Сопоставимы ли чарнокитоиды докембрия Украинского щита с фанерозойскими островодужными андезитами?

Шнюкова Е.Е., ТомуркоЛ.Л.

Институт геохимии, минералогии и рудообразования им Н.П.Семененко НАН Украины, Киев, Украина

shniukova@igmof.gov.ua, tomurko@igmof.gov.ua

 

В пределах Украинского щита (УЩ) уверенно датируется не менее трех этапов формирования эндербитов-чарнокитов: >3,0; 2,7-2,8 и 2,0 млрд лет. Чарнокитоиды древнейшего архейского этапа развиты в гранулито-гнейсовых блоках: Днестровско-Бугском (гайворонский комплекс) и Приазовском (новопавловский комплекс Орехово-Павлоградской шовной зоны (ОПШЗ)). Более молодые чарнокитоиды токмакского комплекса (Приазовский блок) формировались на границе архея и протерозоя (около 2,7 млрд лет). Эндербитообразование этапа 2 млрд лет проявлено в Днестровско-Бугском блоке литинским комплексом, а в амфиболито-гнейсовом Ингульском блоке – ташлыкским комплексом. К этому же этапу относятся и все известные интрузивные чарнокитоиды УЩ: Букинский массив на Волынском, Новоукраинский массив на Ингульском блоках (оба – амфиболито-гнейсовые), Хлебодаровский массив на Приазовском блоке.

В докембрии, когда были проявлены основные массы эндербитов, тектоника плит в современном виде не действовала, но различные геодинамические обстановки уже, вероятно, существовали. Во всяком случае, в гранулит-гнейсовых областях, наиболее характерной чертой магматизма которых является его андезитовая направленность, происходило постоянное скучивание (сжатие) фундамента. Древняя гранулитовая кора УЩ почти наполовину сложена андезитами (Лесная, 1988). В этом ее сходство с островодужными формированиями, в которых андезиты составляют 60% объема. Так что при формальном подходе эндербиты можно рассматривать как плутонические аналоги известково-щелочных андезитов, характерных для деструктивных геодинамических обстановок.

Однако, относительно немногие члены эндербит-чарнокитовых ассоциаций УЩ попадают в андезитовую область составов с SiO₂=53-63%. Так, большинство чарнокитоидов Днестровско-Бугского и Приазовского блоков имеют более кислый состав, причем древнейшие гайворонский и новопавловский комплексы относятся к низко- и среднекалиевым сериям, а токмакский комплекс – к средне- и высококалиевым. В «андезитовых» по составу метаморфогенных гайворонских и реоморфических литинских чарнокитоидах Среднего Побужья при росте SiO₂ содержание K₂O падает, а не возрастает, как в андезитовых сериях, хотя изменение их составов укладывается в известково-щелочной тренд. В исключительно кислых метаморфогенных чарнокитах ОПШЗ Приазовья проявлен трондьемитовый тренд. Таким образом, древнейшие архейские метаморфогенные чарнокитоиды обоих гранулито-гнейсовых блоков – Побужья и Приазовья (а в Побужье и протерозойские реоморфические) – не сопоставимы с фанерозойскими андезитовыми сериями.

