Труды института геологии и геофизики. Выпуск 66. Минералогия и проблемы генезиса щелочных изверженных пород Сибири

В книге рассматриваются происхождение, распространенность, а также особенности химизма породообразующих минералов щелочных горных пород Сибири (частично Востока страны).

Представления автора о генезисе различных типов щелочных пород складчатых и платформенных зон Сибири основываются на многочисленных данных прямых определений нижних температурных пределов кристаллизации породообразующих силикатов, полученных методом гомогенизации первичных газово-жидких и расплавленных включений в минералах, а также данных определения давления в магматических камерах по высокотемпературным первичным включениям, полученных криогидратным методом.

Излагаются соображения автора о возможных путях кристаллизации высококалиевых (лейцитовых) пород и возможной генетической природе щелочной ветви сложных ультраосновных щелочных комплексов платформ на примере Гулинской интрузии

Щелочные породы при их весьма ограниченной распространенности по сравнению со многими иными типами изверженных горных пород всегда служили объектом пристального внимания геологов. Объясняется это тем, что, во-первых, эти образования несут в себе весьма обильную петрологическую информацию общетеоретического плана и, во-вторых, тем, что к комплексам щелочных (и в особенности ультраосновных щелочных) пород генетически нередко приурочен своеобразный набор полезных ископаемых.

Вместе с тем генетическая природа щелочных пород, несмотря на множество существующих гипотез и взглядов, остается в современной петрологии наиболее неясной. На смену ранним представлениям об исключительно магматогенной природе щелочных пород в последние два десятилетия пришли гипотезы о том, что в значительной мере они обязаны своим возникновением процессам постмагматическим, т. е. метасоматическим в широком смысле слова. Гипотезы о метасоматическом образовании щелочных пород в общем виде прошли те же этапы, какие несколько раннее претерпели гипотезы о природе гранитов—имеются в виду концепции, развиваемые сторонниками ультраметаморфизма (гранитизации). Различные вариации идеи о метасоматическом происхождении щелочных пород укрепились после обнаружения и выделения сложных комплексов ультраосновных щелочных пород, приуроченных к платформенным структурам или крупным тектоническим разломам (линеаментам) на континентах.

Средняя и Восточная Сибирь, а также Восток СССР оказались наиболее удачными объектами для развития новых или подкрепления уже известных ранее гипотез о природе щелочных пород, поскольку последние на этой территории встречаются в самой различной геологической обста-_ новке. Они здесь известны как в складчатых, так и платформенных структурах; возраст их варьирует в весьма широком диапазоне — от нижнего палеозоя (или даже верхнего докембрия) до неогена включительно; встречаются в самой тесной пространственной, а нередко и генетической связи с обширной гаммой иных петрографических типов пород — от гипербазитов игабброидов до кислых гранитоидов. Среди собственно щелочных пород (щелочные граниты здесь не рассматриваются) встречаются практически все представители от крайпе натровых типов (уртиты) до крайне калиевых и даже уникальных ультракалиевых.

Щелочным породам Сибири и Востока страны посвящено много работ. Пытаясь отразить некоторые результаты оригинальных исследований, полученные при изучении условий минералообразования в щелочной среде, мы далеки от стремления предлагать какую-либо новую концепцию в отношении генезиса щелочных образований.

Возможность изучения температур гомогенизации высокотемпературных газово-жидких и твердых (расплавных) включений, законсервированных в минералах, позволила приблизиться к познанию температур кристаллизации прежде всего породообразующих силикатов, а в некоторых случаях и давлений,   испытываемых   кристаллизующимся расплавом, т. е. производить более или менее строгую оценку РТ-параметров в природных системах.

На протяжении последних 12 лет сотрудникам лаборатории минералогии Института геологии и геофизики СО АН СССР удалось ознакомиться с наиболее представительными или доступными для исследований массивами и районами развития щелочных пород, распространенными в зоне южного обрамления Сибирской платформы (Кузнецкий Алатау, Восточный Саян, Тува, Западное и Северное Прибайкалье, частично Енисейский кряж), а также щелочными массивами мыса Дежнева и лейцитовыми ба-зальтоидами Камчатки. В пределах Сибирской платформы изучались щелочные образования сложных ультраосновных щелочных комплексов Маймеча-Котуйской провинции (массивы Тулинский и Ессейский), Енисейского кряжа (Кийская интрузия) и ряд щелочных интрузий Центрального Алдана.

В соответствии с существующим мнением о том, что щелочные породы складчатых структур и платформ представляют собой продукты существенно разнородных в тектоно-магматическом отношении процессов, происходивших, вероятнее всего, в разных структурных этажах оболочки Земли, описание их в данной работе производится несколько дифференцированно, хотя и выдерживается общий план, отражающий вначале геологический фон, а затем вещественный состав пород тех и других структур и возможный их генезис.

В нашу задачу, естественно, не входило детальное выяснение общегеологической обстановки, т. е. стратиграфического положения отдельных интрузий, их тектонической позиции и иных моментов чисто геологического плана. В значительной мере эти сведения были заимствованы из опубликованных материалов. Петрографическое описание рассматриваемых пород также сведено до минимума; в большей мере акцентировано внимание лишь на особенностях химизма тех или иных типов таких "пород. Основное место в работе уделено описанию породообразующих минералов, однако и здесь следует оговориться — нас прежде всего интересовали особенности их химизма, а также возможные или реальные реакционные превращения, протекавшие по мере изменения физико-химических условий или термодинамических параметров в системе. Состав породообразующих минералов щелочных пород, большая часть которых обладает переменным составом, устанавливался методами массового определения их кристаллооптических свойств. Для ведущих минералов (нефелины, щело-.чные полевые шпаты, клинопироксены, биотиты, амфиболы, гранаты и др.) изготовлено свыше 100 полных химических анализов. Возможные температурные условия их кристаллизации изучались минералотермометри-ческими методами.

