Габбро-плагиогранитовые комплексы Северо-Востока и Востока Центрального Казахстана

Северо-Восток и Восток Центрального Казахстана включает части Кокчетав-Северо-Тяньшанской, Бощекульской и Чингиз-Тарбагатайскон каледонских складчатых систем, а также обрамляющие их с юга и запада Карагандинскую и Акбастау-Космурунскую раннегерцинские структурно-формационные зоны Джунгаро-Балхашской системы. Как в каледонидах, так и в герцинидах известны чаще всего весьма небольшие тела основных пород и гранитоидов, которые по петрографическим особенностям к времени их появления в развитии складчатых систем относятся к габбро-плагиогранитовой формации. Эти интрузивы принадлежат пяти комплексам (табл. 17), три из которых (кульбайский, касымский, карасуйский) относятся к салаирскому (раннекаледонскому) тектоно-магматическому циклу, а алабасский и космурунский — к раннегерцинскому. В кульбайском и касымском комплексах одинаково развиты как габбро, так и плагиограниты. В других же комплексах резко преобладают либо габбро, либо плагиограниты.

Раннекаледонские комплексы. Массивы кульбайского, касымского и карасуйского комплексов размещены исключительно в нижнем раннекаледонском структурном этаже, формированием которого закончилась ранняя (доинверсионная) стадия развития салиарских геосинклиналей. Этот структурный этаж сложен формациями спилит-кератофировой группы, с породами которых габбро и плагиограниты имеют активные контакты. Вмещающие вулканогенные толщи содержат остатки ископаемой фауны, определяющей их возраст в пределах второй половины нижнего и низов среднего кембрия. Столь же точно определяется и верхняя возрастная граница габбро-плагиогранитовых комплексов. Так, плагиограниты Кан-Чингизского и габбро Карабулакского массивов перекрыты фаунистически охарактеризованными среднекембрийскими образованиями; в южном контакте Кульбайского массива отмечены конгломераты, почти нацело состоящие из гальки габбро, плагиогранитов и сиенитов массива; в свою очередь валуны этих конгломератов здесь же отмечены в базальном слое торткудукской свиты верхнего кембрия — тремадока. Все это не оставляет сомнения в том, что габбро и плагиограниты внедрились в самом начале среднего кембрия после того, как нижне-среднекембрийские вулканогенные толщи были смяты в складки, но до начала образования осадочных толщ среднего кембрия, слагающих средний (инверсионный) структурный этаж салаирского складчатого комплекса.

В современной тектонической структуре массивы карасуйского комплекса образуют пояс длиною около 400 км, в большей своей части совпадающий с осевой зоной Чингиз-Тарбагатайского мегантиклинория. Однако отдельные массивы известны и в других частях мегантиклинория, так что говорить об исключительной приуроченности их к оси бывшей геосинклинальной системы едва ли есть основания. Этот пояс контротируется серией региональных разломов, из которых наиболее значительным является Центрально-Чингизский. Массивы вне пояса также неизменно приурочены к более или менее значительным разломам. Общим для всех массивов карасуйского комплекса является их согласная с региональными складчатыми структурами ориентировка. То же можно сказать и относительно интрузивов касымского комплекса. Иначе размещены массивы кульбайского комплекса. Они также образуют пояс, правда, значительно менее протяженный, но пересекающий поперек складчатые структуры Бощекульской системы.

Габбровые и плагиогранитовые тела рассматриваемых комплексов невелики по размерам. Чаще всего площадь их измеряется первым десятком квадратных километров и лишь редко достигает 20—25 км2. Подавляющая часть тел — трещинные интрузии, имеющие форму вертикальных или круто наклоненных тупо оканчивающихся пластин; встречаются также мощные дайкообразные тела и штоки.

