Введение.

      Актуальность исследований. Находки стабильных форм коэсита, алмаза и калийсодержащего клинопироксена в метаморфических породах принадлежат к числу наиболее выдающихся открытий XX века. И если коэсит известен уже во многих эклогитовых провинциях мира, то кристаллы алмаза достоверно установлены пока лишь в двух метаморфических комплексах - Кокчетавском, Северный Казахстан (Sobolev, Shatsky, 1989, 1990) и в Дабешаньском, Восточный Китай (Xu et al., 1992).
      Начало изучению Кокчетавского комплекса и его высокобарных пород (прежде всего эклогитов) было положено М.А.Абдулкабировой (1946). Она предположила, что эклогиты имеют метаосадочную природу, но высказала идею о возможности находок в них алмазов. В 1967 г. мелкие алмазы были обнаружены в "титано-циркониевых россыпях" (Шадрина, 1991) к северу от города Кокчетав, а в 1968 г. - микроалмазы найдены в протолочках метаморфических пород зерендинской серии (Розен и др., 1972). Интенсивность научных исследований, проводившихся ИГиГ СО АН СССР, ЦНИГРИ, КазИМС, Кокчетавской ГРЭ, возросла в 1978-1989 гг.
      Одной из наиболее острых была проблема первичного состава эклогитов Кокчетавского комплекса. Л.Л.Перчук и др. (1969) доказали ортоприроду большинства из них. Это подтвердили последующие публикации (Шацкий и др., 1993). Однако, в связи с находками ультравысокобарных ассоциаций, возникла проблема происхождения расплавов, породивших эклогиты. До сих пор не снята с повестки дня идея мантийно-магматической природы эклогитов (Ефимов, 1964; Добрецов и Соболев, 1970; Маракушев, 1993).
      Наряду с геолого-поисковыми и съемочными работами и минералого-геохимическими исследованиями достаточно детально изучалась геология Кокчетавского комплекса (Трусова 1956; Ефимов, 1964; Розен, 1969, 1971; Добрецов и Соболев, 1970; Кушев и Виноградов, 1978; Удовкина и др., 1978). В настоящее время показано, что высокобарные и ультравысокобарные породы в этом регионе приурочены к единой зоне мегамеланжа (Dobrzhineckaya, et al., 1994).
      В отличие от Кокчетавского, история исследования ультравысокобарных комплексов Восточного Китая не столь длительна. Первые сведения о наличии в них коэсита появились в 1989 г. (Wang et al., 1989; Zhang et al., 1990), а алмаза - чуть позднее (Xu et al., 1992). Из названных публикаций следует, что при различии в возрасте, алмазоносные комплексы Казахстана и Китая весьма сходны по минеральному и химическому составу. В соответствии с принципом минеральных фаций это значит, что метаморфизм литологически однотипных пород протекал при близких термодинамических параметрах. Более того, из известных в литературе сведений следовало, что оба комплекса претерпели метаморфизм в близких геологических условиях.
      Цель исследований. Провести петрологическое сравнение Кокчетавского (Северный Казахстан) и Дабешаньского (Восточный Китай) метаморфических комплексов. Оценить термодинамические параметры основных этапов их станоления и эволюции.

Научная новизна работы.

Разнообразными петрологическими методами установлено:

1. Кокчетавский и Дабешаньский метаморфические комплексы имеют сходное тектоническое строение, сложены однотипными породами и претерпели близкую геологическую эволюцию. Установлено два основных этапа их формирования: магматический (внедрение и кристаллизация мантийных расплавов) и последующий полистадийный метаморфический. В обоих комплексах эти процессы протекали при близких термодинамических условиях.

2. Гигантозернистые гранат-калишпат-клинопироксеновые породы Кокчетавского комплекса содержат реликты калийсодержащего пироксена и имеют магматическое происхождение. Кристаллизация магмы началась в глубокой мантии и завершилась в земной коре.

3. Эклогиты Кокчетавского комплекса, окончательно метаморфизованные 530 млн. лет тому назад (Jagoutz et al., 1989) на глубине ~50 км, были подняты в среднюю часть земной коры со средней скоростью 62 мм/год. Это резко ограничивает число геодинамических моделей, описывающих процесс аплифта высокобарных пород Кокчетавского комплекса.

