Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Национальный исследовательский Томский государственный университет
Геолого-географический факультет
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине «Региональная геология»
на тему:
Геология и полезные ископаемые Анабарского массива (Сибирская платформа)
Выполнила: А.Ч. Сюрюнмаа
студент группы ОЗО №02780
Проверил: О.М. Гринев
к. геол.-минер. н., доцент
Томск 2021
Оглавление
Введение
Анабарский массив (Анабарский щит, Анабарская антеклиза) - выступ докембрийского фундамента на севере Сибирской платформы, совпадающий с современным Анабарским плато (высота свыше 900 м).
Анабарское плато находится на севере Красноярского края, далеко за полярным кругом, между 69-й и 71-й параллелями (прил. 1). Севернее расположен полуостров Таймыр (наиболее выдвинутая на север часть суши), а на юго-западе, за рекой Котуй, лежит плато Путорана. Большая часть Анабарского плато находится на территории Красноярского края, по южной и восточной частям плато проходит граница с Якутией.
Анабарское плато расположено в северо-восточной части Среднесибирского плоскогорья. Высшая точка плато - безымянная вершина 905 м. Анабарский массив - куполообразный выступ древнего (докембрийского) фундамента на севере Сибирской платформы, сложенный в основном архейскими (свыше 3,5 млрд. лет) кристаллическими гнейсами, сланцами (которые прорваны интрузиями гранитов, основных и ультраосновных пород), реже мраморами. Плато глубоко расчленено речными долинами со следами древнего оледенения. На северо- востоке плато находится так называемая Попигайская астроблема - кольцеобразное понижение предположительно ударного космического происхождения.
Анабарское плато очень привлекательно для геологов. Древние кристаллические породы, возраст которых достигает 3,8 миллиардов лет, выходят здесь на поверхность Земли. На реке Котуйкан самые старые породы находятся в верховьях; чем ниже по течению, тем моложе породы. По мере того, как река течет вниз, ‚возраст пород уменьшается на сотни миллионов лет.
Основной целью моей курсовой работы является рассмотрение геологического строения Анабарского массива, а также залегающих на его территории полезных ископаемых.
В соответствии с целью в курсовой работе были поставлены следующие задачи:
1. Дать характеристику структурно-тектонического районирования;
2. Рассмотреть историю геологического развития Анабарского массива;
3. Изучить стратиграфию, магнетизм и тектонические особенности данного массива.
1. Структурно-тектоническое районирование
Анабарский щит представляет собой эрозионное окно в фундаменте Сибирской платформы площадью порядка 60 000 кв. км (рис. 1) Анабарский щит, наряду с другими гранулитовыми областями, интересует исследователей в контексте формирования первичной коры континентов, ее со става, а та к же состава современной нижней коры. Щит состоит из трех гранулитовых террейнов: Маганского, Далдынского и Биректинского, разделенных двумя коллизионными зонами: Котуйоканской и Билляхской (рис. 1).
Рис. 1. Схематическая геологическая карта Анабарского щита и его окружения, Маганский, Далдынский, Биректинский террейны и Хапчанский складчатый пояс [10]
Маганский тоналит-трондъемито-гнейсовый террейн выделяется в западной части щита. На аэро-икосмофотоматериалах террейн характеризуется отсутствием четко выдержанных директивных структур, мозаичным магнитным полем и гораздо более низкими, по сравнению с прилегающими частями платформы, значениями аномалий силы тяжести. Он состоит из однородных биотитовых, биотит-амфиболовых ортогнейсов тоналит-гранодиорит-адамеллитового состава, слагающих нижний структурный ярус, а также гранатсодержащих и высокоглиноземистых гнейсов и карбонатных пород верхнеанабарской серии, включаемых в супракрустальный комплекс. Образования тоналит-гранодиоритадамеллитового комплекса по петрохимическим характеристикам сопоставимы с “очковыми” гнейсами Амитсок и гнейсами серии Уйвак II типичных серогнейсовых комплексов [3, с. 62]. Породы террейна метаморфизованы в биотит-силлиманит-гранат-ортоклазовой, биотит-кордиерит-гранат-ортоклазовой и низкотемпературной части гиперстенкордиерит-ортоклазовой субфациях гранулитовой фации (Т = 800-850°С, Р = 7,0-8,5 кбар) [4, с. 39].
Далдынский эндербит о-гнейсовы й террейн занимает центральную часть Анабарского щита, ограничен с запада Котуйканской, а с востока Билляхской зонами меланжа и рассечен почти посередине Главным Анабарским разломом сдвиговой кинематики, повсеместно выраженным специфичными псевдотахилитами, или милонитами и катаклазитами. Террейн сложен, в основном, первично изверженными эндербитами и основными кристаллическими сланцами, традиционно объединяемыми в далдынскую и верхнеанабарскую серии, в меньшей степени развиты метаосадочные породы: кварциты, гранулиты, карбонатные отложения. Эндербиты по нормативному геохимическому составу соответствуют тоналитам и кварцевым диоритам. Двупироксеновые и гиперстеновые основные кристаллические сланцы совместно с эндербитами (эндербито-сланцевая толща) образуют две полосы в центральной части террейна и геохимически соответствуют толеитовым базальтам. По мнению О.М. Розена изверженные породы террейна разделяются на три геохимических серии: известково-щелочную, щелочную и субщелочную, и могут сопоставляться с вулканитами островных дуг [9, с. 201].