Раннекаледонские габбро-плагиогранитовые комплексы являются многофазными. Наиболее ранние члены их всюду представлены габбро, иногда содержащими шлировые тела пироксенитов; затем следовали плагиограниты, в эндоконтакте которых нередко образовывались довольно мощные оторочки гибридных диоритов и плагиогранодиоритов; третья фаза выражена либо натровыми аляскитами (карасуйский комплекс), либо граносиенитами и сиенитами (кульбайский комплекс). Последовательность внедрения устанавливается по четко наблюдаемым интрузивным контактам между породами разных фаз. Исключение составляют лишь граносиениты и сиениты — они прорывают габбро, но взаимоотношения их с плагиогранитами остаются неизвестными.

Среди жильных пород габбро-плагиогранитовых комплексов выделяется две группы. Одна из них включает породы, сопровождающие каждую интрузивную фазу (см, табл. 17); источником расплавов для образования их были, по-видимому, нераскристаллизованные части материнских тел. Другую группу составляют диабазовые и диоритовые порфириты, а также спессартиты, представляющие собой наиболее поздние магматические образования. Впрочем, принадлежность их к габбро-плагиогранитовым комплексам может быть поставлена под сомнение, если иметь в виду то, что по геохимическим особенностям они нередко близки к дайковым породам орогенных гранитоидных комплексов. Габбровые интрузивы раннекаледонских комплексов как правило обладают хорошо выраженными структурами течения, как плоскостными, так и линейными, горизонтальные следы которых всегда согласны с удлинением тел.

С второй, плагиогранитовой фазой описываемых комплексов бывают связаны довольно значительные по масштабам проявления гибридизма. Обилие в гибридных породах разной степени переработанных ксенолитов, среди которых можно опознать обломки вмещающих пород, говорят о том, что материнская магма загрязнялась чуждым материалом уже на уровне становления плутонов. Среди гибридных пород более широко развиты плагиогранодиориты, кварцевые диориты и диориты, габбро-диориты. Последние встречаются лишь в ассоциации с амфиболовыми роговиками и представляют скорее метасоматические образования. Экзоконтактовые метаморфические преобразования заметно проявлены также лишь с гранитоидными фазами комплекса. Связанные с ними контактовые ореолы кварцево-полевошпатовых и амфиболовых роговиков имеют мощность до 300—500 м. В связи же с габбровыми телами экзоконтактовые изменения, как правило, ничтожны.

Раннегерцинские комплексы. Раннегерцинские габбро-плагиогранитовые комплексы по распространению резко уступают раннекаледонским. По геологическим же особенностям они имеют много общего с раннекаледонскими. Интрузивы раннегерцинских комплексов размещены в нижнем этаже раннегерцинского геосинклинального комплекса, который здесь представлен андезито-базальтовой формацией верхнего ордовика. Массивы космурунского комплекса подчинены зоне долгоживущих региональных разломов, разграничивающих каледониды Чингиз-Тарбагатайской системы и герциниды Джунгаро-Балхашской. Для алабасского комплекса какой-либо закономерности в пространственном размещении подметить не удается.

Позднеордовикский возраст комплексов устанавливается рядом фактов. С одной стороны, интрузивы неизвестны среди отложений моложе верхнего ордовика, с другой — конгломераты альпенсской свиты верхов ордовика — низов силура содержат гальку пород космурунского массива в непосредственной близости от него. Подобная картина отмечена И.А. Севрюгиным и для Подгорненского массива в Тарбагатае. Габбровые массивы в северном крыле Карагандинского синклинория в ряде мест прорваны нижне-среднедевонскими гранит-порфирами и лавами. Описываемые массивы имеют очень небольшие размеры от 0,5 до 18 км2. Форма их либо штокообразная, либо чаще всего дайкообразная и пластинообразная; гранитоидные трещинные тела бывают осложнены куполами.

