» » Гранат-кордиерит-гиперстен-гнейсовая (гранулитовая) фациальная серия

Гранат-кордиерит-гиперстен-гнейсовая (гранулитовая) фациальная серия

02.08.2016

Температура становления горных пород данной фациальной серии колеблется в пределах 800—900° С.
Некоторые петрологи считают, что температура образования горных пород данной фациальной серии несколько меньше, но все исследователи единодушны в том, что эта фация наиболее высокотемпературная. Высоким является также общее давление (Ps) в пределах 7000—10 000 бар и небольшое PH2O (не более 1000—2000 бар). Опыты показывают, что при полном исчезновении роговой обманки PH2O не должно превышать 1000 бар при температуре 750° С, что можно выразить РH2O ≪ Ps.
Гранулиты являются, как правило, весьма древними докемб-рийскими образованиями, более молодые гранулиты описаны на Северном Кавказе, где, по данным аргонового метода, возраст метаморфитов, вмещающих эти породы, палеозойский.
Ранее гранулиты считались магматическими образованиями, в настоящее же время они относятся к метаморфическим породам, содержащим, согласно П. Эскола, гранат, в котором пироп составляет 55%, а гроссуляр 20%. По данным Г.М. Друговой, содержание пиропа в гранатах может быть и большим. Гранаты гранулитовой фации Большого Кавказа, по Д.М. Шенгелиа, относятся к пироп-альмандинам с незначительной примесью андрадитового компонента; гроссулярового компонента они не содержат совсем.
В рассматриваемой фациальной серии сосуществуют минерал состава Al2SiO5 и гранат. Кроме того, для этих пород типичен ромбический пироксен. Ромбические амфиболы — жедрит и антофиллит, а также куммингтонит — здесь не встречаются.
Характерными минералами считаются также щелочной полевой шпат, обычно пертитовый, плагиоклаз, иногда антипертитовый, силлиманит или кианит, альмандин-пироп, гиперстен, диопсид-геденбергит, роговая обманка, биотит, кордиерит, рутил. Могут присутствовать также кварц, кальцит, оливин, ильменит, волластонит, энстатит шпинель, сапфирин. Текстура горных пород полосчатая, ориентировка зерен кварца удлиненно-линзовидная. В гранулитах Большого Кавказа содержатся силлиманит, альмандин-пирон, биотит, плагиоклаз, калишпат, кварц, ильменит, шпинель, ромбический пироксен и рутил; наиболее характерными минералами являются силлиманит, альмандин-пироп, биотит, кварц и полевые шпаты.
Гранат представляет собой критический минерал данной фации. Н.Г. Судовиков считает, что гранаты по составу не всегда отвечают гранатам гранулитовой фации; они могут быть полностью или частично преобразованными реликтами более низкотемпературных фаций, и в случае их зональности только внешние зоны должны отвечать гранатам рассматриваемой фации.
Распространенным минералом этой фации является высоко-глиноземистый гиперстен. По П. Эскола, гиперстен чарнокитов гранулитовой фации Лапландии содержит глинозема 8,26%, Индии — 10,55%. Моноклинный пироксен диопсид-геденбергитового ряда присутствует иногда в исходных основных горных породах Алдана наряду с гиперстеном. Нередко наблюдается роговая бурая обманка с относительно высоким содержанием титана и незначительным воды.
Плагиоклаз варьирует от олигоклаза до анортита; последний входит в основные горные породы гранулитовой фации Кольского полуострова. Ортоклаз, постепенно переходящий в микроклин с тонкой двойниковой решеткой, установлен в Лапландии; его возникновение связано с калиметасоматозом. Кордиерит, включающий тонкие волокна силлиманита, отмечен в гранулитовой фации Алдана.
Наличие биотита и роговой обманки позволяет думать, что формирование данных горных пород происходило с участием растворов, обусловливающих метасоматические процессы. Поэтому возникают сомнения в «сухости» гранулитовой фации, которые усугубляются при изучении района Алдана, где на границе амфиболитовой и гранулитовой фаций, имеющих очень сложный контур, наблюдается их перемежаемость. Без допущения участия растворов невозможно объяснить образование биотит-гиперстено-вых и амфибол-гиперстеновых гнейсов Алданского щита со структурами замещения гиперстена или граната биотитом. Участие восходящих растворов в формировании данной фации нельзя считать отклонением от обычного закономерного процесса, вызванного «неполным высушиванием» метаморфизуемых горных пород, как это отмечается Н.Г. Судовиковым.
Характерным минералом является рутил, обычно сагенит, присутствующий в горных породах данной фации вместо сфена. Он встречается в виде отдельных кристаллов с коленчатыми двойниками или агрегатов зерен. Сагенит образует решетку в кварце или гранате.