По геофизическим данным террейн прослеживается к северу и югу под чехлом осадочных пород. Все породы террейна неоднократно деформированы. Структура террейна определяется картируемыми линейными сжатыми складками северо-западного простирания с западной и юго-западной вергентностью, которые имеют достаточно крутые углы погружения шарниров и крутые углы падения осевых плоскостей. Эндербиты Далдынского террейна датированы по U-Pb конкордии цирконов в 3,2 + 0,32 млрд лет, а основные гранулиты Sm-Nd изохроной в 3,1 + 0,8 (eNd =3,1 + 1,8) млрд лет [9]. Эти данные указывают, что возраст протолита пород Далдынского террейна составляет около 3,1 млрд лет. Для Далдынского террейна характерен наиболее интенсивный метаморфизм, соответствующий глубинным частям гиперстен-кордиерит-гранат-ортоклазовой, биотит-силлиманит-гранат-ортоклазовой субфаций, и достигают в северных частях террейна гиперстен-силлиманитовой субфации гранулитовой фации (Т = 850-950°С Р = 8-10 кбар) [4]. Возраст гранулитового метаморфизма и синхронных деформаций датирован по U-Pb дискордии цирконов в 2,8 млрд лет [10].
Хапчанский гранулит-парагнейсовый террейн расположен в восточной части Анабарского щита и ограничен с северо-запада Билляхской зоной тектонического меланжа, имеющей взбросо-сдвиговую кинематику. Породы террейна в центральной и южной частях деформированы в сжатые линейные картируемые складки, а в северной части выделяется несколько куполовидных структур. Террейн сложен в основном супракрустальными породами хапчанской серии: мраморами, кальцифирами, известково-силикатными породами, гранатовыми парагнейсами, при этом карбонатные отложения составляют до 40% объема толщи [11, с. 42]. Эндербиты и кристаллические сланцы обнажаются ограничено. Эндербиты по составу сходны с аналогичными породами Далдынского террейна, а кристаллические сланцы орторяда по химическому составу соответствуют субщелочным и щелочным базальтам и андезито-базальтам. Специальное геохимическое изучение парагнейсов хапчанской серии указывает, что они были сформированы за счет осадков, близких по составу к грауваккам (гранатовые гнейсы), известнякам и доломитам (мраморы), мергелям (известково-силикатные породы) [10, с. 184]. Такие породные ассоциации указывают на мелководные, шельфовые обстановки накопления пород.
Кульминационный метаморфизм гранулитовой фации соответствовал, в основном, средней части биотиткордиерит-гранат-ортоклазовой субфации и лишь отчасти биотит-силлиманит-гранат-ортоклазовой (Т = = 750- 830 °С, Р = 6,0-7,5 кбар) [4]. Модельный возраст пород хапчанской серии, полученный по изотопии Nd и Sm-Nd отношению, не древнее 2,4 млрд лет, а возраст кульминационного гранулитового метаморфизма, датированный по цирконам U-Pb отношением, соответствует ~ 2,0 млрд лет [10].
Котуйканская зона тектонического меланжа протягивается через центральную часть Анабарского щита в северо-западном направлении, согласном с его генеральным структурным планом, и разделяет Далдынский эндербито-гнейсовый (на востоке) и Маганский тоналит-трондьемитовый (на западе) террейны. Котуйканская зона представляет линейную структуру, выгнутую к западу, которая прослеживается более чем на 150 км в средних течениях рек Бол. Куонамка и Котуйкан. В гравитационном поле она выражается пониженным значением Ag, а краевые милонитовые швы прослеживаются высокими положительными магнитными аномалиями. Зона меланжа состоит из двух полос: западной - ранее выделявшейся как Ламуйкская зона диафтореза, и восточной - которой соответствовала Котуйкан-Монхоольская диафторитовая зона. Между данными полосами заключены небольшие блоки и клинья пород как Маганского, так и Далдынского террейнов [8, с.65].
В вещественном составе зоны преобладают диафториты амфиболитовой фации: биотитовые, биотит-амфиболовые, амфиболовые, часто гранатсодержащие гнейсы и кристаллические сланцы. Иногда встречаются кварциты и высокоглиноземистые гнейсы.
