Автор: Алексей Федорчук
Примерно 1996 г.
Статья написана по результатам полевых рабт 1992 года, результаты которых я так до конца и не обработал. Вот всё, что от них осталось.
Введение
Метаморфические образования, представленные зелеными и голубыми сланцами, амфиболитами, изредка эклогитами, повсеместно, хотя и в небольшом объеме, распространены в аккреционных поясах обрамления Тихого океана. Обычно предполагается, что они представляют собой фрагменты субдуцированных плит, метаморфизованные в условиях надсубдукционного литосферного клина. Наряду ними иногда отмечаются высокометаморфизованные комплексы, сложенные гранулитами, эндербитами, амфиболитами, гнейсами и мигматитами, часто обнаруживающими сходство с образованиями глубокого докембрия. Примером этого являются кристаллические массивы Камчатки — Срединный, Ганальский и Тклеваямский (рис. 1). Они рассматривались либо как докембрийский фундамент Камчатской островной дуги позднемелового возраста [ Марков, 1976; Герман, 1978], либо как аккретированные древние террейны или микроконтиненты [Зоненшайн, Савостин, 1982]. Однако уже первыми их исследователями [Лебедев, 1967] было высказано мнение о позднемеловом возрасте метаморфических пород Камчатки, что в последнее время получило геологическое [Рихтер, 1991] и геохронологическое [Виноградов и др., 19??] подтверждение.
Рис. 1. Тектоническое районирование Камчатки
Для Тклеваямского метаморфического массива данные цифровой картографии в сочетании с собственно геологическими наблюдениями, как я пытался показать в одной из , свидетельствуют в пользу его приуроченности к шовной зоне, разделяющей Корякские и Камчатские структуры. Поскольку Ганальский метаморфический массив пространственно расположен в пределах Петропавловско-Малкинской зоны поперечных дислокаций, напрашивается предположение о его связи с аналогичной шовной зоной разделяющей структуры Камчатские и Курильские.
Автор настоящей работы проводил в 1992 г. детальное полевое изучение высокометаморфизованных образований Ганальского массива Камчатки. Их результаты в сочетании с материалами цифровой картографии позволяют наметить пути решения проблемы структурной приуроченности метаморфических образований Камчатки.
Геологическое положение
Ганальский кристаллический массив, охватывающий территорию одноименного хребта, входит в аккреционную систему Восточных хребтов Камчатки. Она образована позднемеловыми и палеогеновыми фрагментами кремнисто-вулканогенного, вулканокластического и терригенного состава, имеющими островодужное, реже — океаническое происхождение; амальгамация этих фрагментов проходила на протяжении позднего эоцена-раннего миоцена [Федорчук, 1990; Цуканов, 1991; Зинкевич и др., 1995].
Ганальский кристаллический массив образует южное окончание аккреционного пояса Восточно-Камчатских хребтов (см. рис. 1). На севере он полями неоген-четвертичных вулканитов отделяется от позднемеловых-палеогеновых образований Валагинского хребта, а на юге по Петропавловско-Малкинской зоне деформаций граничит с Южно-Камчатской вулканической зоной кайнозойского возраста.
Ганальский кристаллический массив сложен преимущественно разнообразными по составу метаморфизованными (от гранулитовой до зеленосланцевой фации) породами; неметаморфизованные образования развиты в подчиненном количестве и датируются позднемеловым-неогеновым временем. Метаморфизованные породы ранее [ Герман, 1978; Очерки тектонического развития Камчатки, 1987] объединялись в стратиграфическую последовательность, характеризующуюся убыванием степени метаморфизма вверх по разрезу. Однако исследования последних лет [Лучицкая, Рихтер, 1990] показали, что породы различной степени метаморфизма слагают два ограниченных разломами тектонических блока — Стеновой на севере и Вахталкинский на юге (рис. 2). Первый образован преимущественно породами зеленосланцевой, до глаукофановой, фации метаморфизма, тогда как в составе второго преобладают породы амфиболитовой фации при подчиненном количестве зеленых сланцев и неметаморфизованных образований. Оба блока характеризуются покровно-чешуйчатой структурой, образованной надвигами, падающими в юго-западном, южном и юго-восточном направлении. Структура Ганальского массива запечатывается слабо деформированными вулканитами неогенового возраста и прорывается комагматичными последним посттектоническими гранитоидами.