Основные защищаемые положения.

1. В истории становления Кокчетавского и Дабешаньского алмазоносных метаморфических комплексов, имеющих сходное тектоническое строение и сложенных литологически однотипными породами, петрологическими методами реконструируются два основных этапа: магматический (внедрение и кристаллизация мантийных расплавов) и метаморфический (регрессивный метаморфизм магматических пород; инверсионный метаморфизм в условиях амфиболитовой и эклогитовой фаций; приповерхностный метаморфизм, связанный с внедрением гранитных интрузий на завершающих стадиях становления комплексов). В обоих комплексах соответствующие процессы контролировались схожими термодинамическими условиями.

2. Химический состав и зональность калийсодержащих пироксенов из гранат-калишпат-клинопироксеновых пород Кокчетавского комплекса свидетельствуют об их магматической природе. Причем калийсодержащий пироксен в них является минералом ликвидуса, а калиеввый полевой шпат - продуктом перитектической кристаллизации расплава на мантийных глубинах.

3. Эклогиты Кокчетавского комплекса, метаморфизован-ные на глубине ~50 км, были подняты в среднюю часть земной коры со средней скоростью 62 мм/год.

Практическая ценность работы заключается в возможности использования ее результатов для выявления физико-химических условий образования алмаза, обнаруженного в метаморфических комплексах.

Фактическая основа и методы исследований. В работе применялся комплекс петрологических методов, включающий исследования текстурно-структурных особенностей пород, парагенетический анализ, анализ химической гетерогенности (зональности) сосуществующих минералов на основании топохимического профилирования, минералогическую геоспидометрию, минералогическую термобарометрию. Эти методы основанны на принципах локального термодинамического равновесия (Коржинский, 1967) и фазового соответствия в минеральных системах (Л.Л.Перчук, 1970).
      При выполнении исследований наряду с собственными материалами, использованы коллекции образцов и шлифов, любезно предоставленные в наше распоряжение Л.Л.Перчуком, Л.Ф.Добржинецкой, А.А.Маракушевым, В.С.Шацким, В.В.Ревердадто и Ю.А.Подкуйко, А.Окаем. Использованы результаты геологического и структурно-геологического картирования О.М.Розена и Л.Ф.Добржинецкой. Автором было изучено более 500 образцов пород из обоих комплексов, для 153 образцов было выполнено более 3000 анализов минералов на электронном микроскопе CamScan с энерго-дисперсионным анализатором Link.

Апробация работы. Результаты исследований, положенные в основу диссертации, докладывались на Европейском геологическом конгрессе в Страсбурге (23-27 марта 1997), на Международных конференциях студентов и аспирантов по фундаментальным наукам (МГУ, 1995, 1996), а также на специальном семинаре, посвященном протсхождению Кокчетавского алмазоносного комплекса (ИГЕМ, январь 1997). По теме диссертации опубликовано 4 работы (2 статьи и 2 тезиса докладов на международных конференциях).

Объем работы. Диссертация состоит из 6 глав, введения и заключения, ее содержание изложено на 182 страницах текста, который сопровождается 62 рисунками, 8 таблицами и списком литературы из 123 наименований.
      Работа выполнена на кафедре петрологии геологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Л.Л.Перчука, которого автор считает своим учителем. В ходе работы проблемы, связанные с геологией алмазоносных метаморфических комплексов и их ультравысокобарных минеральных ассоциаций, а также методические аспекты обсуждались с А.А.Маракушевым, О.М.Розеном, В.С.Шацким, В.И.Фельдманом, А.Л.Перчуком, Л.Ф.Добржинецкой, А.Окаем. Всем им автор выражает глубокую признательность за ценные советы и замечания по существу работы.

Автор выражает особую благодарность заведующму лабораторией локальных методов исследования вещества МГУ Л.Б.Грановскому и его сотрудникам Н.Н.Коротаевой, Е.В.Гусевой, Н.Г.Зиновьевой и О.Б.Митрейкиной.