Динамика формирования гранитоидных батолитов А.Г. Владимиров, А.В. Травин, О.П. Полянский (ИГМ СО РАН, г. Новосибирск), Работа выполнена при финансовой поддержке программы фундаментальных исследований СО РАН (проекты 77, 123), а также ФЦП "Научные и научно- педагогические кадры инновационной России гг." (проект ).

Цель доклада 1.Оценить длительность формирования гранитоидных батолитов на основе геологических, петрологических и термохронологических исследований (U-Pb, Ar-Ar). 2.Провести корректное сопоставление геологических данных с результатами математического моделирования процессов масштабного гранитообразования в земной коре. Актуальность исследования гранитоидных батолитов определяется тем, что до сих пор остаются дискуссионными вопросы, связанные: 1) с оценкой длительности их внедрения и становления; 2) с механизмами дифференциации; 3) с геодинамическими обстановками и, наконец, - 4) пространственно-временной связью с промышленным оруденением.

Гранитоидные батолиты представляют собой крупные плитообразные (30х40х10 км) интрузивные тела мезоабиссальной фации глубинности, с которыми связаны промышленные месторождения золота, железа и редких металлов (Mo-W-Sn, Li-Rb- Cs, Ta-Nb). В геотектоническом плане гранитоидные батолиты входят в состав надсубдукционных и коллизионных орогенных горно-складчатых сооружений [Литвиновский, 1987; Хаин, Лобковский, 1992; Добрецов, Кирдяшкин, 1994; циклы статей в рецензируемых журналах – В.И. Коваленко, М.И. Кузьмин, В.В. Ярмолюк, В.С. Антипин, А.Г. Владимиров, В.И. Гребенщикова, В.А. Макрыгина, С.Н. Руднев, А.А. Цыганков, Н.Н. Крук, гг.]. Для коллизионных геодинамических обстановок гранитоидные батолиты являются петрологическим индикатором орогенеза, отражающим скучивание, утолщение земной коры и её частичное плавление. Вместе с тем, сейчас накапливается все больше данных, что батолитообразование во внутриконтинентальных обстановках связано с постколлизионным этапом, а именно – синорогеническим коллапсом [Chesley et al., 1993; Searle et al., 2003; Владимиров и др., 2003]. Для активных континентальных окраин (Тихоокеанское горячее кольцо) становится все более очевидно, что масштабное гранитообразование связано с эпизодами трансформного тектогенеза [Heyden, 1989; Herve et all, 2007]. История вопроса, терминология и граничные условия задачи

Механизмы гранитообразования и подъем расплавов «Активный»«Пассивный» Гранитоидный диапиризм в условиях сжатия и утолщения земной коры при коллизионном орогенезе и орогеническом коллапсе Гранитообразование в локальных участках декомпрессии при сдвигово-раздвиговых деформациях в земной коре Коллизия «континент- континент» и внутриконтинентальная субдукция Трансформные континентальные окраины и внутриконтинентальные «горячие» сдвиговые системы Памиро-Гималаи (альпиды), Корнубийский батолит (герциниды) Британская Колумбия, Южная Патагония (Тихоокеанское горячее кольцо), Алтай (герциниды) ГИПОТЕЗА

Движение гранитного расплава Интрузия

A – зона пластических деформаций; B – граница зон пластических и хрупких деформаций; C – зона хрупких деформаций В пределах зоны, переходной между пластическими и хрупкими деформациями, должно происходить существенное замедление и смена механизма подъема батолита к поверхности. Консолидация магматических тел в реологических зонах земной коры

Сводка температур закрытия изотопных систем в различных минералах в сопоставлении с температурами гидротермального, метаморфогенного и магматогенного минералообразования. Изотопные методы датирования горных пород ΔTΔT

Результаты численного моделирования с использованием программного алгоритма Diffard [Wheeler, 1996]. Геометрия зерен цилиндрическая. E = 47 ккал/моль, D 0 = 5*10 -2 см 2 /с – Harrison et al., Зависимость K/Ar (40Ar/39Ar интегрального) возраста биотита от времени для различных глубин земной коры K-Ar или Ar-Ar датирование по биотиту позволяет расшифровать термохронологическую историю, а именно соответствует завершению подъема батолита до глубины 5 км

Возраст петротипических гранитоидных плутонов, формирующихся в различных геодинамических обстановках

Памиро-Гималайская коллизионная система Тектоническая позиция памирско-шугнанских гранитов (красный цвет) на Южном Памире Юго-Восточный Памир AR 2 -PR 1 T 2-3 Юго-Западный Памир К Т3Т3 N N

Геологическая карта Гималаев со сводкой U-Th-Pb датировок лейкогранитов Высоких Гималаев [Searle et al., 2003]

Динамика формирования гранитного батолита Эверест (Гималаи)

Памирская экспедиция. Перевал Харгуш м. Июль 2004 г.

Южный Памир. Намангудский массив гранитов и связанных с ними сподуменовых пегматитов (Афганистан)

Rb-Sr возраст памирско-шугнанских гранитов равен 17 млн лет (ИГЕМ РАН), Ar-Ar возраст – млн лет (ИГМ СО РАН). Δ Т= 2-4 млн лет

Коллизионная геодинамическая обстановка [Sheil&Leveridg, 2009] Геологическая карта Юго-Запада Англии, показывающая положение гранитных плутонов Корнубийского батолита

Сводка геохронологических данных для гранитных плутонов Корнубийского батолита [Chesley et al., 1993].