Рис. 2. Схема Вахталкинского террейна
Образования Стенового блока, как было показано (Зинкевич и др., 1995), представляют собой метморфизованные аналоги позднемеловых вулканогенно-обломочных и кремнисто-вулканогенных комплексов Восточных хребтов Камчатки и, следовталеьно, должны включаться в состав Восточно-Камчтаского террейна. Как элемент структуры шовной зоны, следовательно, могут выступать только высокометморфизованные комплексы Вахталкинского блока.
Строение высокометаморфизованных комплексов
Высокометаморфизованные обюразования слагают большую часть Вахталкинского блока. На северо-востоке они по зоне деформаций северо-западного простирания граничат с породами Стенового блока, а с юго-востока по пологому (10-30o) надвигу тектонически перекрываются зеленосланцевыми аповулканитами, черными сланцами и филлитами; с запада на него круто (около 70o) надвинуты зеленосланцевые, позднемеловые вулканокластические, палеогеновые терригенные и ранненеогеновые вулканогенные породы (см. рис. 2).
В составе высокометаморфизованные образований выделяется четыре различные по составу комплекса, слагающие самостоятельные тектонические пластины (гипсометрически снизу вверх): а)амфиболитовый, б)гранито-гнейсовый, в)метагабброидный и г)гранулитовый.
Амфиболитовый комплекс
обнажающийся в на правобережье р. Правая Авача, слагает видимое основание структурного разреза комплекса. Он сложен почти исключительно мафическими амфибол-плагиоклазовыми породами с тонкополосчатой текстурой, общей мощностью несколько сот метров. Они содержат маломощные (от нескольких сантиметров до первых метров) конкрдантные тела и дайки плагиогранитов. Гипсометрически нижние части пластины интрудированы плагиогранито-гнейсами и подвергнуты неравномерной мигматизации.
В структуре амфиболитовой пластины по залеганиям метаморфической полосчатости устанавливается антиформная складка субмеридионального простирания с крутым (до 70o) западным крылом и более пологим (30-50o) — восточным. Серией относительно пологих (до 50-60o) разломов юго-западного падения она разбита на отдельные чешуи, можность которых не превышает первых сот метров. Разломы фиксируются зонами интенсивного рассланцевания и диафтореза шириной до 20-30 м, внутри которых присутствуют блоки ультрамафитов и эклогитов, размером от нескольких десятков сантиметров до 3-5 м. Вне разломных зон в амфиболитах устанавливается субпараллельный им кливаж, секущий по отношению к метаморфической полосчатости; ориентировка его совпадает с таковой метаморфических текстур в гранито-гнейсах и мигматитах.
Сланцево-гнейсовый комплекс
развит преимущественно на правобережье р. Правой Авачи, где он тектонически налегает на амфиболитовую пластину по надвигу, полого (20-40о) погружающемуся в юго-западном направлениии; он устанавливается также в бассейнах рек Вактан Ганальский и Вактан Малкинский. Комплекс сложен метаморфизованными стратифицированными образованиями общей мощностью от первых десятков (р. Вактан Ганальский) до нескольких сот (р. Правая Авача) метров. Нижняя их часть представлена чередующимися мафическими биотит-амфиболовыми и салическими крварц-серицитовыми сланцами при подчиненном количестве метасилицитов. В верхней части развиты относительно слабо метаморфизованные терригенные породы, сохранившие реликты градационных текстур.
