Geochemistry of eclogites Beloretsk complex (the Southern Urals) and genetic nature of their protoliths
Abstract
The article gives a detailed mineralogical, petrographic and petrogeochemical characteristics of eclogites of the Beloretsk metamorphic complex (BMK). It was found that the most likely the eclogite protoliths were Early-Middle Riphean basites of the Bashkir meganticlinorium. The calculations show that the maximum thermobaric parameters of eclogites formation in BMK reached: P - ≈13 kbar, T - ≈650°C. At the same time, widespread in rocks with symplectic structures who formed at P = 4.4-5.5 kbar, T = 480-500°C indicate a relatively rapid exhumation of the complex on the surface. It is concluded that the formation of para- and ortho- rocks of the Beloretsk metamorphic complex with a certain degree of conditionality can be divided into two main stages. The first stage is due to local(?) rifting, manifested at ≈730-710 million years ago. The second stage - the basic - happened during orogeny in fold area of Timanides under stress load (or stress + lithostatic pressure), which makes BMK as typical representative of metamorphic complexes collision type.
About the Authors
S. G. Kovalev
Institute of Geology Ufa Science Centre of RAS
Russian Federation
Russian Federation
E. A. Timofeeva
Institute of Geology Ufa Science Centre of RAS
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Алексеев А.А. (1984) Рифейско-вендский магматизм западного склона Южного Урала. М.: Наука, 136 с.
2. Алексеев А.А. (1996) Предордовикское метаморфическое несогласие и некоторые проблемные вопросы метаморфической геологии позднего докембрия западного склона Урала. Геология метаморфических комплексов. Екатеринбург: УГГГА, 73-86.
3. Алексеев А.А., Алексеева Г.В. (1979) Новый район развития эклогитов на западном склоне Южного Урала. Докл. АН СССР, 248(3), 702-706.
4. Алексеев А.А., Алексеева Г.В. (1990) Минералогия белорецкого метаморфического комплекса: геологические следствия. Региональная минералогия Урала. Свердловск: УрО АН СССР, 90-91.
5. Алексеев А.А., Алексеева Г.В. (1998) Белорецкий метаморфический комплекс - ключевой геолого-петрологический объект докембрия Урала. Проблемы петрогенезиса и рудообразования. Екатеринбург: УрО РАН, 3-5.
6. Алексеев А.А., Алексеева Г.В., Галиева А.Р., Тимофе-ева Е.А. (2006) Метаморфическая геология западного склона Южного Урала. Уфа: Гилем, 212 с.
7. Алексеев А.А., Галиева А.Р. (2000) Метаморфизм и термобарические условия формирования горных пород белорецкого высокобарического комплекса (Южный Урал). Геологическая служба и горное дело Башкортостана на рубеже веков. Уфа: Тау, 170-174.
8. Алексеев А.А., Ковалев С.Г., Тимофеева Е.А. (2009) Белорецкий метаморфический комплекс. Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 210 с.
9. Горожанин В.М., Носова А.А., Горожанина Е.Н. (2007) Новые Rb-Sr и геохимические данные по Ахмеровскому гранитному массиву (Башкирский мегантиклинорий). Геологический сборник № 6. Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 17-20.
10. Добрецов Н.Л., Ревердатто В.В., Соболев В.С., Соболев Н.В., Хлестов В.В. (1970) Фации метаморфизма. М.: Недра, 432 с.
11. Добрецов Н.Л., Соболев Н.В. (1989) Эклогиты и глаукофановые сланцы в складчатых областях. Кристаллическая кора в пространстве и времени. Метаморфические и гидротермальные процессы. М.: Наука, 204-213.
12. Добрецов Н.Л., Соболев Н.В., Шацкий В.С., Ащепков И.В. и др. (1989) Эклогиты и глаукофановые сланцы в складчатых областях. Новосибирск: Наука, 236 с.
13. Иванов С.Н., Русин А.И. (2000) Поздневендская стадия развития Урала. Геотектоника, (3), 21-32.