Сопоставление с андезитами возможно лишь для протерозойских (~ 2 млрд лет) эндербит-чарнокитовых ассоциаций Ингульского, Волынского и Приазовского блоков, составы которых лежат в андезитовой области. Эндербиты Ингульского блока отличаются по химизму от аналогичных пород двух других блоков. Как интрузивные чарнокитоиды (Новоукраинский массив), так и метаморфогенные эндербиты ташлыкского комплекса (самые основные разности) на диаграмме AFM попадают в толеитовое поле, а на диаграмме Пирса отвечают базальтам из зон спрединга, в то время как остальные эндербиты попадают, наряду с типичными андезитами, в известково-щелочное поле и отвечают орогенным (островодужным и окраинно-континентальным) базальтам. Для чарнокитоидов Ингульского блока (в большей степени интрузивных Новоукраинского массива, в меньшей – метаморфогенных ташлыкского комплекса) характерны высокая железистость (FeO*/MgO) и рост содержания K₂O с ростом SiO₂, что наблюдается в поздне- и постскладчатых эндербит-чарнокитовых ассоциациях (МГП: Кислые и средние породы, 1987). Следовательно, во время формирования этих пород в Ингульском блоке уже существовал режим растяжения, в то время как в Волынском и Приазовском блоках – еще режим сжатия, индикатором которого и являются известково-щелочные серии. При этом Букинский массив Волынского блока из-за повышенной щелочности сравним не с андезитами, а с санукитоидами. И.Б.Щербаков (2005) предлагал рассматривать Ингульский блок как проторифтогенную систему, в которой режим сжатия в раннем протерозое сменился режимом растяжения в мезопротерозое. Для ташлыкского комплекса толеитовый характер фиксируется лишь для основных членов, средние по составу эндербиты выходят в известково-щелочное поле, что также может свидетельствовать о смене режима с растяжения на сжатие. При этом известково-щелочные эндербиты комплекса имеют уникально высокое содержание Al₂O₃ (до 21%), характерное для раннескладчатых чарнокитоидов (МГП: Кислые и средние породы, 1987), то есть формировавшихся в обстановке сжатия. В итоге, противоречивые петрохимические особенности эндербитов обоих амфиболито-гнейсовых блоков УЩ заставляют отказаться от сопоставления их с андезитами.

Остается один блок – Приазовский. В эндербитовом магматизме Приазовского блока черты сходства с андезитами начинают проявляться с конца архея, - сначала в токмакском комплексе, затем в Хлебодаровском массиве. Возможно, это косвенно подтверждает мнение Г.И.Каляева и Е.Б.Глевасского (1984), считавших, что Приазовский блок в протерозое вел себя как активная континентальная окраина андийского типа. В чарнокитах токмакского комплекса намечается рост калиевости при росте кремнекислотности, проявлен известково-щелочной тренд, но отсутствуют основные породы, что затрудняет прослеживание закономерностей. Наиболее близки к андезитам по всем петро-геохимическим параметрам интрузивные эндербиты Хлебодаровского массива.

При поиске аналогов эндербитов в более поздней геологической истории мы ориентировались на их важнейшую минералогическую особенность – наличие гиперстена. Гиперстенсодержащие андезиты известны среди андезитов известково-щелочных серий современных островных дуг, в частности, Курило-Камчатской островной дуги. Двупироксеновые андезиты наиболее распространены среди средне- и высококалиевых разностей, эталоном для которых принят вулкан Эбеко (о. Парамушир). Большинство протерозойских чарнокитоидов УЩ также относятся к среднекалиевой серии. В принципе, чем выше содержание воды в расплаве, тем выше калиевость андезитов (Фролова и др., 1989). Фракционная кристаллизация базальтовой магмы приводит к образованию примитивных андезитовых магм, которым и соответствуют двупироксеновые андезиты, но при этом концентрации воды в системе составляют не более 1-3 мас.% при давлениях от 1,5 до 10 кбар и температуре 1050-1150º С (Кадик и др., 1986). Помимо зрелых островных дуг, двупироксеновые андезиты описаны также в составе позднеорогенных вулкано-плутонических ассоциаций складчатых областей различного возраста и местоположения: каледониды Британии, герциниды Южно-Монгольской области и Казахстана, мезозоиды Охотско-Чукотского и Восточно-Сихотэ-Алинского поясов, в современных активных континентальных окраинах андийского типа и зонах коллизий гималайского типа (Южные Анды, Центральная Анатолия) (МГП:Кислые и средние породы, 1987).

