Глава 5. Метаморфические и метасоматические комплексы.
5.1. Комплексы регионального метасоматизма.
5.1.1. Тараташский комплекс.
Златоустовский горнорудный район относится к западному склону Южного Урала, к северной части Башкирского антиклинория. Он сложен дислоцированными толщами сойкинской свиты, которая в этом районе несогласно залегает на архирейско-нижнепротерозойском складчатом фундаменте, и в пределах которого выделяется широко известный на Урале Тараташский комплекс.
Породы Тараташского комплекса обнаружены на площади около 400 квадратных километров. Они метаморфизованы в условиях гранулитовой фации и представлены гнейсами с гранатом, кордиеритом, силлиманитом, гиперстеном, иногда графитом, оливин-базальтовыми и двупироксеновыми кристаллическими сланцами, кварцитами с магнетитом и другими. Гранулитовый метаморфизм сопровождался образованием полосчатых гиперстеновых плагиогнейсов, слагающих мощные (до 200 м) тела, согласные с общим залеганием пород, а также чармокитов, образующих лейкократовую составляющую жильных и блоковых плагиопегматитов. Эти породы преобразованы под воздействием высокотемпературного диафтореза и гранитизации амфиболитовой фации. В некоторых лейкократовых гнейсах изменения сводятся лишь к образованию калиевого полевого шпата и биотита. Среди пород тараташского комплекса широко развиты амфиболиты, гранатовые амфиболиты, биотит амфиболовые и существенно биотитовые кристаллические сланцы. С диафторезом в условиях амфиболитовой фации связано образование очковых гнейсов. <Очки> представляют собой порфиробласты микроклина и образования гранитов с высоким содержанием микроклина, входящих в состав мигматитов. Граниты иногда слагают сравнительно крупные до 20 квадратных километров. В зонах деформации все перечисленные породы претерпели приразломный дислокационный метаморфизм с образованием пород эпидот-амфиболитовой фации и далее фации зеленых сланцев.
По данным радиометрических определений абсолютного возраста - возраст сланцев и гнейсов тараташского комплекса Ar (3200 -2800, U - Pb). Породы комплекса древнейшие на Урале и сопоставляются с кристаллическим фундаментом Восточно-Европейской платформы. Гранулитовый этап метаморфизма происходил более 2100 миллионов лет назад. Возраст высокотемпературного диафтореза в условиях амфиболитовой фации - между 1700 и 2100 миллионов лет. Метаморфизм эпидот-амфиболитовой фации датируется 1100-1200 миллионов лет. (Руководство , 1987)
Карьер <Радостный> расположен на западе центральной части тараташского комплекса. Он имеет субширотное простирание и расположен в 22 км от посёлка Магнитка, где ведётся промышленная разработка руд железистых кварцитов.
В коренных обнажениях и отвалах северной стенки карьера преобладают разнообразные темноцветные породы с большим содержанием меланократовых минералов, чем лейкократовых. Вдоль южной стенки преобладают метапеллиты. Главнейшие типы пород в северной стенке - метабазиты, среди которых преобладают амфиболиты, платоклаз-пироксеновые сланцы, представленные в виде линзовидных выделений в роговообманковом сланце, а также сланцы и гнейсы различного состава.
Амфиболитизированный пироксен-плагиоклазовый сланец. Амфибол - 60%, плагиоклаз - 30%, пироксен - 10%. Структура среднезернистая, текстура массивная. Чёрная порода, на выветренной поверхности - с белым налетом, проявляющим зёрна плагиоклаза. Зёрна роговой обманки изометричные, размером до 3 мм, встречаются линзовидные участки, выполненные мелкими разноориентированными кристаллами роговой обманки по пироксену. В породе, вероятно, содержится плагиоклаз (лабродорового состава) микрозернистый, что подтверждается характерными следами выветривания. Встречаются зёрна с более сильным металлическим блеском и слабыми магнитными свойствами - это может быть магнетит. Вероятно, раньше это был пироксен-плагиоклазовый сланец. Иногда эти породы биотитизированы и в некоторых появляется ортопироксен, чьи зёрна удлиненные до 12 см. В этих же зёрнах наблюдается замещение пироксена амфиболитом и биотитом. Биотит окаймляет зёрна пироксена. В данных породах зёрна биотита пластинчатые, разноориентированные, различных размеров до 3 - 5 мм.