Вместе с тем материалы данного исследования не могут претендовать на исчерпывающую полноту отражения имеющихся сведений по щелочным образованиям упомянутой огромной территории, поскольку геологическая обстановка, в которой размещены те или иные щелочные образования, подчас очень сложна, а степень изученности их далеко не равномерна. Они не могут претендовать также на окончательное решение проблемы генезиса либо отдельных массивов щелочных пород, либо отдельных щелочных комплексов, так как мы находимся сейчас у самых истоков познания весьма сложных и, в сущности, трудно реконструируемых процессов. Суждения о природе некоторых типов щелочных пород основаны прежде всего на использовании методов прямого определения некоторых параметров природного минералообразования. Заметим, что, не имея возможности количественно оценивать содержание летучих в расплаве, в некоторых случаях мы не можем судить о том, насколько температуры, полученные путем гомогенизации включений, соответствуют истинным температурам минералообразования. Это в особенности касается минералов   порфировых   вкрапленников   некоторых   эффузивных   пород, хотя сама по себе их магамтогенная природа и не вызывает сомнения. Для нас пока остается неясной природа ряда щелочных массивов Витимского плоскогорья в Прибайкалье. В свое время А. А. Коневым здесь был выделен так называемый сайжинский комплекс ультраосновных щелочных пород. По петрографическому набору пород, формам залегания и ряду других признаков эти массивы несут в себе некоторые черты, свойственные ультраосновным щелочным комплексам. Вместе с тем серьезным возражением для отнесения к этому типу служит их приуроченность к складчатой структуре байкальского орогенеза, а точнее — к узкой полосе сочленения геоантиклинали и раннекаледонской эвгеосинклинали, заложившейся на докембрийском складчатом основании и ограниченной затем глубинными региональными разломами. Значительная удаленность от Сибирской платформы, наличие среди интрузий, близких к ультраосновным щелочным, многочисленных обычных интрузий гранитоидного ряда, с одной стороны, и возможная приуроченность к глубинным разломам, оперяющим Байкальский рифт, — с другой, наталкивают на мысль о том, что'данная группа щелочных пород несколько необычна и заслуживает дальнейшего специального изучения.

Своеобразная обстановка наблюдается в пределах Алданского кристаллического щита. Здесь наряду с типичными зонально-кольцевыми интрузиями ультраосновных щелочных комплексов (Инаглинской, Кон-дерской, Чадской и др.) в Центрально-Алданском районе известны аналогичные по своей структуре интрузии, сложенные исключительно щелочными породами без каких-либо явных признаков участия в их строении ультраосновных составов. По последним представлениям, такие интрузии должны быть отнесены к образованиям вулкано-плутоническоп формации.

Произведенные исследования во многих районах распространения щелочных пород древних складчатых зон Сибири позволяют высказать достаточно определенные суждения об условиях их образования. Однако далеко еще недостаточно изученным остается вопрос о природе некоторых типов щелочных пород, связанных с габбро-сиенитовыми комплексами, например, уртитов Кузнецкого Алатау. У нас отсутствуют критерии для строгого выделения метасоматической стадии образования щелочных пород. Некоторая неопределенность или неполнота сведений связана также с тем, что в породообразующих минералах ряда массивов пригодные для термометрического изучения включения либо отсутствуют (почти повсеместно стерильным в отношении высокотемпературных включений оказывается щелочной полевой шпат), либо крайне малочисленны, что ограничивает степень достоверности выводов.

Изучение условий минералообразования в сложных ультраосновных щелочных комплексах платформ, в сущности, было начато лишь несколько лет тому назад и.охватывает далеко не все их возможное генетическое разнообразие, что заставляет нас пока, ограничиться сведениями, касающимися лишь некоторых конкретных массивов.

Весь комплекс минералотермометрических и криогидратных исследований включений в породообразующих минералах, упоминаемых в данной работе, выполнен сотрудниками лаборатории минералогии ИГиГ СО АН СССР Т. Ю. Базаровой, Л. И. Паниной и А. И. Чепуровым. В общей сложности было произведено более 10000 достоверных, как правило дублированных, наблюдений гомогенизации включений в породообразующих минералах, позволяющих для щелочных пород многих массивов вынести представление о термальном режиме в процессе их кристаллизации. Иными словами, они позволили оценить тот нижний предел температур, при котором осуществлялось формирование данного породообразующего минерала   (или минералов),   т. е.  собственно горной породы.

Детальные исследования ряда массивов щелочных пород западного Забайкалья (в том числе иминералотермометрические) выполнены Б. А. Литвиновским ш А. О. Шаракшиновым. Их данные, с соответствующими ссылками, частично использованы в настоящей работе. Некоторые каменные материалы, в частности лейцитовые вулканические породы Италии и Северо-Востока СССР, позволившие определить температуры кристаллизации лейцита, были предоставлены Н. В. Соболевым и Н. В. Ичетовкиным. Такая же любезность нам была оказана В. В. Ревердатто, передавшим коллекцию образцов и шлифов интрузии Бор-У рях. Были просмотрены некоторые материалы по щелочным образованиям ультраосновных щелочных массивов Одихинчи и Кугды из коллекции В. В. Золотухина и Ю. Р. Васильева. Исследования, связанные с выяснением условий минералообразования и проводимые в ряде лабораторий эндогенного отдела Института, осуществлялись под общим руководством академика В. С. Соболева.

Пользуемся случаем выразить всем упомянутым лицам свою искреннюю признательность.