В целом химический состав гиперстенсодержащих среднекалиевых андезитов складчатых областей и островных дуг очень близок к таковому некоторых магматических эндербитов УЩ. Отличия между ними следующие: 1). Эндербиты, как правило, более железистые, что обусловливает более высокую железистость ортопироксена (в эндербитах Fs >40-60, в андезитах <40). Чарнокитоиды Новоукраинского массива содержат даже эвлит. В андезитах, напротив, иногда присутствуют низкожелезистые ортопироксены – энстатит и бронзит. 2). В эндербитах клинопироксен представлен салитом либо субкальциевым авгитом, а в андезитах – преимущественно высококальциевым авгитом, иногда салитом, редко пижонит-авгитом. 3). В эндербитах выше содержание Na₂O, что сказывается на более кислом характере плагиоклаза (в эндербитах An _25-30, а в андезитах An _40-70). 4). Двупироксеновые андезиты иногда даже более высококалиевые, чем эндербиты, но при этом не содержат калиевого полевого шпата. Более высокая калиевость андезитов связана с тем, что перераспределение щелочей в обводненной андезитовой известково-щелочной магме происходит под влиянием флюидной фазы, как доказано для того же вулкана Эбеко (Фролова и др.,1989). 5). В андезитах выше содержание Rb. 6). Содержания Nb, легких РЗЭ, Ba, Sr в протерозойских эндербитах несколько выше, чем в двупироксеновых андезитах (для двух последних элементов это, возможно, является следствием несколько более высокого содержания кальция в эндербитах). 7). Андезиты при той же кремнекислотности не содержат кварца. Вообще, присутствие более 5% кварца в породах с содержанием SiO₂ менее 57%, как это отмечается в эндербитах, в молодом и современном вулканизме запрещено. Таким образом, при близком и даже одинаковом исходном химическом составе магмы в докембрии и фанерозое образовывались различные, в первую очередь в минералогическом отношении, породы.

Андезитовый магматизм в фанерозое связан с процессами субдукции, а в раннедокембрийской земной коре отсутствовали как субдукционные обстановки, так и характерные для них низкотемпературные магматические режимы, широко проявленные позднее (Шарков, 1983). Магматические расплавы раннего докембрия относительно сухие, в то время как андезитовая магма – более обводненная. Поэтому в древнейших подвижных зонах вместо сравнительно низкотемпературных водонасыщенных андезитовых серий возникали высокотемпературные сухие расплавы средне-кислого состава, которые рассматривались, по (Шарков, 1983), в качестве специфического режима раннего докембрия – предшественника андезитового известково-щелочного магматизма более зрелой земной коры. Нам хотелось бы акцентировать внимание на сходстве, а не на различии древнего и молодого магматизма: несмотря на сухость, докембрийские эндербитовые магмы преодолевают ортопироксеновый барьер, а примитивные андезитовые магмы не такие уж и обводненные. Теперь, когда даже на древнейших щитах исследователи допускают наличие элементов плитовой тектоники, а в молодых областях выявляется все большее разнообразие режимов геодинамических обстановок, задача сопоставления продуктов древнейшего и фанерозойского магматизма приобретает большую актуальность.

 

Список литературы

 Кадик А.А., Максимов А.П., Иванов Б.В. Физико-химические условия кристаллизации и генезис андезитов (на примере Ключевской группы вулканов). М.: Наука, 1986. 158 с.

 Каляев Г.И., Глевасский Е.Б., Димитров Г.Х. Палеотектоника и строение земной  коры докембрийской железорудной провинции Украины.  Киев: Наукова думка. 1984. 237 с.

 Лесная И.М. Геохронология чарнокитоидов Побужья. Киев: Наукова думка. 1988. 136 с.

 Магматические горные породы: Кислые и средние породы  /Отв. ред. В.В.Ярмолюк, В.И.Коваленко.  М.: Наука. 1987. 374 с.

 Фролова Т.И., Перчук Л.Л., Бурикова И.А. Магматизм и преобразование земной коры активных окраин. М.: Недра. 1989. 261 с.

 Шарков Е.В. Петрология магматических процессов. М.: Недра.1983. 200 с.

 Щербаков И.Б. Петрология Украинского щита. Львов: ЗУКЦ. 2005. 364 с.