Автор: Табатабаеиманеш Сейедмохсен
Название работы: Петрология полиметаморфических гранулитов центральной зоны комплекса Лимпопо, Южная Африка
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.04 - петрология и вулканология
Классификационный индекс:
Ведущая организация:
Руководитель:
профессор доктор геолого-минералогических наук Перчук Леонид Львович;
Оппонент:
профессор доктор физико-математических наук Геншафт Юрий Семенович;
кандидат геолого-минералогических наук Подлесский Константин Константинович;
Место защиты:
Дата защиты:
Издательство:
Количество страниц:
Язык: русский
Содержание работы:
Общая характеристика работы
Глава I. Геологический очерк комплекса Лимпопо.
Глава II. Петрография и химия минералов.
Глава III. Термодинамические условия локальных равновесий минералов.
Глава IV. Интерпретация Р-Т трендов, выведенных для гранулитов комплекса Лимпопо.
Заключение (краткая история формирования комплекса Лимпопо, записанная в локальных минеральных равновесиях)
Список опубликованных работ по теме диссертации
|
Реферат:
Актуальность исследований. Гранулитовый комплекс Лимпопо (Южная Африка) является общепризнанной природной лабораторией для изучения процессов метаморфизма и геодинамики в
докембрийской коре. Комплекс залегает между мезоархейскими кратонами Каапвааль и Зимбабве и состоит из трех широтных Зон - Северной (СЗ), Южной (ЮЗ) и Центральной (ЦЗ), разделенных
между собой тектоническими швами, образовавшимися 2 млрд. лет тому назад (van Reenen & Smit, 1996). Контакты с породами кратонов также тектонические и сложены зонами пластических
деформаций, одновозрастных с гранулитами Лимпопо (~ 2,7 млрд. лет). СЗ и ЮЗ комплексы монохронные (неоархейские), тогда как ЦЗ полиметаморфическая. Эволюция термодинамических
параметров (Р-Т-флюид) метаморфизма в ходе формирования комплекса Лимпопо (Южная Африка) обсуждается в литературе почти четверть века. Некоторые исследователи (Horrocks, 1983;
Harris, & Holland, 1984; Droop, 1989; van Reenen et al., 1990; Hisada & Miyano, 1996) предполагают перемещение ЦЗ путем изотермической декомпрессии, что подразумевает очень
высокую скорость эксгумации гранулитов, значительно превышающую скорость их остывания. К тому же никто из этих исследователей не сопоставлял детальные структурные данные с
предлагаемыми Р-Т трендами. Напротив, структурно-геологическое и петрологическое изучение ЮЗ (Perchuk et al., 1996; Perchuk et al., 2000; Smit et al., 2001) и СЗ (Табатабеиманеш,
2005) указывает на преимущественную роль декомпрессионного охлаждения (DC) гранулитов этих двух зон с элементами субизобарического охлаждения вблизи их контактов с кратонами
(Перчук и Геря, 2004). Численное моделирование этого процесса свидетельствует о сопоставимых скоростях эксгумации и сопутствующего остывания (Геря, Перчук, 2004; Gerya et
al., 2000). Эти результаты подтвердили идею Л.Л.Перчука (Перчук, 1993; Рerchuk, 1989) о формировании гранулитов за счет пород картонов с последующей их эксгумацией по механизму
гравитационного перераспределения под воздействием плюма. Причем все три зоны комплекса сформировались в неоархее одновременно, в период ~2,6-2,7 млрд. лет. Однако открытие
в Центральной Зоне (например, Holzer et al., 1998; Kamber et al. et al., 1998) раннепротерозойских (~2,0 млрд. лет) гранулитов, с одной стороны поставило под сомнение эту
модель, а с другой - послужило источником многочисленных спекулятивных моделей происхождения не только самой ЦЗ, но и всего комплекса Лимпопо (например, Schaller et al., 1999;
Dorland et al., 2004). Вместе с тем, детальные геохронологические исследования показали, что среди гранулитов ЦЗ не менее широко распространены гнейсы с возрастом ~2,6-2,7
млрд. лет. Стало очевидно, что ЦЗ имеет полиметаморфическую природу (Kröner et al., 1999; Boshoff et al., 2004; van Reenen et al., 2004; Perchuk, 2005).
