Классификация магматических формаций ультраосновных и основных пород и закономерность их размещения в Центральном Казахстане

Приведенные в настоящей работе материалы позволяют сделать некоторые обобщения и выводы, касающиеся закономерностей проявления, пространственного размещения, условий образования и минерагении всех известных на территории Центрального Казахстана разнообразных типов интрузий ультраосновных и основных пород, как залегающих в складчатых вулканогенных и осадочных толщах близкого к времени их внедрения возраста, так и выходящих по разломам в краевые части жесткой геосинклинальной рамы, либо же формирующихся среди допалеозойских метаморфических образований древних срединных массивов.

Детальное геолого-петрографическое изучение многочисленных интрузий ультраосновных и основных пород в различных структурно-формационных зонах Центрального Казахстана позволило объединить их в ряд разновозрастных интрузивных комплексов, а однотипные комплексы на основании выявленных для них главных устойчивых признаков отнести к определенным магматическим формациям. Одни из этих комплексов оказались принадлежащими к уже известным формациям (габбро-диабазовая, габбро-перидотитовая, дунит-пироксенит-габбровая, габбро-плагиогранитовая, перидотит-пироксенит-норитовая, щелочно-ультраосновная), для других — пришлось выделить новые формации, которые до сего времени в существующих схемах классификации магматических формаций не учитывались (перидотит-пироксенитовая, диабаз-пикритовая). Сопоставление казахстанских интрузивных комплексов, отнесенных к последним двум формациям, со сходными магматическими образованиями других регионов Советского Союза и некоторых зарубежных стран показало, что правомерность существования этих формаций не ограничивается только пределами Казахстана, а может иметь значение и в общей систематике магматических формаций.

Предложенная схема классификации магматических формаций ультраосновных и основных пород отличается от классификации магматических формаций Ю.А. Кузнецова, хотя в обеих схемах можно найти близкие и даже идентичные формации. Так, в группе формаций собственно геосинклинальных этапов развития подвижных зон Ю.А. Кузнецова можно встретить аналоги всех наших формаций ранних стадий тектоно-магматического цикла за исключением перидотит-пироксенитовой. Однако Ю.А. Кузнецов по-иному понимает содержание своих «гипербазитовой» и «габбро-пироксенит-дунитовой» формаций. Так, в частности, он считает, что «...нет вообще никакой специфической приуроченности гипербазитовых интрузий к начальным или каким-либо другим этапам развития подвижных зон». Едва ли нужно доказывать, что это высказывание Ю.А. Кузнецова находится в противоречии с фактическим материалом по Казахстану. К габбро-пироксенит-дунитовой формации он относит, наряду с уральским платиноносным комплексом и казахстанскими дунит-пироксенит-габбровыми комплексами, лысогорский интрузивный комплекс Западного Саяна, считая его типичным примером данной формации. На самом же деле интрузии этого комплекса, судя по списаниям И.М. Волохова и В.М. Иванова, являются почти полными аналогами первично-расслоенных массивов златогорского перидотит-пироксенит-норитового комплекса как по структурной позиции и форме интрузивных тел, так и по составу пород и характеру связанной с ними сульфидной медно-никелевой минерализации. Кстати, и сам И.М. Волохов, относя лысогорский и дербинский комплексы Саян к той же «габбро-пироксеиит-дунитовой» формации и сопоставляя их с платиноносным комплексом Урала, не проводит различия между двумя этими типами интрузивных образований. Главный признак уральской платиноносной формации — концентрическое строение существенно габбровых массивов с четко обособленным дунитовым «ядром» — в саянских интрузиях, описанных И.М. Волоховым, отсутствует, Отмеченное же И.М. Волоховым петрохимическое сходство пород саянских и уральских интрузии не дает оснований говорить о тождестве этих комплексов вообще, а тем более применять для саянской формации то название, которое уже закреплено за формацией платиноносных интрузий Урала.