Стратифицированные образования интрудированы крупными (диаметром до нескольких километров) телами гранито-гнейсов, обрамленными полями мигматитов, переходящих в гнейсы, шириной до нескольких сот метров. Кроме того, как кристаллические сланцы, так и гнейсовидные граниты интрудированы телами массивных биотит-амфибол-калишпатовых гранитов.
Структура сланцево-гнейсовой пластины характеризуется мелкой изоклинальной складчатостью, переходящей в плойчатость. Преобладают юго-западные падения плоскостных текстур, субпараллельно которым широко развит кливаж осевой плоскости; ориентировка его совпадает с кливажем в амфиболитовой пластине. Контакт между амфиболитовой и сланцево-гнейсовой пластинами представляет собой тектонизированную зону мощностью 10-50 м, сложенную сильно деформированными (катаклаз, рассланцевание) породами висячего крыла. Они содержат многочисленные включения амфиболитов и ультрамафитов, изредка — эклогитов. Иногда контакт залечивается конформными его залеганию телами гнейсовидных гранитов, мощностью до 5-10 м.
Метагабброидный комплекс
сохранился в центральной части района, в водораздельной части Ганальского хребта, где он тектонически перекрывает сланцево-гнейсовый комплекс. Кроме того, дезинтегрированные его фрагменты отмечаются в истоках р. Вактан Ганальский .
Метагабброидный комплекс сложен главным образом флазерными габбро и габбро-норитами. Они почти повсеместно интрудированы гранито-гнейсами и массивными гранитоидами. На контакте с ними развиты зоны, шириной часто во многие сотни метров, сложенные полосчатыми амфиболовыми габбро и горнблендитами.
В структурном отношении метагабброидная пластина слагает крупную асимметричную синформную складку север-северо-западной ориентировки, отделенную от подстилающей сланцево-генйсовой пластины на востоке относительно пологими (30-50o), а на западе — более крутыми (60-80o) надвигами, падающими к ее центру. Флазерные габбро чрезвычайно сильно деформированы и характеризуются мелкой складчатостью, но в целом ориентировка их текстур совпадает с залеганием нижнего контакта пластины. Эти деформации не совпадают по оринетировке с таковыми в интрудирующих пластину гранитоидах и амфиболовых габбро.
Гранулитовый комплекс
в виде небольшого фрагмента, мощностью до 100-200 м, сохранился в истоках р. Вактан Ганальский Левый. Он тектонически налегает на породы сланцево-гнейсовой пластины; вдоль нижнего ее контакта прослеживается перрывистая цепочка тектонических блоков (размером от петрвых метров до 30-50 м), сложенных флазерными габбро, аналогичными породам метагабброидной пластины; здесь же отмечаются единичные мелкие (до нескольких десятков сантиметров) включения эклогитов и метаультрамафитов, тяготеющие, скорее, к гранулитовому комплексу.
Гранулитовый комплекс сложен преимущественно мафическими породами — пироксеновыми кристаллическими сланцами, средне- и крупнозернистыми, неявно-полосчатыми, иногда массивными. В подчиненном количестве представлены фельзические породы, слагающие серию конформных тел мощнсотью до первых десятков метров, локализованных близ видимого основания пластины. Они представлены средне- и грубозернистыми гранито-гнейсами, часто кордиерит- или гранат-содержащими. В верхних частях этих тел присутствуют многочисленные ксенолитоподобные обособления мафических гранулитов, а их экзоконтактные зоны сложены полосчатыми амфибол-плагиоклазовыми породами и массивными горнблендитами, содержащими тонкие инъекции гранито-гнейсового материала.
Гранулитовая пластина многочисленными разломами разбита на серию тектонических пластин, падающих в юго-западных румбах. Вблизи разломов гранулиты подвергнуты интенсиному диафторезу, переходя в амфиболиты и зеленые сланцы.
Таким образом, в составе Вахталкинского блока устанавливается четыре различных в вещественном отношении ассоциации, условия просихождения которых могут быть оценены исходя из предварительных петрогеохимических данных для входящих в их состав метамагматических (главным образом метабазитовых) пород.
