Высокобарический метаморфизм в зоне Главного Уральского разлома в бассейне р. Северная Сосьва (Северный Урал)

Объект исследования. Исследовались метаморфические породы хомасьинской свиты нижнего-среднего ордовика на Северном Урале (бассейн р. Северная Сосьва) в зоне Главного Уральского разлома (ГУР).

Цель. Реконструкция палеообстановки формирования метаморфических пород.

Методы и материалы. Выполнены геохимические и петролого-минералогические исследования, а также геотермобарометрия совместно с моделированием минералообразования.

Результаты. Геохимические особенности базальтов пород хомасьинской свиты указывают на обогащенный мантийный источник. Пространственная ассоциация метабазальтов с аркозовыми, кварцевыми песчаниками и алевролитами позволяет считать, что накопление толщ происходило в обстановке перехода от континентального рифтогенеза к океаническому спредингу, исследуемая структура представляет собой фрагмент раннепалеозойской пассивной вулканической континентальной окраины. На фоне повсеместного метаморфизма фации зеленых сланцев вблизи ГУР картируются зоны глаукофансодержащих пород, а в тектонических линзах наблюдаются гранатсодержащие хлорит-эпидот-амфибол-мусковит-кварц-альбитовые сланцы. Амфиболы в зоне ГУР представлены актинолитами, винчитами, барруазитами, глаукофанами и магнезиальной роговой обманкой, гранаты демонстрируют прогрессивную (прямую) зональность. Белые слюды представлены фенгитами, во внутренних зонах кристаллов граната иногда присутствуют реликты парагонита. Гранатсодержащие породы формировались при давлениях не ниже 7–8 кбар и при температуре 400–500°С.

Выводы. Предполагается, что минеральный состав пород и термодинамический режим их образования отвечает геодинамическому режиму субдукции (безгранатовые глаукофановые сланцы) с последующим переходом к режиму коллизии (парагенезисы с гранатом, актинолитом и роговой обманкой), чему не противоречат результаты изотопного датирования пород и выявленные Р-Т параметры их метаморфизма.

1. Вализер П.М., Ленных В.И. (1988) Амфиболы голубых сланцев Урала. М.: Наука, 203 с.

2. Вализер П.М., Краснобаев А.А., Русин А.И., Зворыгина А.А. (2015) Гранат-глаукофановые сланцы Ташлинского блока Максютовского комплекса (Южный Урал). Литосфера, (5), 51-70.

3. Григорьев С.И., Ремизов Д.Н., Григорьева Н.Г., Юдин В.В., Феофилактов Ф.Н. (2005) Термодинамические условия формирования метаморфических пород Неркаюского и Лемвинского аллохтонов на Полярном Урале. Петрология и минералогия Севера Урала и Тимана. Тр. ИГ Коми НЦ УрО РАН, вып. 119, 53-64.

4. Добрецов Н.Л. (1974) Глаукофансланцевые и эклогитглаукофансланцевые комплексы СССР. Тр. ИГГ СО АН СССР, вып. 57, 429 с.

5. Иванов К.С. (1998) Основные черты геологической истории (1.6–0.2 млрд лет) и строения Урала. Дисc. … д-ра. геол.-мин. наук. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 252 с.

6. Иванов К.C., Карстен Л.А., Малюски Г. (2000) Первые данные о возрасте субдукционного (эклогит-глаукофансланцевого) метаморфизма на Полярном Урале. Палеозоны субдукции: тектоника, метаморфизм, осадконакопление. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 121-128.

7. Карстен Л.А. (1989) Геология метаморфических комплексов в зоне Главного Уральского разлома на Приполярном Урале. Автореф. … канд. геол.-мин. наук. Свердловск: ИГГ УрО АН СССР, 23 с.

8. Ленных В.И. (1978) Эклогит-глаукофановый пояс Южного Урала. М.: Наука, 160 с.

9. Лепезин Г.Г., Королюк В.Н. (1985) Типы зональности в гранатах. Геология и геофизика, (6), 71-79.

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

11. Лю И., Перчук А.Л., Арискин А.А. (2019) Высокобарный метаморфизм в перидотитовом кумулате комплекса Марун-Кеу, Полярный Урал. Петрология, 27(2), 138-160.

12. Петров Г.А. (2007) Условия формирования комплексов зоны Главного Уральского разлома на Северном Урале. Екатеринбург: УГГУ, 181 с.

13. Петров Г.А. (2022) Геохимические особенности вулканитов северной части Тагильской структуры как отражение эволюции палеозоны субдукции. Литосфера, 22(6), 709-740.

14. Петров Г.А., Наседкина В.А. (2008) К проблеме корреляции среднеордовикских отложений в зоне Главного Уральского разлома на Северном и Среднем Урале. Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 155, 60-62.

15. Петров Г.А., Пучков В.Н. (1994) Главный Уральский разлом на Северном Урале. Геотектоника, (1), 25-37.

16. Петров Г.А., Ронкин Ю.Л., Маслов А.В., Свяжина И.А., Рыбалка А.В., Лепихина О.П. (2008) Время начала коллизии на Среднем и Северном Урале. Докл. РАН, 422(3), 365-370.

17. Пучков В.Н. (2010) Геология Урала и Приуралья (актуальные вопросы стратиграфии, тектоники, геодинамики и металлогении). Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 280.

18. Пыстин А.М. (1994) Полиметаморфические комплексы западного склона Урала. СПб.: Наука, 208 с.

19. Пыстин А.М., Кушманова Е.В., Пыстина Ю.И., Панфилов А.В. (2019) Возраст протолитов и геохронология метаморфизма Неркаюского эклогит-сланцевого комплекса Приполярного Урала. Вестн. Перм. унта. Геология, 18(2), 96-107.