Содержание магнетита, ильменита, апатита, монацита, циркона. скаполита отмечено в гранул птах Восточной Сибири и Финляндской Лапландии, графита и сапфирина — в чарнокитах Анабарского щита и на Земле Maк-Робертсона в Антарктиде в энстатит-сапфирин-кордиеритовых и энстатнт-шпинель-сапфириновых породах.
В рассматриваемой фации выделяются две субфации — пироксен-гранулитовая и роговообманково-гранулитовая. Первая из них известна в докембрии Саксонии, Лапландии, Индии, Шри Ланка, в Восточной Африке, Антарктиде, Гренландии, центральной Австралии, на Алданском и Анабарском щитах. С метаморфитами данной субфации связаны два типа пород чарнокиты и андезин-лабрадоровые плагиоклазиты (анортозиты).
В связи с тем что для гранулитовой фации характерны высокотемпературные безводные минеральные ассоциации, высказывается сомнение в правильности отнесения к ней горных пород, содержащих роговую обманку и биотит. Богатая титаном и железом роговая обманка, видимо, является устойчивой и рассматриваемой фации. На Шри Ланка отмечается чередование гранулитов, чарнокитов и гнейсовидных роговообманково-биотитовых гранитов. Это указывает ни то, что в данной фации метаморфизма породообразование зависит не только от глубины залегания исходных горных пород, но и от температуры восходящих растворов и состава метаморфизуемой толщи.
В докембрии Центрального Казахстана в Кокчетавском антиклинории в нижней свите нижней серии развиты гранулиты, выше постепенно переходящие в свиту эклогитов, гранатовых и цоизитовых амфиболитов и др. Установлено, что эти амфиболиты и гранулиты образовались за счет эклогитов. Минеральные ассоциации казахстанских гранулитов следующие: силлиманит — гранат — кордиерит — биотит — кварц — плагиоклаз; гранат — кордиерит — биотит — кварц — плагиоклаз. Минеральные ассоциации большекавказских гранулитов: гранат — силлиманит — биотит, силлиманит — биотит — анортит, биотит — анортит — шпинель (для основных пород), силлиманит — гранат — биотит, калищпат — биотит — гранат (для кислых пород); ассоциации кварц — ильменит — рутил — для первой и кварц — плагиоклаз для второй минеральной ассоциации являются дополнительными,
Согласно де Ваарду, при более или менее постоянных температурах выделяются следующие две субфации: субфация гранулитов, содержащих ромбический пироксен и плагиоклаз (гранулитовая фация П. Эскола), и субфация гранулитов, содержащих, кроме ромбического пироксена и плагиоклаза, роговую обманку (биотит). Вторая субфация может образоваться при некотором количестве воды (низкое PН2О). Если PН2О еще меньше, то роговая обманка и биотит теряют устойчивость, и образуется лишенная последних минералов первая субфация.
Естественно, что первая субфация может образоваться в результате завершенного прогрессивного метаморфизма по прохождении стадии второй субфации, которая может в определенных условиях сохраниться в виде реликта. Либо, наоборот, вторая субфация может представлять собой продукт регрессивного метаморфизма (наложения восходящих водных растворов) первой субфации. При незавершенном данном процессе гранулиты первой субфации могут сохраниться в виде реликтов к встречаться вместе с горными породами второй субфации.
В зависимости от характера исходных пород в условиях гранулитовой фации произошло формирование следующих метаморфитов.
Из глиноземистых (пелитовых) исходных пород сформировались сланцы и гнейсы гранат-кордиерит-гиперстеновые, гиперстен-силлиманитовые (кианитовые) и гиперстен-кордиеритовые. Они состоят преимущественно из минералов, указанных в названии горных пород, и характеризуются соответствующими минеральными парагенезисами.
Согласно А.А. Маракушеву, предельно низкая железистость граната гиперстен-кордиеритовых гнейсов (f = 50) достигается только в условиях метаморфизма в очень глубинных зонах, в которых литостатическое давление около 10 кбар. При более высоком давлении гранат-кордиеритовый парагенезис вытесняется ассоциацией гиперстена с силлиманитом или кианитом. Гиперстен-силлиманитовые гнейсы обнажаются только в особо глубоко эродированных зонах некоторых древних щитов (Алданский, Анабарский). С понижением температуры гиперстен-силлиманитовый парагенезис вытесняется при наличии калиевого полевого шпата гранит-биотитовой ассоциацией, а в породах, бедных калием, — парагенезисами с жедритом.
Роговик гиперсте и кордиеритовый и калишпат-кордиеритовый состоит из минералов, указанных в названии данной породы. Для роговиков рассматриваемой фациальной серии типичен также гранат железистый альмандиновый, в фации более низкого давления гранат устойчив только при отсутствии кварца.