Биотит-полевошпатовый гнейс Fsp - 50%, Qtz - 30, Bt - 20%. Структура от мелкозернистой до среднезернистой, текстура полосчатая. Цвет от светло до тёмно - серого. Лейкократовые минералы представлены полевым шпатом зеленовато-серого цвета, зёрна изометричной формы, размером до 3 - 4 мм и кварцем серого цвета с жирным блеском, зёрна изометричные, размером до 3 мм. Размер полос до 1 см. Меланократовый минерал представлен биотитом, размер прослоев до 5 мм. Цвет чёрный, зёрна пластинчатые, размером до 1 мм. Пластинки ориентированы вдоль полосчатости, что задаёт общую полосчатость. В некоторых породах гранат-биотитовых гнейсах в меланократовых полосах присутствуют порфиробласты граната коричневого цвета, изометричной, округлой формы до 4 мм в поперечнике. В результате гранитизации гнейсы, которые мы наблюдали, могут содержать линзы лейкократовых минералов с порфиробластами граната. В таких участках структура породы порфирогранобластовая (в лейкократовых участках) или порфиро-липидогранобластовая (в меланократовых полосах).
Амфиболит: структура разнозернистая, текстура массивная. Амфибол: чёрный, крупные зёрна, удлиненные преимущественно в одном направлении, размер зёрен до 5 мм. Плагиоклаз: зеленовато-серого цвета, структура среднезернистая, зёрна изометричной формы, размером до 2 мм. Характер контакта: граница ровная, не резкая, на границе существенно полевошпатовая жила. Амфиболит может содержать кварц, чьи зёрна изометричные до 2 мм.
Также в обвалах часто встречаются разнообразные железистые кварциты, магнетитовые породы и хлорид-кварцевые породы. Последние представляют собой обломки линз или кварцевых жил, по трещинам которых развит преимущественно хлорит. Железистый кварцит. Mt - 75%, Qtz - 20% Зеленовато-чёрный минерал <5%. Структура среднезернистая, текстура массивная, цвет зеленовато-чёрный. Зёрна кварца изометричные до 3 мм. Зёрна магнетита изометричной формы до 2 мм. Встречаются зеленовато-чёрный минерал с шелковистым блеском, с низкой твердостью, зёрна размером до 5 мм.
Магнетитовая порода. Цвет чёрный, блеск металлический. Структура среднезернистая, текстура массивная. Сечения зёрен изометричные, зёрна разноориентированные, размером до 2 мм. Так как эту породу мы наблюдали только в обвалах, то соответственно какой-либо контакт их с другими породами мы не наблюдали, следовательно, о происхождении данной породы мы сказать ничего не можем.
Хлорид-кварцевая порода. Chl - 70%, Qtz - 30%. Агрегаты кварца слагают мономинеральные линзы и полосы, мощностью в первые миллиметры, гафрированные. Их прорывают плёнки тонкозернистого, преимущественно хлоритового агрегата.
Коренные обнажения сложенные описанными породами, залегающими моноклинально, покрыты продуктами их выветривания и сильно трещиноватые. По этой причине наблюдение взаимоотношений этих пород оказалось затруднено. Предположительно они залегают согласно в составе единой полосчатой пачки, либо образуют линзы.
Описанная толща пород в северной части стенки прорвана серией дайковых тел, имеющих субмеридиональное простирание и мощность 1,5 м. Породы, слагающие эти тела интенсивно серпентинизированы, из этого можно сделать вывод об их ультрамафитовом составе. Благодаря интенсивной серпентинизации, породы стали более пластичными, из-за этого они интенсивно деформированы, мелонитизированы. Тёмные и мелкозернистые серпентиниты пересечены трещинами и разделены ими на отдельные клиновидные блоки размером 10 - 20 см в поперечнике. Их поверхность представляет собой зеркало скольжения.