Петрохимия и геохимия метабазитов
Метабазиты охарактеризованы 14 анализами, включающими определения петрогенных окислов, редких и редкоземельных элементов, выполненные в лаборатории Геологического института РАН.
Амфиболитовый комплекс
Породы амфиболитового комплекса (таблица 1) по содеражниям SiO2 соответствуют базальтам (иногда до андезитов).
Таблица 1. Амфиболитовый комплекс. Химический состав
| NN обр. |
GAN37 |
GAN42 |
GAN19 |
GAN71 |
GAN21A |
| SiO2 |
61,87 |
52,01 |
50,38 |
53,48 |
49,25 |
| TiO2 |
0,93 |
0,85 |
1,02 |
1,28 |
1,28 |
| Al2O3 |
16,67 |
20,27 |
20,60 |
18,16 |
17,51 |
| Fe2O3 |
3,53 |
3,66 |
5,25 |
4,89 |
3,10 |
| FeO |
2,16 |
3,46 |
4,02 |
4,17 |
4,85 |
| MnO |
0,11 |
0,12 |
0,08 |
0,18 |
0,11 |
| MgO |
1,65 |
3,82 |
2,46 |
3,09 |
7,33 |
| CaO |
7,27 |
10,80 |
10,08 |
7,77 |
12,06 |
| Na2O |
5,12 |
3,69 |
5,18 |
5,54 |
3,61 |
| K2O |
0,33 |
0,22 |
0,36 |
0,63 |
0,22 |
| P2O5 |
0,13 |
0,01 |
0,20 |
0,36 |
0,10 |
| LOI |
0,43 |
1,27 |
0,55 |
0,95 |
0,55 |
| Rb |
3 |
4 |
1 |
2 |
1 |
| Sr |
168 |
285 |
219 |
228 |
127 |
| Nb |
3 |
1 |
2 |
4 |
4 |
| Zr |
107 |
42 |
91 |
81 |
67 |
| Y |
19 |
14 |
20 |
21 |
20 |
| La |
7,70 |
2,30 |
5,90 |
7,70 |
2,20 |
| Ce |
16,00 |
4,00 |
14,00 |
17,00 |
5,30 |
| Nd |
12,00 |
3,60 |
12,00 |
14,00 |
5,70 |
| Sm |
3,20 |
1,20 |
3,70 |
4,30 |
2,40 |
| Eu |
0,99 |
0,60 |
1,20 |
1,20 |
0,90 |
| Tb |
0,57 |
0,22 |
0,76 |
0,80 |
0,63 |
| Yb |
2,20 |
0,83 |
2,50 |
2,50 |
2,00 |
| Lu |
0,360 |
0,130 |
0,390 |
0,410 |
0,330 |
Относительно низкие содержания TiO2 (0,9-1,3%) при изменчивых — железо-магниевого отношения (1-4) обуславливают их принадлежность к классу орогенных (или надсубдукционных) серий (рис. 3).
Рис. 3. Ганальские метаморфиты. Петрогеохимические диаграммы
По распределению редких земель обнаруживают тенденцию к обогащению, относительно высокие содержания Zr и Y (соответственно 70-100 и 20-30 г/т) при низких содержаниях Nb (1-4 г/т) и высоких отношениях высококзарядных катионов (Zr/Nb 25-45, Zr/Y 3-4) также характерны для насубдукционных серий.
Метагабброидный комплекс
Флазерные габбро метагабброидного комплекса характеризуются (таблица 2) низкими содержаниями иммобильных несовместимых элементов (TiO2=0,9-1,0% при железо-магниевом отношении 1-2, см. рис. 3, Zr=36-56, Y=14-26, Nb=1-4 г/т), относительно пониженными отношениями Zr/Nb и Zr/Y (12-23 и 1.9-2.9, соответственно).