Раннегерцинские комплексы включают двухфазные массивы. В одних случаях первая фаза представлена габбро, а вторая гранодиоритами, сопровождающимися гибридными кварцевыми диоритами, сиено-диоритами (алабасский комплекс). В других — к более ранним внедрениям относятся кварцевые диориты и плагиограниты, а во вторую фазу были образованы натровые аляскиты. Как и в раннекаледонскнх комплексах, контактовый метаморфизм сравнительно интенсивен лишь » связи с гранитоидными фазами. Чаще всего отмечаются разнообразные амфиболовые роговики; ширина контактового ореола достигает 1 км.

Раннекаледонские комплексы. В составе многофазных раннекаледонских комплексов развиты преимущественно габбро, диориты, связанные постепенными переходами с гранидиоритами, и плагиограниты; менее распространены натровые аляскиты и граносиениты.

Габбро. Среди габбро наиболее распространены амфиболовые, реже встречаются нормальные габбро и спорадически — кварцево-микроклиновые.

Габбро амфиболовые — мелко- и среднезернистые породы, почти всегда струйчатой или полосчатой, реже массивной текстуры. Структура их типичная габбровая, но нередко приближается к офитовой. Плагиоклаз и амфибол являются главными составными частями породы, в подчиненном количестве встречается моноклинный пироксен; в полосчатых габбро почти всегда в виде примеси присутствуют биотит, кварц, микроклин, содержание которых в лейкократовых слоях становится заметным. Акцессорные минералы представлены магнетитом, ильменитом, сфеном и апатитом. Количественные соотношения породообразующих минералов в габбро приведены в табл. 18. В целом же состав их характеризуется очень небольшим преобладанием амфибола над плагиоклазом, а содержание пироксена не превышает 10%. Плагиоклаз отмечен лишь в лейкократовом габбро, где он представлен лабрадором № 49—53. Обычно же он нацело альбитизирован с развитием соссюрита, пренита, эпидота, цоизита, серицита, хлорита. Амфибол принадлежит обыкновенной роговой обманке (cNg 18—23°, 2 V=-66—86°, Ng=1,656, Np=1,634). Пироксен-диаллаг (2V=+51°, cNg=44°, Mg—Np=0,029) в большинстве случаев отмечается лишь в виде реликтов в амфиболе.

Лейкократовые разности амфиболовых габбро бывают обогащены в отдельных участках одного и того же массива кварцем, микрокликом, биотитом. В биотитовых, микроклиновых и кварцевых габбро плагиоклаз более кислый, чем в амфиболовых (чаще № 40—45, но встречается и лабрадор до № 54), у темноцветных же минералов не удается подметить каких-либо отличий по сравнению с амфbболовыми габбро. Калиевый полевой шпат представлен решетчатым микроклином.

Диориты и кварцевые диориты представляют собой гибридные образования, связанные с плагиограyитами. В Карасуйском массиве, где диориты развиты особенно широко, они средне- и мелкозернистые, иногда порфировидные. Текстура их часто гакситовая. Альбитизированyый и серицитизированный плагиоклаз составляет 45—70% объема породы, остальная часть падает на роговую обманку (cNg=16—18°), из акцессорных минералов присутствуют апатит и титаномагнетит.

Помимо роговообманковых встречаются и пироксеновые диориты, связанные с первыми постепенными переходами и содержащие до 15—20% моноклинного пироксена. Все диориты содержат примесь кварца, количество которого близ контактов с плагиогранодиоритами и плагиогранитами повышается до 12—15%. Переходы между диоритами и кварцевыми диоритами, с одной стороны, и с плагиогранодиоритами — с другой, постепенные, Ho обычно наблюдаются в зоне всего в несколько метров шириной.