Геологическая карта Берегового хребта (Британская Колумбия, Канада) Широта ° N. [Chardon et al., 1993]

Основные сдвиговые зоны и их кинематика. Магматические породы показаны серым. Сверху – распределение U/Pb и K/Ar датировок БПК между 53º и 54º, спроецированное на ЮЗ- СВ разрез по данным [Heyden, 1989]. Обобщенный разрез Берегового Плутонического комплекса (Британская Колумбия, Канада)

Регион, геодинамическая обстановка Батолит Результаты датирования, млн лет Источники ΔT, млн лет U-Th/PbK/Ar Южно-Патагонский батолит (Южная Америка, Анды), трансформная континентальная окраина Гранитный плутон – остров Карасиоло, 132.7±1.0, Zrn122±6, Bt Herve et al., 2007; Halpern, ±6 Гранитоидный плутон (гранит, гранодиорит, тоналит) – канал Елиас, остров Дароч 144.2±1.0, Zrn 139.9±1.0, Zrn 134.4±2.0, Zrn 122±6, Bt19.0±6,7 Гранитный плутон – остров Стайнес 152.0±2.0, Zrn131,7±7, Bt21±7 Гранитный плутон, гранит, диорит – Бахия Стюарт 154.5±2.0, Zrn142±7, Bt12,5±7 [Herve et all, 2007]. Южно-Патагонский гранитоидный батолит (Анды)

Генерализованная тектоническая схема Алтая (Россия-Казахстан- Монголия-Китай), построенная с учетом мощности литосферы (А.Г. Владимиров и др., 2003) Алтайская аккреционно-коллизионная горно-складчатая система («горячая» сдвиговая система)

Центральная часть Калба-Нарымского батолита км N S - вмещающие породы, возраст D 2 -C 3 - кунушский плагиогранитный комплекс, C 3 -Р 1 - калбинский гранитный комплекс, Р 1 - каиндинский гранитный комплекс, Р 3 - миролюбовский дайковый комплекс комплекс, Т - четвертичные отложения, Q - разломы - жантайский габбродиоритовый комплекс, C калгутинский гранит-гранодиоритовый комплекс, C 3 - монастырский гранит-лейкогранитный комплекс, Р 2

Кунушский плагиогранитный комплекс км N S - дайки и массивы кунушского плагиогранитного комплекса - остальные комплексы магматических пород, нерасчлененные 307±9 U-Pb 299±2 U-Pb Результаты U-Pb датирования взяты из [Куйбида и др., 2009]

Калгутинский гранодиорит-гранитовый комплекс км N S - остальные комплексы магматических пород, нерасчлененные - дайки и массивы калгутинского гранодиорит-гранитового комплекса 272±1 Ar-Ar III фаза 286±1 Ar-Ar I фаза 278±2 Ar-Ar II фаза

Калбинский гранодиорит-гранитовый комплекс км N S - остальные комплексы магматических пород, нерасчлененные - массивы калбинского гранодиорит-гранитового комплекса 287±1 Ar-Ar 292±4 Ar-Ar 294±4 Ar-Ar 292±4 Ar-Ar 277±1 Ar-Ar 275±3 Ar-Ar 280±3 Ar-Ar 275±3 Ar-Ar

Монастырский лейкогранитовый комплекс км N S - остальные комплексы магматических пород, нерасчлененные - массивы монастырского лейкогранитового комплекса 284±4 U-Pb 272±1 Ar-Ar 277±1 Ar-Ar 269±3 Ar-Ar 272±3 Ar-Ar

Каиндинский гранитовый комплекс км N S - остальные комплексы магматических пород, нерасчлененные 277±1 Ar-Ar 285±1 Ar-Ar 277±3 Ar-Ar - массивы каиндинского гранитового комплекса 270±1 Ar-Ar

Обобщение результатов изотопного датирования Калба-Нарымского батолита

Длительность формирования Калба-Нарымского батолита составляет 25 млн лет, что согласуется с активностью Иртышской сдвиговой зоны (герциниды)

Для гранитоидных батолитов, формирующихся в обстановке постколлизионного растяжения (Памиро-Гималаи и Корнубийский батолит) фиксируемое время подъема до глубины 5-6 км не превышает 5 млн лет, что согласуется с результатами математического моделирования процессов гранитного диапиризма в земной коре (синорогенический коллапс). Гранитоидные батолиты и коллизионный тектогенез Гранитоидные батолиты и внутриконтинентальные «горячие» сдвиговые системы Для гранитоидных плутонов, формирующихся на активных континентальных окраинах в трансформных геодинамических обстановках (Британская Колумбия и Южно-Патагонский батолит) фиксируемое время подъема до глубины 5-6 км превышает млн лет. Аналогичные оценки получены для Калба-Нарымского батолита (Алтай), для которого предполагается модель гранитообразования в условиях декомпрессии при сдвигово-раздвиговых деформациях в земной коре на постколлизионном этапе тектогенеза. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рудно-магматические системы и их 3D-модели с учетом поведения флюидов Плейт-тектоника Плюм-тектоника Горячие сдвиговые системы и их 3D- модели с учетом реологии и скорости геологических процессов Гранитоидные батолиты – индикаторы постколлизионного тектогенеза Модели следующего поколения