14. Ковалев С.Г. (2007) Геохимия вендского магматизма западного склона Южного Урала и условия его проявления (на примере щелочных пород Алатауского антиклинория). Щелочной магматизм Земли и его рудоносность. Донецк: ИГМР НАН, 138-142.
15. Ковалев С.Г. (2010) Метаморфизм белорецкого комплекса: характеристика события в истории западного склона Южного Урала. Наука, природа и общество. Миасс; Екатеринбург: ИГЗ УрО РАН, 22-26.
16. Ковалев С.Г., Высоцкий И.В., Мичурин С.В., Ковалев С.С. (2013) Геология, минералогия и металлогеническая специализация углеродсодержащих толщ Улуелгинско-Кудашмановской зоны (западный склон Южного Урала). Литосфера, (3), 67-88.
17. Козлов В.И. (1982) Верхний рифей и венд Южного Урала. М.: Наука, 128 с.
18. Козлов В.И., Пучков В.Н., Краснобаев А.А., Нехорошева А.Г., Бушарина С.В. (2011) Аршиний - новый стратон рифея в стратотипических разрезах Южного Урала. Геологический сборник № 9. Юбилейный выпуск. Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 3-8.
19. Краснобаев А.А., Козлов В.И., Пучков В.Н. (2008) Ахмеровский гранитный массив - представитель мезопротерозойского интрузивного магматизма на Южном Урале. Докл. АН, 418(2), 241-246.
20. Краснобаев А.А., Козлов В.И., Пучков В.Н., Ларионов А.Н., Нехорошева А.Г., Бережная Н.Г. (2007) О возрасте Барангуловского габбро-гранитного комплекса Южного Урала. Геологический сборник № 6. Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 7-16.
21. Ленных В.И. (1966) Зональность и этапы метаморфизма, проявившегося в миогеосинклинальной области Южного Урала. Абсолютное датирование тектономагматических циклов и этапов оруденения по данным 1964 г. М.: Наука, 169-183.
22. Ленных В.И. (1974) Эклогитовый и глаукофановый метаморфизм в геологической истории Урала. Магматизм, метаморфизм и рудообразование в геологической истории Урала. Свердловск: УНЦ АН СССР, 170-183.
23. Магматические горные породы. (1985) Т. 3. М.: Наука, 486 с.
24. Маслов А.В. (2014) Литогеохимический облик отложений ашинской серии венда западного склона Южного Урала. Литосфера, (1), 13-32.
25. Маслов А.В., Гареев Э.З., Подковыров В.Н. (2010) Песчаники верхнего рифея и венда Башкирского мегантиклинория. Литология и полезные ископаемые, (3), 320-338.
26. Мейсон Р. (1981) Петрология метаморфических пород. М.: Мир, 263 с.
27. Ожиганов Д.Г. (1964) Метаморфические толщи хр. Урал-Тау. Геология СССР. Т. 13. М. Недра, 78-98.
28. Перчук А.Л., Аранович Л.Я. (1991) Термодинамика жадеит-диопсид-геденбергитового твердого раствора. Геохимия, (4), 539-547.
29. Перчук Л.Л. (1970) Равновесия породообразующих минералов. М.: Наука, 392 с.
30. Пиндюрина Е.О. (2014) Новые данные по термобарометрии эклогитов Белорецкого метаморфического комплекса (Южный Урал). Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана, Урала и сопредельных территорий. Уфа: ДизайнПресс, 157-159.
31. Пучков В.Н. (2000) Палеогеодинамика Южного и Среднего Урала. Уфа: Даурия, 146 с.
32. Пучков В.Н., Сергеева Н.Д., Ратов А.А. (2014) Отложения нижнего венда на Южном Урале: особенности состава и строения. Геологический сборник № 11. Уфа: ДизайнПресс, 22-36.
33. Стратиграфические схемы Урала (докембрий, палеозой) (1993) Межведомственный стратиграфический Комитет России. Екатеринбург, 152 с.
34. Barberi F., Ferrara G., Santacroce R. (1975) A transitional basalt-pantellerite sequence of fractional crystallization, the Boina centre (Afar rift, Ethiopia). J. Petrol., (1), 65-78.