В коренных обнажениях в южной стенке карьера наблюдается полосчатость гнейсов. Её элементы залегания - азимут падения 140, угол падения - 70. эта полосчатая толща перемещена без видимого смещения дайкой. Залегающей под углом 30, с азимутом падения 310. Дайка мощностью около 2 метров сложена афировыми диабазами. В отвалах также встречаются диабазы с серийно-порфировой структурой и долерит с зеркалами скольжения, наличие которых указывает нам на тектонические перемещения. Данная порода приурочена к дайке, которую в коренных выходах мы непосредственно не наблюдали.
Диабаз. Порода от светло-серого до чёрного цвета. Контакт тёмно-зеленовато-серого цвета афировых диабазов с метаморфической породой, сложенной преимущественно роговой обманкой, имеет среднезернистую структуру. Зёрна роговой обманки короткостолбчатые, размером до 2 мм. Встречаются гидротермальные прожилки. В некоторых диабазах наблюдаются различные генерации вкрапленников плагиоклаза. Из жильных пород, кроме диабазов, иногда встречаются и долериты. Меланократовых минералов 20 - 30%, лейкократовых 70 - 80%. Структура среднезернистая, текстура массивная. Цвет от серого до чёрного. Зёрна пироксена изометричные, размером до 1 мм. Зёрна плагиоклаза изометричные, удлиненные, размером до 2 мм. Встречаются зёрна кварца, размером до 1 мм.
Наблюдаемые нами минеральные ассоциации плагиоклаз-пироксеновых и биотитизированных плагиоклаз-ортопироксеновых сланцев были образованы на стадии метаморфизма двупироксен-плагиклазовых сланцев. В таких же условиях были образованы биотитовые гнейсы с линзами лейкократовых минералов и порфиробластами граната, в состав которых входит кварц - это фация гранат-кордиерит-гиперстеновых гнейсов. При наложении границ этих фаций друг на друга можно приблизительно выделить термодинамические условия их образования: T (800 - 1000), Р (200 -900 мПа). Это указывает на то, что видимые нами минеральные ассоциации пород метапилитовых и метабазитовых составов в одно и то же время при одинаковых термодинамических условиях. Некоторые из пород метабазитов таких, как амфиболитизированные сланцы, были подвергнуты регрессивным изотермическим преобразованиям в условиях амфиболитовой фации.
Амфиболиты и кварцевые амфиболиты, прошедшие амфиболитовую стадию метаморфизма метабазитов по термодинамическим условиям образования перекрываются с биотитовыми и гранат-бититовыми гнейсами, претерпевшими стадию метаморфизма андалузит - биотитовых гнейсов, что также дает возможность сузить интервал термодинамических условий, при которых образовались данные породы до T ( 600 - 700) и Р (100 - 500 мПа).
5.1.2. Ильменогорский комплекс.
Ильменогорский метаморфический комплекс слагает восточное крыло и южную переклиналь Ильменогорской антиклинали, в ядре которой выходят породы архейско-нижнепротерозойской серии гнейсов, амфиболитов и кристаллических сланцев. По этим породам часто развиваются полосчатые среднезернистые мигматиты и щелочные метасоматиты - фениты (Борисенок и др., 2000). Возраст Ильменогорского комплекса определен уран-свинцовым методом как 1850+-30 миллионов лет (PR1il).