Цель и задачи исследований. Основной целью данного исследования является установление термодинамических (Р-Т-aflH2O) условий формировапния и эволюции гранулитов, слагающих
Центральную Зону комплекса Лимпопо. Достижение этой цели осуществлялось посредством решения следующих задач:
(1) На основе петрографических исследований проследить последовательность структурных и метаморфических преобразований в породах из трех ключевых геологических структур (Баккликраал,
Мусина и Булаи) ЦЗ комплекса Лимпопо.
(2) На основе детального парагенетического анализа минералов оценить физико-химические параметры локальных равновесий и вывести Р-Т тренды для гранулитов ЦЗ комплекса Лимпопо.
(3) На основе выведенных Р-Т трендов создать модель термальной и динамической истории ЦЗ комплекса Лимпопо и провести сравнение с близкими по минеральным ассоциациям и условиям
образования гранулитами СЗ, а также Сутамского и Токского блоков Алданского щита.
Научная новизна работы.
(1) Впервые на основе детальных петрографических исследований установлена последовательность структурных и метаморфических преобразований в породах из трех ключевых геологических
структур (Баккликраал, Мусина и Булаи) ЦЗ комплекса Лимпопо.
(2) Впервые на основе детального парагенетического анализа минералов дана оценка физико-химических параметров локальных равновесий и с использованием общепризнанного метода
Перчука (например, Smit et al., 2001; van Reenen et al., 2004; Kramers et al., 2005) выведены Р-Т тренды для гранулитов ЦЗ комплекса Лимпопо.
(3) Впервые воссоздана термальная и динамическая история ЦЗ комплекса Лимпопо и доказана корректность модели Л.Л.Перчука (2005) об изобарическом нагреве гранулитов в полиметаморфических
комплексах в условиях гранулитовой фации.
Практическая значимость. Результаты исследований позволят корректно проводить геологическое картирование полиметаморфических комплексов и ставят под сомнение уже созданные
для них стратиграфические схемы (например, de Wit et al., 1992).
Основные защищаемые положения. Для Центральной Зоны комплекса Лимпопо доказано, что
(1) закономерная гетерогенность химического состава сосуществующих минералов и их локальные парагенетические взаимоотношения позволяют воссоздать термальный и динамический
режим формирования и эволюции докембрийских пород в условиях гранулитовой фации метаморфизма, включая полиметаморфические комплексы;
(2) повторный высокотемпературный метаморфизм (НТ полиметаморфизм) осуществляется в пределах ширзон, т.е. зон многочисленных сдвиговых пластических деформаций, мощность которых
варьирует от первых десятком микрон до сотен метров. Деформации приводят к притоку флюида и субизобарическому нагреву гранулитов, эксгумация и становление которых в средней
части докембрийской коры могли происходить задолго (миллионы и даже сотни миллионов лет) до этого события;
(3) корректный вывод Р-Т тренда - единственный способ различить разновозрастные гранулиты в пределах одного полиметаморфического комплекса, одного обнажения и даже одного
образца породы.
Фактическая основа и методы исследований. В основу работы положены образцы метапелитов, собранные проф. Л.Л. Перчуком в ходе полевых работ 1996-2004 гг. на гранулитовом комплексе
Лимпопо (Южная Африка) и переданные автору диссертации для петрологических исследований. Кроме того, для сравнительного анализа были привлечены образцы гранулитов из коллекции
Л.Л. Перчука, собранные им на Сутамском и Токском блоках Алданского щита и Лапландского комплекса на Кольском полуострове. Эти образцы были изучены с помощью оптического микроскопа.
Химические анализы минералов выполнены с помощью электронных микроскопов Cameca (Rand Afrikaans University) and CamScan 4DV (кафедра петрологии МГУ им. М.В.Ломоносова) с приставкой
Link N 10000 для энерго-дисперсионного микроанализа. В ходе обработки материалов использовался комплекс петрологических методов, т.е. детальное изучение структурно-текстурных
особенностей пород, их парагенетический анализ, изучение зональности сосуществующих минералов на основе микрозондового профилирования, минеральную термобарометрию. Основное
внимание уделялось парагенезисам граната, ортопироксена, кордиерита и биотита в присутствии кварца и +/- силлиманита как самым чувствительным к изменениям условий метаморфизма
минеральным ансамблям. Вывод Р-Т трендов осуществлялся по методике, разработанной Л.Л.Перчуком и его научной школой, а их геодинамическая интерпретация - на основе структурно-геологических,
геохимических, петрологических и численных тестов.