Таблица 2. Химический состав метагабброидного комплекса
| NN обр. |
GAN54A |
GAN104 |
GAN50 |
GAN113A |
| SiO2 |
44,05 |
49,26 |
49,22 |
49,50 |
| TiO2 |
0,94 |
0,98 |
0,90 |
0,94 |
| Al2O3 |
19,76 |
19,43 |
17,84 |
18,78 |
| Fe2O3 |
5,20 |
4,43 |
5,24 |
1,31 |
| FeO |
5,71 |
5,48 |
5,57 |
6,50 |
| MnO |
0,13 |
0,17 |
0,19 |
0,16 |
| MgO |
8,01 |
5,15 |
5,94 |
7,17 |
| CaO |
13,63 |
10,98 |
12,01 |
11,88 |
| Na2O |
2,12 |
3,31 |
3,08 |
2,15 |
| K2O |
0,38 |
0,51 |
0,36 |
0,36 |
| P2O5 |
0,09 |
0,16 |
0,00 |
0,16 |
| LOI |
0,26 |
0,39 |
0,20 |
0,67 |
| Rb |
5 |
3 |
2 |
3 |
| Sr |
415 |
455 |
379 |
533 |
| Nb |
2 |
2 |
2 |
3 |
| Zr |
41 |
46 |
46 |
51 |
| Y |
17 |
16 |
16 |
17 |
| La |
3,20 |
5,80 |
4,40 |
4,90 |
| Ce |
7,90 |
10,00 |
8,40 |
9,80 |
| Nd |
7,80 |
6,90 |
7,80 |
8,40 |
| Sm |
3,10 |
2,00 |
2,30 |
2,50 |
| Eu |
1,20 |
0,71 |
0,78 |
0,80 |
| Tb |
0,46 |
0,28 |
0,42 |
0,40 |
| Yb |
1,60 |
1,10 |
1,40 |
1,30 |
| Lu |
0,240 |
0,160 |
0,230 |
0,180 |
Амфиболовые габбро в целом аналогичны флазерным по содержания Zr и Y (37-58 и 17-20 г/т, соответственно), но имеют несколько более высокие содержания Nb (до 6 г/т) и еще более низкие отношения Zr/Nb (9-16). В целом они принадлежат к надсубдукционным сериям; низкие асолютные содержания РЗЭ и пониженное отношение La/Sm обуславливает их сходство с примитивными толеитами островных дуг(см. рис. 3).
Гранулитовый комплекс
Мафические породы гранулитового комплекса резко отличны по составу от амфиболитов и габброидов (таблица 3). Они имеют повышенные содержания TiO2 при низком железо-магниевом отношении (0,9-1,6, см. рис. 3), аналогично породам анорогенных серий. Повышенные содержания Zr, Y и Nb (80-150, 19-37 и 3-11 г/т, соответственно) и высокие отношения Zr/Nb (более 20) обуславливают их сходство с базальтами срединно-океанических хребтов. По распределению РЗЭ (см. рис. 3) среди гранулитов выделяется две группы — истощенная и обогащенная. К последней принадлежат и ассоциированные с гранулитами ультрамафиты (Zr/Nb 9-12).