Имеются у нас расхождения с Ю.А. Кузнецовым и в понимании геологической позиции некоторых формаций платформенного типа. Так, формацию щелочных и ультраосновных пород с карбонатитами он включает в группу «формаций устойчивых областей», а формацию дифференцированных габбровых и норитовых интрузий, идентичную нашей перидотит-пироксенит-норитовой, относит к «некоторым особым типам формаций щитов и ранних стадий развития древних платформ», считая, что особенностью ее является «тесная связь с формацией рапакиви и формаций анортозитов, которые типичны только для древнего докембрия и не встречаются в составе собственно платформенных магматических ассоциаций». Данные наших исследований интрузий этой формации в Казахстане и анализ литературных материалов показывают, что подобного типа интрузии встречаются не только в пределах щитов или древних платформ, но и широко развиты в срединных массивах складчатых областей, причем всегда они внедрялись в жесткие, уже консолидированные структуры, а формирование их происходило в относительно спокойной тектонической обстановке. Более того, известны примеры интрузий этой формации, имеющих очень молодой (даже эоценовый) возраст (Скергордская интрузия Восточной Гренландии, расслоенная интрузия о-ва Рам, Гебриды). Примерно такую же геологическую позицию занимают и щелочно-ультраосновные комплексы.

Значительно более близкой к принятой нами классификации является схема классификации гипербазитовых формаций П.П. Смолина. Он выделяет шесть формаций гипербазитов, из которых четыре, если не по названию, то по содержанию и характеристике почти полностью совпадают с нашими габбро-перидотитовой, дунит-пироксенит-габбровой, перидотит-пироксенит-норитовой и щелочно-ультраосновной формациями.

В работах зарубежных геологов мы почти не находим представлений о магматических формациях в том виде, как они зародились и успешно развиваются в Советском Союзе. Тем не менее определенные элементы формационного анализа все чаще начинают появляться и в некоторых зарубежных петрологических работах. Из них лучшей книгой в этом отношении является, конечно, монография Ф. Тернера и Дж. Ферхугена, где авторы выделяют и прекрасно характеризуют наиболее типичные вулканические и глубинные ассоциации изверженных пород, которые во многом оказываются сходными с магматическими формациями, выделяемыми советской школой геологов. В частности, указанные исследователи, рассматривая основные и ультраосновные глубинные ассоциации, четко различают среди них два генетических типа: а) ассоциацию габбро, норитов, перидотитов и связанных с ними пород расслоенных интрузий и б) перидотит-серпентинитовую ассоциацию орогенических зон или ультрамафические интрузии «альпийского типа». Первый из этих типов соответствует нашей формации расслоенных перидотит-пироксенит-норитовых интрузий, а второй — почти полностью совпадает с выделяемой нами габбро-перидотитовой формацией. Нельзя здесь не отметить также интересной работы Т.П. Тайера, в которой он показал очень четкие и принципиальные различия между альпинотипными и стратиформными габбро-перидотитовыми комплексами: многие положения и выводы этого исследователя почти полностью согласуются с нашими данными по изучению соответствующих альпинотипных (габбро-перидотитовых) и стратиформных (расслоенных перидотит-пироксенит-норитовых) комплексов Центрального Казахстана.

Таким образом, в предложенной нами классификации ультраоснов-ных и основных магматических формаций отражен ряд общих закономерностей и особенностей проявления этих формаций в развитии как подвижных, так и устойчивых (консолидированных) зон земной коры. Тем не менее эта классификация отнюдь не претендует на универсальность и, конечно, не исчерпывает всего разнообразия естественных ассоциаций ультраосновиых и основных пород. Ho для Казахстана она в данный момент подводит итог состоянию наших знаний геологии, петрологии и минерагении интрузий ультраосновных и основных пород, а также их роли и места в развитии различных типов структурно-формационных зон.

Изучение выделенных магматических формаций на примерах ряда их представителей в Центральном Казахстане и анализ литературных материалов по другим регионам позволили уточнить качественную характеристику отдельных формаций, более четко определить их главные устойчивые признаки, а также выявить существенные детали закономерностей проявления ультраосновиого и основного магматизма как на ранних стадиях развития складчатых систем, так и на стадиях их постконсолидационной активизации. В частности, для ранней стадии тектоно-магматического цикла устанавливается определенная закономерность в ходе эволюции интрузивного магматизма, заключающаяся в постепенном, направленном уменьшении роли бесполевошпатовых ультраосновных пород и в прогрессивном увеличении роли натровых гранитоидов от наиболее ранних габбро-перидотитовых до наиболее поздних габбро-плагиогранитовых комплексов, завершающих собственно геосинклинальный этап развития магматизма подвижных поясов.