В общей сложности автором диссертации петрографически изучено более 80 образцов, а микрозондовые исследования проведены для 30 из них. При этом было выполнено более 2000 микроанализов
преимущественно методом микрозондового профилирования порфиробластов и минералов из реакционных структур.
Личный вклад автора. Автором выполнено петрографическое описание шлифов из 80 гранулитов из комплекса Лимпопо, а также представительных образцов из Лапландского комплекса
на Кольском п-ве, Сутамского и Токского блоков Алданского щита. В 30 из них сделаны микрозондовые анализы и построены соответствующие химические профили. Автором также проведен
парагенетический анализ минералов, осуществлен вывод и дана геологическая интерпретация Р-Т трендов.
Апробация работы. Результаты исследований, положенные в основу диссертации, докладывались на Международной конференции студентов и аспирантов Ломоносов по фундаментальным
наукам (МГУ, 2005 г.), на Международной конференции ПЕТРОГРАФИЯ XXI ВЕКА (г. Апатиты, 20 - 22 июня 2005 г.) , на конференции 12th Iranian researches conference in Europe
(г.Mанчестер, 3-4 июля 2004 г.), на конференции 13th Iranian researches conference in Europe. (г.Лондон, 1-2 июля 2005 г.) и на Международной конференции Новые идеи в науках
о Земле, посвященной 85-летию Московского государственного геологоразведочного университета (г. Москва, 5-12 апреля 2005 г.). По теме диссертации опубликовано 2 статьи, 1
статья находится в печати.
Содержание и объем работы. Диссертация состоит из 4 глав, введения, заключения и приложение. Работа изложена на 184 страницах, включает 57 рисунков, 11 таблиц и список литературы,
состоящий из 164 наименований.
|
Библиография:
1. Табатабаиманеш C.М. Петрография и условия образования гранат-ортопироксен-кордиеритовых реакционных структур в метапелитах Северной Краевой Зоны гранулитового пояса Лимпопо ( Южная Африка ) // Вестник Моск. ун-та. 2005.сер. 4. Геология. 4. С. 26-36. 2. Табатабаиманеш C.М. Гиперстен-силлиманитовые ассоциации: примеры с алданского щита и из комплекса Лимпопо( Южная Африка ) // Вестник Моск. ун-та. 2005. # 5. 3. Perchuk L. L., van Reenen D. D., Smit C. A., Vankal D. A., Boshoff R., Varlamonov S.M., Tabatabaeimanesh S.M. Isobaric heating recorded in polymetamorphic rocks from the Central Zone of the Limpopo High-Grade Terrain, South Africa. Jornal of Petrology.2006 (to be submitted). 4. Табатабаиманеш C.М. P-T условия образования ортопироксен кордиеритовых коронарных структур в гранулитах из Зоны Палала в поясе Лимпопо (Южная Африка) Тез. докл. На Междунар. Конфер. Новые идеи в науках о Земле Москва.2005.С. 300. 5. Tabatabaeimanesh S.M. Petrology of silimanite-quartz-cordierite crown structures formation in metapelites from the Central Zone of the Limpopo High-Grade Terrain, South Africa .12th Iranian researches conference in Europe. Manchester. United Kingdom . 2004. 6. Tabatabaeimanesh S.M. Reaction textures in metapelites Northern Zone of limpopo (South Africa). 13th Iranian researches conference in Europe.Leeds.United Kingdom .2005. 7. Табатабаиманеш C.М .Гранат-силлиманитовые реакционные структуры в метапелитах Центральной Зоны Лимпопо ( Южная Африка ) Тез. докл. На Междунар. Конфер. студентов и аспирантов Ломоносов по фундаментальным наукам. Москва. МГУ. 2005. С. 78-70.
|
|
