Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2021, T. 498, № 1, стр. 18-22

Реконструкция тектонической эволюции южной части Сибирского кратона невозможна без решения вопросов о возрасте и условиях формирования метаморфических комплексов и гранитоидов Байкало-Патомского складчатого пояса (БПП). Ключевым тектоническим элементом БПП является Мамская зона в Северо-Байкальском нагорье (рис. 1а), сложенная мамским комплексом метаморфизованных карбонатно-терригенных пород позднего докембрия ([1–3] и др.). Отличительной особенностью Мамской зоны является ее насыщенность пегматоидными гранитами и мусковитовыми пегматитами, которые обычно вместе с гнейсо-гранитами объединялись в мамско-оронский комплекс позднего докембрия ([2, 3] и др.) или раннего палеозоя [4]. Традиционные представления о геологическом строении Мамской зоны (рис. 1б) в последнее время переживают серьезную трансформацию в связи с включением мамского метаморфического комплекса в состав палеопротерозойского фундамента БПП [5], что подтверждается, в частности, палеопротерозойскими оценками возраста гнейсовидных плагиогранитов Слюдянкинского [6] и Кочектинского диапировых массивов [5] в верховьях реки Слюдянка.

Рис. 1.

Район исследования (а), схема тектонической зональности Байкало-Патомского складчатого пояса (БПП) (б) и схема геологического строения участка изучения гнейсо-гранитов Мамской зоны (в) (по Ю.К. Варзалову и В.Д. Белогуру, 1963). Схема (б). 1 – четвертичные отложения; 2 – чехол Сибирской платформы (ранний палеозой); 3 – осадочные бассейны (поздний венд); 4 – щелочные массивы; Байкало-Патомский складчатый пояс (5–10). Неопротерозой – палеозойские тектонические зоны БПП (5–8): 5 – Миня-Кутимская; 6 – Мамская; 7 – Олокитская; 8 –Тамаракского палеоподнятия; 9 – Акитканский вулкано-плутонический пояс (1.87–1.85 млрд лет). 10 – Выступы палеопротерозойского фундамента кратона (1 – Чуйский, 2 – Кутимский; 3 – Маректинский); 11 – Байкало-Муйский пояс; 12 – геологические границы (а) и главные тектонические швы (б); 13 – контур врезки “в”. Врезка (в). 1 – четвертичные отложения; Рифейские образования (2–6). Мамско-оронский комплекс (2–3): 2 – пегматоидные граниты и пегматиты второй фазы; 3 – гнейсо-граниты первой фазы; Нижняя подсерия патомской серии (4–6): 4 – cогдиондонская свита; 5 – cлюдянкинская свита; 6 – витимская свита; 7 – чукчинская свита тепторгинской серии; 8 – чуйская толща палеопротерозоя; 9 – место отбора пробы гнейсо-гранитов (7-1/19).

Гнейсо-граниты на юго-западе Мамской зоны образуют узкие плитообразные тела, вытянутые по простиранию вмещающих пород. Формирование гнейсо-гранитов связывают с высокотемпературным метаморфизмом вмещающих рифейских пород [1] или считают их “реоморфическими” образованиями фундамента БПП [7]. Следует отметить, что Л.И. Салоп [8] также допускал включение гнейсо-гранитов и вмещающих их метаморфических пород на юго-западе Мамской зоны в состав раннего докембрия Чуйского выступа фундамента БПП. Неопределенность положения гнейсо-гранитов Мамской зоны в тектоно-магматической эволюции БПП и их отношения к мамско-оронскому комплексу палеозойских пегматоидных гранитов и пегматитов ([9] и др.) во многом определяется отсутствием надежных геохронологических данных. С этой целью нами выполнены U–Pb-геохронологические исследования гнейсо-гранитов наиболее протяженного плитообразного массива, локализованного в метаморфизованных породах амфиболитовой фации на юго-западе Мамской зоны, в верховьях реки Мочикит (рис. 1в).

Массив сложен мелкозернистыми биотитовыми гранитоидами, превращенными в результате высокотемпературных структурно-метаморфических преобразований в гнейсо-граниты и насыщен жильными телами пегматоидных гранитов. По соотношению SiO₂ и (Na₂O+K₂O) гранитоиды соответствуют породам нормальной щелочности, а по соотношению SiO₂ и K₂O – высококалиевой известково-щелочной серии. В распределении химических элементов, нормированных к примитивной мантии, отмечаются типичные для А-гранитов Sr- и Ti-минимумы, а также отрицательная Ta–Nb-аномалия. Распределение РЗЭ варьирует от умеренно- до дифференцированного ((La/Yb)_N = 6.3–22.0), для большинства образцов характерна отрицательная Eu-аномалия (Eu/Eu* = = 0.4–1.0). В целом геохимические характеристики исследованных гранитоидов практически одинаковы с гранитами кодарского комплекса А-типа [10].