Плагиогранодиориты наиболее типичны для Карасуйского массива, где характеризуются массивным крупно-среднезернистым, изредка порфировидным сложением и содержат обильные, обычно глубоко проработанные ксенолиты. Количество роговой обманки в плагиогранодиоритах иногда достигает 20—30%. Содержание кварца колеблется в пределах 15—20%; редко встречается хлоритизированный биотит. Акцессорные минералы представлены апатитом, цирконом, сфеном и титаномагнетитом. Плагиоклаз зональный, состав его лежит в пределах № 33—48. Буровато-зеленый первичный амфибол (cNg = 18—22°) обладает неравномерной окраской и замещен зеленой волокнистой роговой обманкой. Повторная зональность плагиоклаза и непостоянный его состав, резко неравномерное распределение роговой обманки, пойкилобластовые вростки кварца в ней и многочисленные ксенолиты подчеркивают гибридный характер плагиогранодиоритов.

Плагиогранbты — наиболее распространенные породы раннекаледонских комплексов. Внешний облик их, структура и главные особенности состава поразительно выдерживаются во всех структурноформационных зонах каледонид. Это средне-крупнозернистые, в той или иной мере порфировидные породы. Структура их гранитовая, реже микропегматитовая. Главные составные части их — кислый плагиоклаз (40—70%) и кварц (25—40%). Количество калиевого полевого шпата не превышает 7—10%, нередко он совсем не отмечается; лишь иногда содержание его повышается настолько, что плагиограниты переходят в лейкократовые граниты типа натровых аляскитов. Темноцветные минералы представлены амфиболитом и биотитом, либо только биотитом (в лейкократовых разностях). Из акцессорных минералов постоянно отмечаются апатит, циркон, сфен, магнетит.

В значительно контаминированных разностях содержание биотита и главным образом роговой обманки повышается до 12—15%. Такие плагиограниты постепенно переходят в плагиогранодиориты. Плагиоклаз в них имеет состав № 17—26, хотя встречается и более основной вплоть до № 32. Роговая обманка, буровато-зеленая обыкновенная (Ng'—Np'=0,017—0,025 %).

Натровые аляскиты — порфировидные породы, с гранитовой или микропегматитовой структурой главной массы. Олигоклаз (№ 14—17), составляющий 30—40% объема породы, почти всегда нацело альбитизирован. Микроклин-пертит и кварц содержатся примерно в равных количествах. Из акцессорных минералов циркон и сфен заметно преобладают над апатитом. Спорадически встречается нацело хлоритизированный биотит.

Граносиениты под микроскопом обнаруживают равномернозернистую гранитовую, реже микропегматитовую структуру, встречаются также образцы с криптовой структурой. Главными составными частями породы являются плагиоклаз, микропертит и кварц. Из акцессориев присутствуют апатит, рудный минерал и сфен. Вторичные минералы: серицит, мусковит, рутил, гидроокислы железа, лейкоксен, карбонат, хлорит. Плагиоклаз представлен тонкосдвойникованным по периклиновому и альбитовому законам альбитом № 2—5, калиевый полевой шпат — микроклин-пертитом. Наряду с пертитами распада широко развиты пертиты замещения. Темно-бурый биотит часто замещен зеленым резко плеохроирующим хлоритом.

По количественно-минеральному составу рассматриваемые породы стоят между граносиенитами и кварцевыми сиенитами. Значительные колебания их состава видны на примере Джангобульского массива (см. табл. 19):

Сиениты обладают гломеропорфировой структурой с аллотрио-морфнозернистой основной массой. Порфировидные выделения представлены кучными скоплениями плагиоклаза, микроклин-пертита и роговой обманкой; основная масса состоит из плагиоклаза, микроклина и единичных чешуек хлоритизированного биотита. Из акцессорных минералов отмечены апатит, сфен и рудный минерал. Плагиоклаз в фенокристах по углу симметричного угасания имеет состав альбита № 6. Микроклин отличается хорошо выраженной двойниковой решеткой и пертитовым строением с содержанием от 15 до 65% вростков водянопрозрачного альбита. Роговая обманка в значительной степени замещена биотитом и хлоритом: она бледно-зеленая, cNg=19—21. По количественно-минеральному составу (микроклин 32—45%, плагиоклаз 48—60%, биотит и амфибол 3—8%) рассматриваемые сиениты отличаются от типового состава сиенита лейкократовым характером и существенно плагиоклазовым, уклоном.