Мы наблюдали обнажения ильменогорской толщи в западной части Ильменского Государственного заповедника вдоль трассы Миасс-Чебаркуль, также на Чашковском гранитогнейсовом массиве, где эти породы уже изменены процессами гранитизации. В Блюмовской копи и Эшимитовой горке эти породы являются вмещающими. В 4 км от города Миасс по трассе Миасс-Чебаркуль у обочины дороги наблюдается коренной выход ритмично-полосчатой толщи, сложенной 4 элементами:
1. Гнейсы биотитсодержащие с лепидогранобластовой структурой и со сланцеватостью по биотиту, и гнейсовой по кварцу текстурой. Сложены белыми изометричными зёрнами плагиоклаза до 3 мм ( 80%), уплощенными серыми зёрнами кварца ( 15 - 18%) и зёрнами биотита ( менее 5%).
2. Меланократовые биотитовые гнейсы, аналогичные вышеописанным, но с большим содержание биотита.
3. Амфиболиты биотитсодержащие, с гранобластовой структурой, неяснополосчатой и сланцеватой текстурой. Сложены удлиненными зёрнами роговой обманки (50%), изометричными зёрнами плагиоклаза до 2 мм (45%), уплощенными вдоль плоскости сланцеватости зёрнами биотита (5%). В породе встречаются изометричные порфиробласты граната размером до 4 мм.
4. Плагиоклаз-клинопироксен-амфиболовые сланцы, сложенные зёрнами роговой обманки (35%) размером до 1 мм, удлиненными, клинопироксеновыми зёрнами до 1 мм (35%), изометричными зёрнами плагиоклаза до 2 мм (30%).
В некоторых местах видно, как полосчатая толща деформирована в изоклинальные складки, замки которых далеко не всегда видны, т.е. их шарниры лежат в плоскости обнажения.
Гнейсовость по кварцу согласна с общим направлением полосчатости в крыльях складки и дайках с границами полос в складках.
Мощность прослоев гнейсов и биотитовых гнейсов составляет несколько сантиметров, амфиболитов и плагиоклаз-клинопироксен-амфиболовых сланцев достигает 30 см. залегание пород здесь нормальное, с Аз пд 90, углом падения 35.
При движении на юго-запад мощность гнейсов резко возрастает и в Блюмовской копи достигает 50 см, в то время как амфиболит и сланца свою мощность сохраняют. Это связано с возрастанием роли терригенного материала. При этом падение толщи остается постоянным, а азимут меняется до 108 на Блюмовской копи и до 120 на Эшенитовой горке. Это свидетельствует о том, что данные породы опоясывают Ильменогорский щелочной массив.
Ритмично-полосчатое строение с четкой приуроченностью определенных пород к определенным частям ритма свидетельствует о параприроде всех описанных выше пород. Исхода их состава пород, можно предположить, что гнейсы до метаморфизма были кварцевожилистыми породами с долей терригенно-обломочного материала. При возрастании количества пелитового материала образовались биотитовые гнейсы. Повышение доли карбонатного материала в глинистых осадках должно приводить к образованию глинисто-карбонатных пород типа мергелей, аналогами которых после метаморфизма стали биотитсодержащие амфиболы. Верхняя часть ритма уже характеризовалась преобладанием карбонатного материала над глинистым, что нашло отражение в появлении более богатых кальцием плагиоклаз-клинопироксен-амфиболовых сланцев. Метаморфические преобразования ритмично-полосчатых кремнисто-аломосиликатно-карбонатных осадочных толщ Ильменогорской свиты протекали в условиях фации гранатовых амфиболитов. Именно в этом диапазоне температур и давлений в породах метабазитового состава устойчивым становится минеральный парагенезис плагиоклаз-роговая обманка-гранат с или без кварца, играющий породообразующую роль в описанных амфиболитах что касается метапелитов, представленных в ильменогорской толще биотитовыми гнейсами, их минеральные ассоциации ( биотит-калиевый полевой шпат - плагиоклаз - кварц) устойчив в гораздо более широком диапазоне температур и давлений: от нижних ( по температуре) границ фации гранат-биотитовых гнейсов и вплоть до температур плавления.
Таким образом, метабазитовых ассоциаций в данном случае оказывается более информированными с точки зрения ограничения диапазона условий метаморфических преобразований.