35. Ellis D.J., Green D.H. (1979) An Experimental Study of the Effect of Ca Upon Garnet-Clinopyroxene Fe-Mg Exchange Equilibria. Contrib. Mineral. Petrol., 71(1), 13-22.
36. Glasmacher U.A., Bauer W., Giese U., Reynolds P., Kober B., Stroink L., Alekseyev A., Puchkov V.N., Willner A.P. (2001) The metamorphic complex of Beloretzk, SW Urals, Russia a terrane with a polyphase Meso- to Neoproterozoic thermo-dynamic evolution. Prec. Res., 110(4), 185-213.
37. Glasmacher U.A., Reynolds P., Alekseyev A.A. Puchkov V.N., Taylor K., Gorozhanin V., Walter R. (1999) 40Ar/39Ar Thermochronology west of the Main Uralian fault, Southern Urals, Russia. Geol. Rundschau, 87, 515-525.
38. Hammarstrom J.M., Zen E.-An. (1986) Aluminium in hornblende: an empirical igneous geobarometer. Amer. Mi-neral., 71(11/12), 1297-1313.
39. Holland T.J. (1980) The reaction albite = jadeite + quartz determined experimentally in the range 600-1200 grad. C. Amer. Mineral., 65(1), 129-134.
40. Liu J., You Z., Zhong Z. (1996) Eclogites from the middle and north of Dabie Mountains in southern Henan and northern Hubei, China. Science in China (Series D), 39(3), 293-299.
41. Maruyama S., Liou J.G., Terabayashi M. (1996) Blueschists and eclogites of the world, and their exhumation. International Geology Review, 38, 485-594.
42. Meschede M. (1986) A method of discriminating between different types of mid-ocean ridge basalts and continental tholeiites with the Nb-Zr-Y diagram. Chemical Geol., 56, 207-218.
43. Newton R.C., Kennedy G.C. (1963) Some equilibrium reaction in the join CaAl2Si2O8-H2O. J. Geophys. Research, 68(10), 2967-2983.
44. Powell R. (1985) Regression diagnostics and robust regression in geothermometer/geobarometer calibration: the garnet-clinopyroxene geothermometer revised. J. Metamorphic Geol., 3(3), 231-243.
45. Schmidt M.W. (1991) Experimental calibration of the Al-in-hornblende geobarometer at 650°C, 3.5-13.0 kbar. Terra abstracts, 3(1), 30.
46. 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. London, Geol. Soc. Spec. Publ., 313-345.
47. Tarney J., Saunders A.D., Mattey D.P., Wood D.A., Marsh N.G. (1981) Geochemical aspects of back-arc spreading in the Scotia Sea and Western Pacific. Phil. Trans. Roy. Soc. London, (A300), 263-285.
48. Taylor S.R., McLennan S.M. (1985) The continental crust; its composition and evolution. Cambrige, Blackwell, 312 p.
49. Willner A.P., Ermolaeva T., Stroink L., Glasmacher U.A., Giese U., Puchkov V.N., Kozlov V.I., Walter R. (2001) Contrasting provenance signals in Riphean and Vendian sandstones in the SW Urals (Russia): Constraints for a change from passive to active continental margin conditions in the Neoproterozoic. Precambrian Research, 110(1-4), 215-239.
50. Willner A., Sindern S., Ermolaeva T., Kramm U., Puchkov V. (2003) Typology and single grain U/Pb ages of detrital zircons from Proterozoic sandstones in the SW Urals (Russia): early time markers at the eastern margin of the Baltica. Precambrian Research, 134, 1-20.
51. Willner A.P., Wartho J.-A., Kramm U., Puchkov V.N. (2004) Laser 40Ar-39Ar ages of single detrital white mica grains related to the exhumation of Neoproterozoic and Late Devonian high pressure rocks in the Southern Urals (Russia). Geol. Mag., 141(2), 161-172.
Review
For citations:
Kovalev S.G., Timofeeva E.A. Geochemistry of eclogites Beloretsk complex (the Southern Urals) and genetic nature of their protoliths. LITHOSPHERE (Russia). 2017;(2):27-48. (In Russ.)
Views:
393
Email this article 