Основные формационные признаки ультраосновных и основных интрузий определяются не только временем их проявления в развитии складчатой системы (т. е. приуроченностью к определенной стадии тектоно-магматического цикла), но в значительной мере и геолого-тектонической обстановкой условий их образования, связью с определенными типами тектонических структур. Исследование ультрабазитовых интрузий ранней стадии цикла, формировавшихся как в мобильной обстановке развивающейся геосинклинали, так и в жестких, консолидированных структурах геосинклинальной рамы, позволило установить существенные различия тех и других интрузий в отношении особенностей их петрографического состава и минерагении, в связи с чем пришлось расчленить выделявшуюся ранее ультрабазитовую формацию на две формации: габбро-перидотитовую и перидотит-пироксенитовую. Исследования ультраосновных и основных пород в северной части Казахстана, отличающейся особым геологическим строением и спецификой развития магматизма, позволили впервые выделить здесь постконсолидационные магматические комплексы, не известные на остальной территории Казахстана. Основная особенность этого района заключается в наличии здесь крупнейшего в Казахстане выступа древнего докембрийского фундамента — Кокчетавской глыбы, которая в раннепалеозойское время была окружена геосинклинальными прогибами. Складчатые движения и магматизм каледонского времени в этих геосинклиналях вызвали тектоно-магматическую активизацию жесткой платформенной структуры Кокчетавской глыбы, которая реагировала на них глубокими расколами, открывшими пути для внедрения различных магматических образований. Специфические особенности имеет и разрез земной коры в пределах Кокчетавской глыбы: мощность коры здесь увеличивается до 46—50 км при одновременном увеличении мощности базальтового слоя до 35 км и сокращении мощности гранитного слоя до 15 км. Исключительно большая мощность базальтового слоя, выраженная повышенным гравитационным полем Кокчетавской глыбы, обусловила и характерные черты развития интрузивного магматизма в период каледонской активизации глыбы.

Приведенная в настоящей работе характеристика трех интрузивных комплексов Кокчетавской глыбы — щучинского перидотит-пироксенитового, златогорского перидотит-пироксенит-норитового и красномайского щелочно-ультраосновного — показывает, что все они, хотя и связаны с одной и той же каледонской эпохой тектогенеза, но порождены различными по составу магмами, возникшими в разных глубинных магматических очагах в результате качественно различных процессов.

В связи с заложением по окраинам древней Кокчетавской глыбы геосинклинальных прогибов, к началу каледонского тектоно-магматического цикла уже четко обособилась специализация магматической деятельности, происходившей по-разному в различных структурно-тектонических зонах.

В области сочленения Кокчетавской глыбы с Восточно-Кокчетавской (Степнякской) геосинклиналью, в результате быстрого падения давления в зонах глубинных разломов, достигавших, видимо, подкорового перидотитового субстрата, возникали глубинные астенолиты с недифференцированными ультраосновными расплавами. Внедрившись по дугообразной системе разломов в окраинную часть Кокчетавской глыбы, они образовали перидотит-пироксенитовые массивы щучинского комплекса. Основные петрологические и минерагенические особенности щучинского комплекса определяются, с одной стороны, офиолитовым характером интрузий, связью их с глубинными геосинклинальными магматическими очагами, а с другой стороны, — размещением их за границами собственно каледонской складчатости, в пределах консолидированных структур докембрия Кокчетавской глыбы.

