Оценка термической истории метаморфических комплексов по зональным гранатам

В связи с широким распространением неоднородного распреде-лешхя химических элементов в кристаллах природных гранатов п в других шнералах переменного состава возник вопрос о значимости и информативности концентрационных профилен для определения эволюции во времени Р-Т параметров и длительности процессов манера л о образования вообще и метаморфизма в частности.

Восстановление этапности метаморфизма и термической истории метаморфических комплексов является одной из вашшх и актуальных проблем современно! петрологии, Решешш этой проблемы и посвящена настоящая работа:

1) Предложено два способа количественного анализа маргаща, кальция, железа и магния в кристаллах гранатов по концентрационным профилям элементов, записанным на микрозонде с помощью самописца — по регрессионным уравнениям связи и путём подбора эталонов, близких по составу к исследуемым образцам;

2) С использованием методических разработок получены распределения концентраций элементов в более чем 800 кристаллах гранатов различного генезиса;

3) На основании собственных и литературных данных выделены типы зональности в гранатах метаморфических и магматических пород;

4) Критически проанализированы модели, объясняющие происхождение зональности в кристаллах плагиоклазов и гранатов;

5) Найдено математическое решение задачи об образовании неоднородного распределения концентрации компонентов в твёрдых фазах на кристаллизационном и постростовом отрезках времени;

6) На базе полученных материалов рассмотрена динамика роста зональных кристаллов плагиоклазов и гранатов применительно к дивариантньш ассоциациям;

7) Даш оценка термической истории Руна некого и Сангикар-ского метаморфических комплексов, т. е. предпринята попытка найти практическое приложение изложенных в диссертации методов определения продолжительности минералообразующих процессов.

Основные защищаемые положения. I) Более 95 $ кристаллов гранатов из где та морфиче с ких пород характеризуются неоднородным распределением окислов. Относительное количество незональных зёрен с увеличением степени метаморфизма повышается, но даже в породах амфиболитовон фации оно не превышает 10 $.

2) В гранатовой, ставролитовой зонах и в глаукофановых сланцах кристаллы имеют прогрессивную, в дистеновой, силлимани-товой зонах и в амфиболитовой фации прогрессивную, сложную, регрессивную, а в гранулитовой фации — только регрессивную зональность.

3) Прогрессивная зональность в гранатах из дивариантного парагенезиса Корд+Гр+Сил+Кв не должна сохраняться. Фиксируемые в них регрессивные оторочки возникают в результате частичной обратимости реакции смещённого равновесия и отражают стремление сосуществующих минералов приспосабливаться к изменяющимся термодинамическим факторам метаморфизма.

4) Плагиоклазы, кристаллизующиеся в водных магмах, должны &-ть зональными,.

Фактическую основу работы составляют концентрационные профили Мгс, Са, Ре и Mcj, записанные в кристаллах гранатов различных метаморфических комплексов. С привлечением литературных данных статистически обработано около 1300 проб.

Расчёты теоретических распределений концентраций анортито-вого компонента в плагиоклазах и марганца, кальция, железа и магния в гранатах базируются на известных диаграммах состояний и коэффициентах ддафгсузии в твёрдом теле.

Применительно к минералам из дивариантпых парагенезисов впервые дано на основе диаграмм состояния математическое описание возникающих концентрационных распределений с учётом диффузии в твёрдой фазе и динамики изменения Р и Т. Показано,. что плагиоклазы магматических пород должны быть неоднородными. Для гранатов из ассоциации Корд+Гр+Сил+Кв с помощью разработанного метода расчёта построены профили с прямой, обратной и сложной зональностью в зависимости от скорости и направления изменения давления. Показано, что прогрессивная зональность в них на уровне амфиболитовой-гранулитовой фавдй не сохраняется.

Непосредственное практическое применение полученных результатов работы по определению продолжительности отдельных этапов метаморфизма проиллюстрировано на примере расшифровки термпчес-кой истории отдельных кристаллов гранатов Рушанского и Санги-карского метаморфических комплекс ов.

С применением разработанных в работе методов изучены гранаты из метаморфических пород Канской глыбы и Базыбайского выступа (Восточный Саян), прошедших сложную термическую историю. На основе полученных данных в том и другом районах выделены два этапа метаморфизма. Материалы исследований по Канской глыбе включены з специальную главу производственного отчёта Кингаиь ской ГСП Ивановской KIP3 ЕГО «Красноярскаология» 1ЛГ РСФСР, что зафиксировано актом о внедрении.

Результаты исследования доложены на Всесоюзном совещании «Докембрийско-раннепалеозойская история развития Урала» (г. Ми-асс, 1980) и на 1У Всесоюзном симпозиуме по кинетике и динамике геохимических процессов (г. Киев, 1883). По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Работа выполнена в соответствии с планом иаучно-псследоваt тельских работ ИГиГ СО АН СССР. Автор участвовал в разработке некоторых разделов теш «Изучить условия регионального метаморфизма разных типов, его геохимию и связь с геологическими структурами и стадиями их развития» Од гос. регистрации 8I0702I6).

Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения, содержит 156 страниц машинописного текста, 29 рисунков, 13 таблиц и список литературы из 79 наименований.