Жильные плагиограниты и плагиоаплиты — мелко-и среднезернистые лейкократовые породы. Под микроскопом плагиограниты имеют равномернозернистую гранитовую структуру, а плагиоаплиты — порфировую с аплитовой основной массой и редкими вкрапленниками плагиоклаза. Они состоят главным образом из плагиоклаза и кварца, в небольшом количестве присутствует темноцветный минерал — биотит или реже роговая обманка; калиевый полевой шпат отмечается в ничтожных количествах, а в большинстве случаев совсем отсутствует. Из акцессорных минералов развиты апатит, сфен и рудный минерал. Вторичные изменения выражаются в альбитизации, серицитизации и соссюритизации плагиоклаза и хлоритизации темноцветного минерала. Плагиоклаз нередко обладает зональным строением и представлен альбит-олигоклазом № 12 или альбитом № 4—5. Роговая обманка (сNg = 20—22°, 2V=-79°) в большинстве случаев замещена эпилогом и хлоритом; содержание ее не превышает 1,5%. Количественно-минеральный состав жильных плагиогранитов и плагиоаплитов характеризуется довольно значительной вариацией содержания кварца.

Альбит и ты — тонкозернистые порфировые породы с редкими вкрапленниками плагиоклаза и кварца и гнездами бледно-зеленоватой слюдки. Основная масса состоит из альбита № 5, небольшого количества (1—2%) кварца и нацело мусковитизированного биотита. Из акцессорных минералов отмечен только сфен.

Раннегерцинские комплексы. В раннегерцинских комплексах преобладают кварцевые диориты, менее развиты плагиограниты и натровые аляскиты и еще меньше — габбро, диориты, гранодиориты.

Габбро по структуре, минеральному составу и постериорным изменениям не отличаются от раннекаледонских, но для них совершенно не характерны полосчатые текстуры. Подобно раннекаледонским комплексам, в раннегерцинских преобладают амфиболовые габбро, состоящие из лабрадора № 53—57, изредка зонального, обыкновенной роговой обманки (30—45%), а иногда и небольшого (до 7%) количества кварца; среди акцессориев присутствуют апатит и рудный минерал. Для алабасского комплекса характерны также калишпатсодержащие габбро, типа габбро-эссексита, в которых количество нерешетчатого микроклина вместе с кварцем достигает 13%, а наряду с роговой обманкой появляется и моноклинный пироксен.

Диориты имеют стандартный состав, но всегда сильно изменены. Через кварцевые диориты и сиенодиориты они связаны постепенными переходами с гранодиоритами и представляют собой скорее всего гибридные образования. Кварцевые сиенодиориты содержат до 20— 25% калиевого полевого шпата при небольшом (9—12%) количестве кварца. Нередко в них отмечается примесь моноклинного пироксена, иногда заметная (3—7%). Гранодиориты отличаются повышенным содержанием калиевого полевого шпата (30—35% при 18—22% кварца) и резким преобладанием роговой обманки (почти нацело замещенной волокнистым амфиболом и хлоритом) над биотитом. Плагиоклаз в них имеет состав олигоклаз-андезина № 27—34. Акцессорные минералы этой группы пород представлены сфеном, апатитом и рудным, в сумме достигающими 2% объема породы.

