Р-Т тренды и модель формирования гранулитовых комплексов докембрия

Рис.III.75

    Оценка активностей воды и углекислоты во флюиде при метаморфизме гранулитов проводилась неоднократно (например, Perchuk et al., 1985; Perchuk, 1989; Аранович, 1991; Аранович и др., 1987; Бердников и др., 1990; Геря и Перчук, 1990а; Perchuk & Gerya, 1990a,b), в том числе и для изученных нами комплексов. Эти исследования позволили выявить общую специфику гранулитового метаморфизма, заключающуюся в пониженных активностях воды и повышенных - углекислоты. В последнее время появились также прямые петрологические доказательства наличия заметной солевой составляющей в составе метаморфического флюида (например, Touret, 1995a,b), в особенности при процессах чарнокитизации, которые будут рассмотрены в следующем разделе. Однако, недостаточно исследованным до сих пор остаются вопросы (1) об эволюции активностей компонентов флюида в ходе метаморфизма и (2) о латеральной изменчивости этих активностей в пределах конкретных гранулитовых комплексов. Изучению этих двух проблем для водной составляющей флюида и посвящен настоящий раздел.
    Очевидно, что решению поставленных задач оптимально отвечает оценка активностей воды одним и тем же методом для всех исследованных комплексов. Для расчета активности воды во флюиде нами было использовано равновесие

Рис.III.76

которое широко проявлено в большинстве глиноземистых гранулитов (метапелитов) изученных комплексов (табл.III.1, рис. III.12). Термодинамика данного равновесия заимствована из работы Л.Я.Арановича с соавторами (1987). Расчет температур производился по Grt-Bt термометру, а давления снимались с Р-Т трендов, полученных для соответствующих образцов (см. раздел III.3).
    Результаты расчета активностей воды во флюиде для образцов из четырех изученных комплексов приведены в таблице III.7 и на рисунках III.75-III.76. Как показал расчет, a_H2O колеблется в пределах 0.05-0.4. Для большинства исследованных образцов активность a_H2O снижается с понижением температуры, причем диапазон этого снижения в ряде случаев достигает 0.15-0.25 (рис. III.75-III.76). Кроме того, как показало сравнение данных для различных образцов, при одинаковой температуре активность воды тем выше, чем ниже давление (глубинность) метаморфизма. Наличие корреляции a_H2O с Р и Т позволило вывести обобщенную формулу

отражающую основные закономерности изменения этого параметра при метаморфизме. Данное уравнение дало возможность рассчитать изолинии a_H2O в P-T координатах (рис. III.77), обобщенно характеризующие флюидный режим метаморфизма четырех исследованных комплексов. Соотношения трендов ретроградного метаморфизма с изолиниями (сравнить рис. III.77 и III.75), позволяют достаточно хорошо воспроизвести специфику эволюции активности воды с температурой для большинства исследованных образцов (сравните эмпирические и модельные тренды на рис. III.75-III.76).
    Особый интерес представляют данные об изменении активности воды по латерали, которое изучено на примере Канского комплекса. Исследования образцов, отобранных в различных частях этого комплекса показало, что изменение активности воды по латерали коррелируется с геологическими и петрографическими данными а также изменением глубинности метаморфизма.
    В пределах Канского комплекса для атамановской толщи по сравнению с кузеевской характерна повышенная активность воды и пониженная глубинность метаморфизма (рис. III.75, III.77). Относительно высокие значения активности воды согласуются с обогащенностью пород атамановской толщи биотитом и обилием в ней большого количества гранитов и мигматитов. Парагенезисы пород кузеевской толщи, где расчетные активности воды заметно ниже, в целом бедны биотитом и богаты ортоклазом. Мигматиты в пределах толщи проявлены слабее а гранитоиды обычно представлены породами чарнокит-эндербитового ряда.
    Таким образом, установленные обобщенные соотношения активности воды с температурами и давлениями метаморфизма подтверждаются полевыми наблюдениями и, вероятно, отражают закономерности формирования теплового поля и фильтрации метаморфического флюида на ретроградной стадии гранулитового метаморфизма. При этом на одном уровне глубинности области повышенного теплового потока (повышенных температур метаморфизма) характеризовались более интенсивным подтоком водной составляющей флюида, повышенными активностями воды, и как следствие, широким проявлением реакций гидратации и парциального плавления. По всей видимости, именно интенсивная фильтрация флюида при подъеме и охлаждении изученных гранулитовых комплексов, обеспечила общность установленных закономерностей флюидного режима их ретроградного метаморфизма.