Локальные преобразования вещества при метаморфизме высокого давления

Глава 4. Петрология коронитов комплекса Берген Аркс (Норвегия).

Эклогитизация гранулитов Берген Аркс связана с зонами сдвиговых деформаций (ширзонами) и трещинами - участками проникновения водосодержащего флюида (Austrheim, Griffin, 1985). При этом вмещающие сухие гранулиты, оставаясь в ходе эклогитового метаморфизма в метастабильном состоянии, создают видимость резкого фациального перехода от гранулитовой фации к эклогитовой в масштабе первых сантиметров. Материалы по изотопии аргона (Ar³⁹/Ar⁴⁰) в амфиболе и биотите позволили А. Камачо с соавт. (Camacho et al. 2005) усомниться в этой гипотезе, предложив в качестве альтернативы модель "холодной коры". Формирование эклогитов согласно модели происходило за счет краткосрочных инъекций горячего (700^oС) флюида в ослабленные зоны холодных (400^oС) гранулитов. Эта модель дает логичное объяснение гренвильским Ar-Ar и Rb-Sr возрастам биотитов и амфиболов, пережившим эклогитовый метаморфизм несмотря на быстрое переуравновешивание изотопных систем в этих минералах. Модель "холодной плиты" даёт вполне резонное объяснение находкам псевдотахиллитов, образующихся при хрупких деформациях пород (Austrheim, Boudny, 1991). Поскольку в основе модели лежат геохимические данные,. наши исследования были сфокусированы на петрологические проявления термального воздействия эклогитового метаморфизма на вмещающие "безводные" гранулиты.

Для исследований был выбран образец свежего друзита из гранулитового комплекса, находящегося на удалении более 100 м от зон сдвиговых деформаций эклогитового этапа метаморфизма. Этот образец можно принять в качестве эталонного для протерозойской "холодной коры">, и на его примере оценить возможность масштабного воздействия каледонского эклогитового метаморфизма на сухие гранулиты протерозойского возраста. В изучаемой породе выделено два типа корон, характеризующих метаморфическую эволюцию пород. Относительно крупные короны граната вокруг клино- и ортопироксена являются продуктом субсолидусных реакций в ходе остывания анортозитового массива (Cohen et al., 1988). Обнаруженные в клинопироксене включения амфибола и карбонатов свидетельствуют о том, что на начальной стадии роста корон, в породе присутствовал водно-углекислый флюид. Коронообразование эклогитового этапа носило локальный характер и контролировалось водным флюидом, благодаря чему в парагенезисе этой стадии возникали такие минералы как биотит и амфибол, содержащие в своей структуре привнесенные извне H₂O и K₂O. Таким образом, рост корон на эклогитовом этапе происходил в условиях открытой системы. Фазовые отношения на стадиях коронообразования представлены на диаграммах состав-парагенезис (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Фазовые отношения в короните: (а) гранулитовый этап; (б) эклогитовый этап. Коноды - сосуществующие минералы на данной стадии (сплошные линии) и реагирующие минералы (пунктирная линия).

Петрографические наблюдения показывают, что формирование корон гранулитового этапа метаморфизма происходило независимо от того, присутствовал ли ортопироксен в ядерной части корон или нет. Это согласуется с диаграммой состав-парагенезис (рис. 4.1а) и реакциями

весьма чувствительными к изменению давления (рис.4.2). Их пересечение с линиями геотермометров

определяет значения Р-Т условий коронообразования ~960^oC и ~1.3 ГПа ГПа (рис. 4.2). Оценки температуры подтверждаются гранат-клинопироксеновым термометром (Ravna, 2000), а оценки давления согласуются с реакцией:

дающей минимальное давления при отсутствии нефелина (рис. 4.2).

Минеральные реакции эклогитового этапа метаморфизма (рис.4.2) позволяют восстановить Р-Т условия коронообразования на стадии эклогитизации. Образование корунда, кианита и омфацита в коронах по шпинели и плагиоклазу может быть связано с реакциями

Оба равновесия относятся к смещенным, т.е. чувствительным к изменению давления.

в комбинации с реакциями (4.6)-(4.7) показывает условия коронообразования: Т~710-730^oC и P~1.3-1.5 ГПа. Эти значения вполне сопоставимы с более ранними оценками Т~700-800^oС Р~1.5-2.1 ГПа, для эклогитов из зон сдвиговых деформаций из комплекса Берген Аркс (Перчук, 2002; Austrheim & Griffin, 1985; Boundy et al. 1996).

Рис. 4.2. P-T эволюция коронитов с использованием программы TWQ (Berman, 1991): G - гранулитовый этап, Е - начало эклогитового этапа. Символы минералов:

Петрологическое изучение друзитов показало, что формирование корон граната происходило за счет взаимодействия клинопироксена с матричным плагиоклазом и шпинелью в ходе гренвильского метаморфизма в условиях гранулитовой фации при Т~960^oC и Р=1.3 ГПa. Наряду с этим в породах наблюдаются реакции, связанные с наложенным каледонским метаморфизмом эклогитовой фации. Они проявлены в виде микрокорон, состоящих из омфацита, кианита, корунда, амфибола и биотита вокруг матричной шпинели. Формирование кайм происходило в водных условиях с привносом калия при Т~710-730^oC и P~1.3-1.5 ГПa. Локальное проявление эклогитового метаморфизма, обнаруженное на большом удалении (>100 м) от ширзон (shear zones) эклогитового этапа, свидетельствует о том, что вся толща гранулитов, а не ее отдельные участки (ширзоны), прогревалась до температур эклогитового метаморфизма.