Кварцевые диориты в космурунском комплексе связаны Взаимопереходами с плагиогранодиоритами и плагиогранитами. Обычно они массивные, очень редко наблюдается планпараллельная текстура. Наряду с равномернозернистыми встречаются и порфировидные разности. Содержание главных породообразующих минералов — плагиоклаза и роговой обманки значительно варьирует (в пределах 57— 70% и 10—35% соответственно). Количество калиевого полевого шпата никогда не превышает 9—10%, а кварца колеблется от 7 до 15%. Почти постоянно отмечается биотит (до 2%), а из акцессориев — апатит, циркон, сфен, магнетит. Плагиоклаз часто зональный и обычно разложен; первая генерация его имеет состав андезина № 35—40. Судя по продуктам разложения, близкий к этому составу имел и плагиоклаз II генерации, развитый в основной массе порфировидных разностей. В последних отмечаются и мелкие кристаллы прозрачного альбита № 6—8. Роговая обманка по большей части распределена неравномерно, образуя микрошлиры и кучные неправильной формы скопления. Она желтовато-зеленая, как правило, с резким плеохроизмом; Ng'—Np' = 0,018—0,026, cNg = 24—28°. Желтовато-бурый биотит большей частью хлоритизирован.

Плагиогранодиориты и плагиограниты отличаются лишь количественными соотношениями кварца, плагиоклаза и роговой обманки. Средние составы тех и других из Космурунского массива такие:

Обычно это порфировидные породы с гранитовой или реже микропегматитовой главной массой. В плагиогранитах порфировидные выделения представлены плагиоклазом, обнаруживающим тонкую и неясную зональность. Ядро зональных зерен имеет состав № 32—38. В основной массе породы плагиоклаз имеет состав олигоклаз-андезина № 27. Повсеместно проявлена коррозия плагиоклаза калиевым полевым шпатом с образованием грубых антипертитов. Роговая обманка по оптическим константам не отличается от таковой из кварцевых диоритов. Как и в последних, она распределена неравномерно и почти полностью замещена хлоритом.

Натровые аляскиты подобны таковым из раннекаледонских комплексов. Это среднезернистые порфировидные породы, содержащие (средний состав): 29,6% кварца, 36,1% альбита № 7—9, 29,2% решетчатого микроклин—пертита, 3,5% хлоритизированных биотита и амфибола и 1,6% циркона, апатита, сфена и магнетита. Обычны разности с исчезающе малыми количествами темноцветных минералов. Присутствие их становится заметным лишь в разновидностях, содержащих переработанные ксенолиты. Только этими слабыми признаками контаминации и отличаются натровые аляскиты раннекаледонских и раннегерцинских комплексов.

Как видно из сделанного обзора, петрографические особенности габбро и гранитоидов рассматриваемых двух возрастных групп комплексов весьма сходны, так что принадлежность тех и других к одному формационному типу едва ли может вызывать сомнение.

Особенности химизма пород рассматриваемых габбро-плагиогранитовых комплексов хорошо видны на петрохимической диаграмме А.Н. Заварицкого (см. рис. 53). Фигуративные точки составов пород в правой части диаграммы образуют одну сравнительно компактную полосу от габбро до наиболее кислых гранитоидов. В кислой области эта полоса расчленяется на две ветви, одна из которых соответствует ряду кварцевый диорит — плагиогранит, а другая — кварцевый диорит—плагиогранит—натровый аляскит и граносиенит. Таким образом выделяется две группы комплексов с натровой и калиевой дифференциальными ветвями. Как видно из диаграммы, гранитоидные породы рассматриваемых комплексов отличаются от нормальных пониженным общим содержанием щелочей при резком преобладании натрия в собственно плагиогранитовой ветви. Другой характерной особенностью является появление габбро с заметным субщелочным уклоном. В геохимическом отношении гранитоиды рассматриваемых комплексов отличаются повышенным против кларка содержанием кобальта (в среднем в 1,5—2 раза), а также иногда ванадия и хрома, что подчеркивает родство плагиогранитов с габброидами. Из других рудных элементов характерно повышенное по сравнению с кларком содержание меди и пониженное цинка, висмута, олова. Особо должен быть отмечен скандий, содержание которого превышает кларк более чем в три раза. Содержания остальных элементов, по-видимому, значительно не отличаются от таковых в кислых магматических породах.

Следует отметить, что многие исследователи не без основания предполагают парагенетическую связь с описанными габбро-плагиогранитовыми комплексами молибденово-медного и золото-полиметаллического оруденения.