Билляхская зона выражается в гравитационном поле отчетливым минимумом, а краевые милонитовые швы фиксируются интенсивными положительными магнитными аномалиями. Внутри зоны магнитное поле знакопеременное и резко дифференцированное, а с востока, в поле развития пород Хапчанского террейна, оно гораздо более спокойное. Зона круто наклонена на восток и по геофизическим данным с глубиной выполаживается. Основу Билляхской зоны меланжа создают системы сближенных разломов, между которыми заключены блоки в различной степени диафторированных и мигматизированных пород. Среди них преобладают биотитамфиболовые с гранатом и графитом гнейсы, диафторированные в амфиболитовой фации, при этом нередко сохраняются прослои и будины пород, слабо затронутых диафторезом. Встречаются отдельные прослои карбонатных и известково-силикатных пород. Термодинамические условия высокотемпературного диафтореза составляют: Т = 640-700°С, Р = 6,0-6,5 кбар. Диафториты эпидот-амфиболитовой фации встречаются в виде отдельных линз вдоль зон милонитизации и представлены эпидот-клинопироксеновыми и андрадит-клинопироксеновыми разностями. В центральной части зоны расположен Билляхский плутон порфиробластовых гранодиоритов и гранитов [14, c.78].
Маганская зона тектонического меланжа простирается в северо-восточном направлении вдоль западной части Анабарского щита и отделяет Далдынский террейн от Маганского. Зона меланжа ограничена мощными (до 2 км в ширину) поясами милонитов и катаклазитов. Структурный рисунок зоне придают системы сближенных субпараллельных сдвигов и взбросо-сдвигов, трассируемых полосами милонитизированных и интенсивно рассланцованных пород. Диафториты амфиболитовой фации картируются, в основном, на севере Маганской зоны. Они представлены интенсивно мигматизированными и гранитизированными биотитовыми и биотит-амфиболовыми гнейсами с линзами розовых и мясо-красных гранитов, реже встречаются карбонатные и высокоглиноземистые породы. Часто внутри зоны заключены линзы вмещающих пород гранулитовой фации, в незначительной степени подвергшихся диафторезу. На северо-западе зоны расположен Краевой плутон порфиробластовых гранитоидов, а в междуречье Мал, и Бол. Магана расположены массивы анортозитов.
Таким образом, в Анабарском щите выделяются разнообразные по составу террейны. Более определенно реконструируется геодинамическая природа для Хапчанского террейна как фрагмента пассивной окраины кратона. Время накопления супракрустальных пород Хапчанского террейна укладывается в интервал 2,4-2,0 млрд лет. Для Далдынского и Маганского террейнов, сложенных, главным образом, эндербитами, тоналитами, гранодиоритами, возраст протолита которых не моложе 3,0-3,1 млрд лет, восстановить первичную тектоническую природу пока затруднительно.
2. Статиграфия
Архейские образования обнажены на площади листа R-49 в пределах Анабарского щита, представляющего собой выходы глубоко эродированного кристаллического основания Сибирской платформы, преобладающая часть которого сложена породами регионального метаморфизма гранулитовой фации. Глубокая переработка вещественного состава и структур архейских пород в условиях неоднократного метаморфизма, сопровождавшегося частичным плавлением и перемещением пород, сильно осложняют их стратификацию. Многочисленными исследователями Анабарского щита М.И. Рабкин, А.А. Каденский, А.Н. Вишневский, Б.Г. Лопатин, Б.Г. Лутц, О.М. Розен и др. установили, что он сложен архейскими глыбами, разделенными зонами регрессивного метаморфизма, обусловленными глубинными разломами длительного развития. В пределах Анабарского щита выделяются три разнородных по составу и строению тектонических блока, разделенные зонами глубинных разломов, представляющие, с запада на восток, Маганскую, Далдынскую и Хапчанскую структурно-формационные зоны.
Рис. 2. Структура Анабарского щита и наиболее древние датировки
Террейн Маган на современном эрозионном срезе большей частью состоит из ортопироксен-плагиоклазовых гнейсов (плагиогнейсов), эндербитов и чарнокихов с редкими прослоями двупироксеновых метамафитов, которые в целом относятся к верхнеанабарской серии. Северо-восточная, обнаженная часть террейна включает Вюрбюрский складчатый пояс, сложенный метаграувакками (гранатовыми гнейсами) и метакарбонатами, а также метамафитами и плагиогнейсами. Этот пояс образовался 2.4 млрд, лет назад (датирование по цирконам); он интерпретируется как фрагмент активной континентальной окраины, развивавшейся на фундаменте не древнее 3.09 млрд, лет (Sm-Nd модельный возраст метаграувакк).
Террейн Далдын состоит преимущественно из двупироксеновых метамафитов, плагиогнейсов, включая эндербиты, с редкими небольшими телами чарнокитов и прослоями метакарбонатов и ортопироксеновых кварцитов, составляющими далдынскую серию. U-Pb датирование цирконов из плагиогнейсов и эндербитов показало значения изотопных возрастов 3.35 млрд, лет [11, с. 96], 3.32 и 3.16 млрд, лет (U-Pb классический метод). По-видимому, эти датировки отражают возраст первоначального фундамента. В то же время Sm-Nd модельный возраст равен 3.0-3.2 млрд, лет, он указывает на ювенильное происхождение гнейсов фундамента. Гранулитовый метаморфизм, охвативший оба террейна, и анатексис произошли 2.8 и 1.8-2.0 млрд, лет назад. Фиксируются существенные различия между террейнами в доле метамафитов по отношению к плагиогнейсам. В Маганском террейне их объемное отношение составляет 1:7, а в Даллдынском - 1:3 [11, с. 37].