Первая находка палеопротерозойских высокофракционированных гранитов на юге Воронцовского террейна Волго-Донского орогена

Аннотация

Введение: граниты составляют значительную часть континентальной коры и заключают в себе информацию о геодинамических режимах верхней части литосферы. По своим характеристикам они подразделяются на не фракционированные, обычно рассматриваемые в терминах алфавитной классификации, и фракционированные – образующиеся из магм, претерпевших процессы значительной фракционной кристаллизации. Такие магмы обычно высокотемпературные и флюидонасыщенные, что выражается в отсутствии мафических минералов и присутствие минералов редких земель. Они обогащены LILE, имеют низкие значения отношений Nb/Ta и Zr/Hf, отрицательные Eu*-аномалии и тетрад-эффект в распределении REE. Статья посвящена минералогии, геохимии и петрогенезису нового типа сильно фракционированных гранитов Воронцовского террейна.

Методика: химический состав проб определялся на рентгено-флуоресцентном спектрометре S8 Tiger (Bruker AXS GmbH, Германия) в Воронежском госуниверситете. Малые и редкие элементы определялись методом индукционно-связанной плазмы с масс-спектрометрическим окончанием анализа (ICP-MS) в лаборатории физических и химических методов исследования минерального вещества Института геологии и геохимии УрО РАН. Локальные анализы минералов выполнены на растровом электронном микроскопе Jeol 6380LV с системой количественного энергодисперсионного анализа INCA 250 (ЦКПНО ВГУ) и на сканирующем электронном микроскопе Tescan Mira IV с энергодисперсионным (EDX) спектрометром X-Max 80 (ЦКП ИФЗ РАН).

Результаты и обсуждение: гранитоиды представляют собой массивные среднезернистые породы с гипидиоморфнозернистой и пойкиллитовой структурой. По составу они сложены плагиоклазом (35−40 об. %), микроклином (до 30 об. %), кварцем (20−25 об. %), мусковитом (до 10 об. %) и биотитом (до 10 об. %). Для них характерны высокие содержания SiO₂ (71−75 мас. %) и щелочей (K₂O+Na₂O = 9−14.2 мас. %) с преобладанием калия над натрием (K₂O/Na₂O = 1.1–5.6), низкие концентрации Al₂O₃ (9.4−12.8 мас. %). Они обеднены сидерофильными, высокозарядными и литофильными элементами, за исключением Li (4–130 ppm) и Rb (120−140 ppm). В них отмечаются невысокие концентрации REE (∑REE = 11–36 ppm), с умеренным обогащением LREE относительно HREE (La/Yb_N = 2.87–13.48) и отрицательной Eu-аномалией (Eu/Eu* = 0.4–0.56). Они являются железистыми, перщелочными и метаглиноземистыми породами, что не позволяет отнести их ни к одному из типов алфавитной классификации, и позволяет предполагать их принадлежность к высокофракционированному типу. На это указывает присутствие флюорита и ксенотима, высокие концентрации Li и Rb, и невысокие отношения Nb/Ta и Zr/Hf. Составы изученных гранитов и гранитов S-типа Воронцовского террейна образуют единый тренд фракционной кристаллизации и позволяют предполагать, что фракционированию подвергались палеопротерозойские (2050–2070 млн лет) граниты S-типа. Температура кристаллизации биотита и насыщения расплава цирконием указывает на формирование расплавов в пределах средней коры. Формирование гранитов S-типа происходило в результате плавления незрелых метаосадков воронцовской серии в результате повышения теплового потока на фланге коллизионного орогена.

Выводы: в южной части Вороноцовского террейна впервые установлены перщелочные и метаглиноземистые железистые гранитоиды. Характер распределения петрогенных и малых элементов указывает на их принадлежность к высокофракционированному типу, тогда как петрографические характеристики и черты геохимического сродства указывают, что фракционированию подвергались расплавы S-типа.