Таблица 3. Химический состав гранулитового комплекса
| NN обр. |
GAN123 |
GAN115 |
GAN90 |
GAN143 |
GAN114 |
| SiO2 |
47,81 |
47,92 |
49,86 |
53,20 |
46,02 |
| TiO2 |
2,13 |
1,44 |
1,85 |
1,36 |
1,44 |
| Al2O3 |
16,29 |
15,81 |
17,21 |
17,83 |
6,80 |
| Fe2O3 |
4,12 |
5,02 |
5,07 |
4,49 |
10,74 |
| FeO |
6,08 |
2,79 |
4,41 |
4,36 |
6,47 |
| MnO |
0,19 |
0,17 |
0,16 |
0,13 |
0,38 |
| MgO |
7,30 |
5,13 |
5,90 |
5,59 |
18,37 |
| CaO |
10,17 |
17,49 |
9,62 |
9,79 |
6,55 |
| Na2O |
3,46 |
3,23 |
4,83 |
3,46 |
1,25 |
| K2O |
0,80 |
0,49 |
1,27 |
0,29 |
0,22 |
| P2O5 |
0,09 |
0,32 |
0,18 |
0,15 |
0,00 |
| LOI |
1,18 |
0,55 |
0,63 |
0,32 |
1,37 |
| Rb |
7 |
6 |
6 |
1 |
1 |
| Sr |
164 |
299 |
263 |
317 |
68 |
| Nb |
3 |
8 |
5 |
3 |
4 |
| Zr |
103 |
119 |
109 |
144 |
46 |
| Y |
30 |
19 |
20 |
19 |
36 |
| La |
4,90 |
9,60 |
9,80 |
9,70 |
3,70 |
| Ce |
12,00 |
19,00 |
18,00 |
19,00 |
12,00 |
| Nd |
12,00 |
13,00 |
15,00 |
15,00 |
17,00 |
| Sm |
4,30 |
3,70 |
3,90 |
4,10 |
6,90 |
| Eu |
1,30 |
1,00 |
1,00 |
0,98 |
1,40 |
| Tb |
1,10 |
0,63 |
0,53 |
0,64 |
1,60 |
| Yb |
4,20 |
2,10 |
2,20 |
2,30 |
4,50 |
| Lu |
0,650 |
0,340 |
0,330 |
0,360 |
0,650 |
Граниты и гранито-гнейсы разделяются на две группы. В первую входят плагиограниты, слагающие поля плагиогранито-гнейсов и мелкие дайки внутри амфиболитовой пластины. Им свойственны низкие содержания Rb, Zr и Y при повышенных — Sr, что сближает их с низко-Y адакитами, формирующимися при анатексисе субдуцируемых океанических плит.
Вторая группа включает гранито-гнейсы и массивные граниты амфиболитовой, сланцево-гнейсовой и метагабброидной пластин, а также кислые породы гранулитовой пластины. Они, не зависимо от степени метаморфизма, характеризуются более высокими содержаниями Rb, Zr, Y и Nb и пониженными — Sr; соотношения этих элементов аналогичны таковым в извествково-щелочных гранитоидах островных дуг и активных континентальных окраин.
Заключение
Различие вещественного состава, характера метаморфизма и внутренней структуры тектонических пластин, выделяемых в составе Вахталкинского блока, свидетельствует о их различном происхождении.
Амфиболиты и метагабброиды обнаруживают сходство с магматическими сериями островных дуг. Породы гранито-гнейсового комплекса в качестве протолита имели, вероятно, вулкано-терригенные образования, также более характерные для островодужных обстановок. Гранулиты же более сходны геохимически с тлеитами MORB.
Тектоническое совмещение разнородных комплексов Вахталкинского блока сопровождалось широкомасштабной гранитизацией, не характерной для субдукционной аккреции, а более свойственной коллизионным зонам. Однако локальный, в масштабах Камчатки, характер этих процессов скорее свидетельствует в пользу их приуроченности к шовной зоне сдвиговоой природы. Поскольку в дислоцированной структуре Вахталкинского блока наряду с метаморфическими образованиями участвую также неметаморфизованные туфосилициты мела и палеогеновые (возможно, до ранненеогеновых) вулканогенные образования, процесс тектонического совмещения и сопряженные с ним метаморфизм и гранитизация могут датироваться серединой кайнозоя, определяясь сопряжением Камчатских и Курисльских структур. Характерно, что лишь с неогенового времени вулканические пояса Камчатки начинаю выступать в качестве прямого продолжения Курильской островной дуги.
Благодарности
Работа выполнена при финасовой поддержке Российского Фонда фундаментальных исследований (Грант N98-05-64538).
Полевые работы в Ганальском хребте проводились совместно с П.К.Кепежинскасом. Результаты неоднократно обсуждались с Н.В.Цукановым и К.А.Крыловым. Посему автор и выражает всем им свою признательность.