По данным изучения в проходящем свете и в режиме катодолюминесценции циркон гнейсо-гранитов представлен двумя типами. Субидиоморфные кристаллы и ксеноморфные зерна (Ку = 1.5–3.0; длина 150–300 мкм) первого типа обычно состоят из корродированных ядер и оболочек (рис. 2, I–IV, VI–VII). В ядрах наблюдаются включения сульфидов и игольчатых кристаллов апатита, а также первичные полностью раскристаллизованные расплавные включения (рис. 2, VII), что указывает на магматическое происхождение ядер. Внешние оболочки в цирконе первого типа обычно развиваются на гранях дипирамид, реже – на гранях призмы и придают зернам циркона субидиоморфный облик. В оболочках присутствуют исключительно первичные флюидные включения.

Рис. 2.

Микрофотографии кристаллов циркона из гнейсо-гранитов (проба 7-1/19) Мамской зоны: I–VI – в режиме катодолюминесценции; VII–VIII – в проходящем свете. I–IV, VI–VII – первый тип; V, VIII – второй тип. Кружки на фотографиях – области измерения.

Идиоморфные длиннопризматические кристаллы (Ку = 5.0–6.0; длина до 400 мкм) циркона второго типа имеют простое строение (рис. 2, V, VIII) и так же как оболочки на ядрах кристаллов циркона первого типа содержат только первичные субмикроскопические флюидные включения (рис. 2, VIII), свидетельствующие об их метаморфогенной природе.

Геохронологические исследования отдельных зерен циркона биотитовых гнейсо-гранитов (проба 7-1-19) выполнены на ионном микрозонде SHRIMP–II в ЦИИ ВСЕГЕИ по методике [11]. Интенсивность первичного пучка молекулярного кислорода составляла 4 нА, диаметр кратера 25 мкм при глубине 2 мкм. Обработка полученных данных производилась с использованием программы SQUID [12]. Результаты U–Pb-изучения отдельных зерен циркона приведены в табл. 1 и на рис. 3.

Рис. 3.

Диаграмма с конкордией для циркона первого и второго типа (проба № 7-1/19) по данным табл. 1.

Конкордантные оценки возраста магматических ядер циркона, которые соответствуют возрасту кристаллизации магматического протолита гнейсо-гранитов, находятся в узком диапазоне и отвечают средневзвешенному значению ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb-возраста 1874 ± 9 млн лет при СКВО = 1.07 (рис. 3). Метаморфические оболочки и кристаллы метаморфического циркона второго типа с высокими концентрациями урана характеризуются преимущественно дискордантными значениями возраста, и только два определения (cм. табл. 1) позволяют предварительно оценить возраст наложенного метаморфического события в 371 ± 4 млн лет при СКВО = 0.51 (рис. 3).

В результате сдвиговых деформаций на месте Мамской зоны, строение которой не имеет ничего общего с “синклинорием”, был сформирован пакет тектонических пластин, ограниченный шовными зонами. В большинстве тектонических пластин находятся палеозойские пегматоидные граниты, в то время как палеопротерозойские гнейсо-граниты, претерпевшие глубокую метаморфическую переработку, избирательно локализованы только в отдельных из них. Такое размещение разновозрастных пегматоидных гранитоидов и гнейсо-гранитов, а также никем не опровергнутое залегание рифейских базальных горизонтов мамского комплекса на палеопротерозойских образованиях Чарвинской и Когандинской купольных структур [8] показывает, что включение всего Мамского метаморфического комплекса в состав раннедокембрийского фундамента БПП не вполне обоснован.

Полученные данные показывают, что изученные гнейсо-граниты Мамской зоны формировались примерно в одно время с рапакивиподобными гранитами кодарского комплекса (1873 ± 2 – 1876 ± 4 млн лет [13]), входящими в состав палеопротерозойского Южно-Сибирского магматического пояса [14], который в ряде палеогеодинамических реконструкций рассматривается как окраина суперконтинента Нуна. Последующий размыв огромных объемов гранитоидных пород, эксгумированных при распаде суперконтинента Нуна, принес в палеопротерозойский океан столь значительное количество радиогенного ⁸⁷Sr, которое оказалось соизмеримо с континентальным стоком после распада Родинии [15].