На основе щелочноземельных основных исходных пород сформировались сланцы и гнейсы гранат-двупироксеновые (гранулиты), представляющие собой метаморфические породы, обычно сланцеватой (гнейсовидной) текстуры. Для гранулитов характерны ленточные или линзовндные агрегаты зерен (рис. 95).
Гранат-кордиерит-гиперстен-гнейсовая (гранулитовая) фациальная серия

Минералы гранулитов и других горных пород гранулитовой фации: щелочной нолевой шпат, обычно иертитовый, плагиоклаз, иногда антипертитовый, гранат с высоким содержанием пиропового и гроссулярового компонентов, причем содержание гроссулярового компонента наиболее высоко в гранатах, находящихся в парагенезисе с моноклинным пироксеном. Молекулярное отношение MpO:FeO достигает 1. Кроме того, в рассматриваемых горных породах могут присутствовать кордиерит, ромбический пироксен, обычно гиперстен, содержащий Al2O3 до 10%, моноклинный пироксен, большей частью светло-зеленый диопсид-геденбергит, в состав которого входят натрий, окисное железо и алюминий, роговая обманка оливково-зеленая до бурой, биотит, обычно богатый магнием, и, наконец, кианит или силлиманит.
С этими же исходными породами связано образование чарнокита [по фамилии Дж. Чарнока, основателя Калькутты, на могиле которого лежит чарнокитовая плита) породы, представляющей собой гиперстеновый и диопсид-гиперстеновый, весьма специфический щелочной гранит.
По Г. Винклеру, чарнокиты — это горные породы точно такого же минерального состава, как и некоторые светлые гранулиты, но совершенно иной текстуры. Раньше этот термин использовали для обозначения весьма различных горных пород с ромбическим пироксеном. В 1959 г. А.П. Субраманиам предложил называть чарнокитами лишь «кислые» горные породы — гиперстен-кварц-полевошпатовые граниты с гранатом или без него. Типичные для светлых гранулитов пластинчатые выделения кварца в чарнокитах не встречаются, но, как и в гранулитах, гранат чарнокитов часто существенно пироповый, а гиперстен сильно обогащен Al2O3. Кроме того, типичный титановый минерал в кремнекислотных чарнокитах представлен рутилом. Чарнокиты Индии, выходящие на поверхность вблизи Мадраса, имеют следующий состав: кварц 40%, микроклин 48%, олигоклаз 6%, гиперстен 3%, биотит 1%, магнетит 2%; микроклин часто пертитовый. Пертитовые срастания настолько тонки, что получили название «волосовидного пертита». Они представляют собой тонкие, как волос, прожилки альбита в калиевом полевом шпате. Структура чарнокитов аллотриоморфнозернистая, гранобластовая.
Калиевого полевого шпата (микроклина) в чарнокитах значительно больше, чем плагиоклаза. Породы, в которых плагиоклаз андезинового ряда преобладает над микроклином, называют эндербитами [по назв. Земли Эндерби в Антарктиде, где впервые они были описаны].
Генезис чарнокитов еще окончательно не выяснен; широко распространены как метаморфическая (метасоматическая), так и магматическая теории их происхождения. Магматическими гиперстеновыми гранитами сложены крупные интрузивные тела в центральной Австралии и Индии. Однако более распространены, по-видимому, метаморфические чарнокиты, образовавшиеся за счет первичных осадков или магматических пород. В этой связи особенно важным представляется высказывание А.Ф. Вильсона в 1958 г., согласно которому многие горные породы, прежде чем стать чарнокитами, претерпели неоднократный метаморфизм. В то же время последний наиболее высокотемпературный метаморфизм не сопровождался развальцеванием, в результате которого могли бы возникнуть характерная пластинчатая структура кварца и вытянутая форма полевых шпатов, типичная для обогащенных кварцем светлых гранулитов.
Независимо оттого, как образовались чарнокиты, в результате магматических или метаморфических процессов, температура их формирования (как и гранулитов-) была весьма высокая, количество свободной H2O в виде газовой фазы было очень малым, а давление (Ps) большим или весьма большим.
Чапнокиты встречаются лишь в некоторых районах развития докембринских метаморфнтов. Известные их выходы имеются в Индии, на Шри-Ланка, в Африке (Заир, Уганда и др.), в России (Карелия, Украина, Сибирь и др.). По минеральным ассоциациям чарнокиты близки вмещающим метаморфитам и образованы в условиях высоких температур и давлений.
Из этой же группы исходных пород возникли роговики двупироксен-плагиоклазовые и гиперстей-кордиеритовые, являющиеся очень характерными породами гранулитовой фациальной серии. Образованы они в условиях относительного низкого общего давления (Ps).