20. Русин А.И., Никифоров О.Б. (1991) Глаукофансланцевый метаморфизм Северного Урала. Тр. ИГГ УрО АН СССР, вып. 138, 64-66.

21. Русин А.И., Зворыгина А.А., Вализер П.М. (2021) Лавсонитовые эклогиты и метасоматиты Утарбаевской ассоциации максютовского комплекса. Литосфера, 21(6), 867-883.

22. Салимгараева Л.И., Березин А.В. (2023) Гранатиты из эклогитового комплекса Марун-Кеу (Полярный Урал): геохимия и проблемы образования. Зап. Горн. ин-та, 262, 509-525.

23. Селятицкий А.Ю., Куликова К.В. (2017) Первые данные о проявлении UHP-метаморфизма на Полярном Урале. Докл. РАН, 476(6), 681-684.

24. Удовкина Н.Г. (1971) Эклогиты Полярного Урала. М.: Наука, 193 с.

25. Фролова Т.И., Бурикова И.А. (1997) Магматические формации современных геодинамических обстановок. М.: МГУ, 320 с.

26. Шалагинов В.В. (1975) Глаукофансодержащие сланцы восточного склона Северного Урала. Тр. Свердловского Горн. ин-та, вып. 116, 15-22.

27. Шацкий В.С., Симонов В.А., Ягоутц Э. (2000) Новые данные о возрасте эклогитов Полярного Урала. Докл. РАН, 371(4), 519-523.

28. Barberi F., Ferrara G., Santacroce R., Treuil M., Varet J. (1975) A transitional basalt-pantellerite sequence of fractional crystallisation, the Boina centre (Afar rift, Ethiopia). J. Petrol., (16), 22-56.

29. Brown E.H. (1977) The Grossite Content of Ca-Amphibole as a Guide to Pressure of Metamorphism. Jorn. Petrol., 18(1), 53-72

30. Coggon R., Holland T.J.B. (2002) Mixing properties of phengitic micas and revised garnet-phengite thermobarometers. J. Metamorphic Geol., 20(7), 683-696.

31. Connolly J.A.D. (1990) Multivariable phase-diagrams: an algorithm based on generalized thermodynamics. Amer. J. Sci., 290, 666-718.

32. Ernst W.G. (1979) Coexisting sodic and calcic amphiboles from high-pressure metamorphic belts and the stability of barroisitic amphibole. Mineral. Mag., 43, 269-278.

33. Ernst W.G. (1988) Tectonic history of subduction zones inferred from retrograde blueschist P-T paths. Geology, 16, 1081-1084.

34. Gomez-Pugnaire M.T., Karsten L., Sanchez-Vizcaino V.L. (1997) Phase relationships and P-T conditions of coexisting eclogite-blueschists and their transformation to greenschist-facies rocks in the Nerkau complex (Northern Ural). Tectonophys., 276(1-4), 195-216. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(97)00055-3

35. Graham C.M., Powell R. (1984) A garnet-hornblende geothermometer: calibration, testing, and application to the Pelona Schist, Southern California. J. Metamorphic Geol., 2(1), 13-31

36. Green T.H., Hellman P.L. (1982) Fe-Mg partitioning between coexisting garnet and phengite at high pressure, and comments on a garnet-phengite geothermometer. Lithos, 15(4), 253-266.

37. Holland T.J.B., Powell R. (1998) An internally consistent thermodynamic data set for phases of petrological interest. J. Metamorph. Geol., 16(3), 309-343.

38. Le Bas M.J., Le Matrie R.W., Streckeisen A., Zanettin B. (1986) A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram. J. Petrol., 27(3), 745-750.

39. Maruyama S., Cho M., Liou J.G. (1986). Experimental investigation of blueschistgreenschist transition equilibria: pressure dependence of Al2O3 contents in sodic amphiboles – a new geobarometer. Geol. Soc. of America Memoir Blueschists and Eclogites, 164, 1-16.

40. Miyashiro A. (1953) Calcium-poor garnet in relation to metamorphism. Geochim. Cosmochim. Acta, 4(4), 179-208.

41. Molina J.F., Austrheim H., Glodny J., Rusin A. (2002) The eclogites of the Marun–Keu complex, Polar Urals (Russia): fluid control on reaction kinetics and metasomatism during high P metamorphism. Lithos, 61(1), 55-78.

42. Nomenclature of amphiboles: Report of the Subcommittee on amphiboles of the International mineralogical association, commission on new minerals and mineral names (1997). Canad. Miner., 35, 219-246.

43. Pearce J.A. (1983) Role of the sub-continental lithosphere in magma genesis at active continental margins. Continental Basalts and Mantle Xenoliths. Cambridge, Mass.: Shiva Publishing Ltd., 230-249.

44. Perchuk L.L. (1991) Derivation of a thermodynamically consistent set of geothermometers and geobarometers for metamorphic and magmatic rocks. Progress in Metamorphic and Magmatic Petrology: A Memorial Volume in Honour of D.S. Korzhinskiy. (Ed. by L.L. Perchuk). Cambridge: Cambridge University Press, 93-112.

45. Sun S.-S., McDonought W.F. (1989) Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for the mantle composition and processes. Magmatism in the oceanic basins. (Ed. by A.D. Saunders, M.J. Norry). Geol. Soc. London. Spec. Publ., 313-345.

46. Taylor S.R., McLennan S.M. (1985) The continental crust; its composition and evolution. Cambrige, Mass.: Blackwell, 312 p.

47. Tsai Ch., Yoshiyuki Y., Ernst W.G. (2013) Diverse mineral compositions, textures, and metamorphic P-T conditions of the glaucophane-bearing rocks in the Tamayen mélange, Yuli belt, eastern Taiwan. J. Asian Earth Sci., 63, 218-233.