murray R. W., Buchholtz ten Brink M. R., Jones D. L. (1990) Rare earths elements as indicator of different marine depo sitional environments in chert and shale. Geology, 18, 268-272.

70. Nesbitt H. W., Young G. M. (1982) Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lulites. Nature, 299, 715-717.

71. Pattison D. R. M. (1992) Stability of andalusite and sillimanite and the Al₂SiO₅ triple point: constraints from the Ballachulish aureole. Scott. J. Geol., 100, 423-446.

72. Reverdatto V. V., Likhanov I. I., Polyansky O. P., Sheplev V. S., Kolobov V. Yu. (2019) The nature and models of metamorphism. Springer, Chum, 330 p.

73. Shaw D. M. (1956) Geochemistry of pelitic rocks. Pt III: Major elements and general geochemistry. Geol. Soc. Amer. Bull., 67, 913-934.

74. Sun S. S., McDonough W. F. (1989) Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Geol. Soc. Lond. Spec. Publ., 42, 313-345.

75. Symmes G. H., Ferry J. M. (1992) The effect of whole-rock MnO content on the stability of garnet in pelitic schists during metamorphism. J. Metamorph. Geol., 10, 221-237.

76. Taylor S. R., McLennan S. M. (1985) The Continental Crust: Its Composition and Evolution. Oxford, Blackwell, 312 p.

77. Taylor S. R., McLennan S. M. (1995) The geochemical evolution of the continental crust. Rev. Geophys., 33, 241-265.

78. Thompson J. B. Jr. (1957) The graphical analysis of mineral assemblages in pelitic schists. Amer. Miner., 42, 842-858.

79. Whitney D. L., Evans B. W. (2010) Abbreviations for names of rock-forming minerals. Amer. Miner., 95, 185-189.

80. Williams I. S. (1998) U-Th-Pb geochronology by ion-microprobe. Applications of microanalytical techniques to understanding mineralizing processes. (Eds M. A. McKibben, W. C. Shanks III, W. I. Ridley). Rev. Econ. Geol., 7, 1-35.