В самой Кокчетавской глыбе, испытывавшей в это время тектоническую активизацию, при постепенном снятии напряжений в зонах разломов под сводами уже консолидированных структур происходила медленная мобилизация вещества нижних горизонтов мощного базальтового слоя, приводившая к возникновению астенолитов основной и ультраосновной магмы. Внедрение этой сложной по составу магмы за пределами зон каледонской складчатости в жесткую раму и кристаллизация ее в относительно спокойной тектонической обстановке способствовали значительной дифференциации этой магмы в интрузивных камерах, что и привело к образованию крупных первично-расслоенных интрузий златогорского перидотит-пироксенит-норитового комплекса. В отдельных зонах наиболее глубоких разломов могла происходить еще более медленная и селективная мобилизация вещества верхней мантии с выплавкой щелочных дериватов. Подъем такой дифференцированной магмы по зонам разломов сопровождался, вероятно, ее гравитационно-кинематической дифференциацией, что еще более способствовало разделению ультраосновных и щелочных дифференциатов. Последовательное внедрение их и дополнительная дифференциация магмы в интрузивных камерах привели к образованию щелочно-улътраосновных интрузий красномайского комплекса, формирование которых сопровождалось широким развитием автометасоматических процессов, вплоть до появления карбонатитов.

Обнаружение щелочно-ультраосиовных интрузий в центральной части Кокчетавской глыбы было хотя и неожиданным, но вполне закономерным явлением в геологии Северного Казахстана. Из литературных данных, обобщенных в основном Ю.М. Шейнманном и А.А. Кухаренко, известно, что комплексы щелочно-ультраосновной формации появляются исключительно в жестких структурах земной коры и в ту стадию их развития, когда происходят крупные смещения блоков по системам разломов различного заложения, причем «...часть из них возникает как реакция жестких платформенных структур на складчатые движения в прилегающих мобильных поясах...».

Кокчетавская глыба, по Е.Д. Шлыгину, — это древний срединный массив, представляющий совокупность отдельных тектонических блоков, ограниченных расколами. Внедрение щелочно-ультраосновных массивов красномайского комплекса, основываясь па геологических соображениях и на данных определений абсолютного возраста пород (500 млн. лет), мы относим к одной из стадий тектонической активизации Кокчетавской глыбы, которая была сопряжена со складчатыми движениями в примыкающей к ней Степнякской каледонской геосинклинали. Следовательно, интрузии красномайского комплекса появились в обычной для формации щелочных и ультраосновных пород тектонической обстановке.

Для Карело-Кольской провинции А.А. Кухаренко отмечает, что возникновению щелочно-ультраосновных комплексов предшествует длительная эволюция магматизма с появлением все более петрохимически специализированных и все более щелочных серий пород. Такую направленную эволюцию магматизма он объясняет тем, что по мере консолидации платформенных структур в процессе формирования магм вовлекаются все более глубокие зоны коры и мантии, что в конечном итоге приводит к возникновению щелочно-ультраосновных, а на более позднем этапе — щелочных (нефелин-сиенитовых) магматических комплексов.

Характерно, что в развитии магматизма периода каледонской активизации Кокчетавской глыбы мы видим очень близкую к указанной выше тенденцию изменения состава пород последовательно возникающих магматических комплексов с появлением все более щелочных разностей, отличающихся все более четко выраженной геохимической специализацией. На ранних стадиях активизации Кокчетавской глыбы (530—545 млн. лет) появляются расслоенные никеленосные перидотит-пироксенит-норитовые интрузии златогорского комплекса, которые по петрологии и металлогении хорошо сопоставляются с мончегорским комплексом Кольского полуострова. В конце этой стадии в отдельных интрузивах комплекса намечается уже некоторая тенденция дифференциации в сторону щелочной ветви (эссекситовые габбро, биотитовые пироксениты Дубровского массива, 518 млн. лет).

Щелочно-ультраосновные интрузии красномайского комплекса появляются в следующую стадию активизации глыбы (около 500 млн. лет). В этом комплексе происходит уже четкое обособление щелочных пород (малиньитов, шонкинитов, нефелитовых сиенитов, сиенитов) от ультраосновных (пироксенитов), причем между ними наблюдаются даже интрузивные соотношения. Продолжая аналогию с Карело-Кольской провинцией, этот комплекс можно сопоставить с протерозойским и с каледонским щелочно-ультраосновными комплексами Кольского полуострова и Северной Карелии. Наконец, подобно тому как на Кольском полуострове развитие магматизма заканчивается формированием девонского комплекса нефелиновых сиенитов и сопровождающих их щелочных пород Хибинских и Ловозерских тундр, так в Северном Казахстане в связи с раннегерцинской активизацией складчатых структур каледонид, непосредственно примыкающих с юго-запада к Кокчетавской глыбе, формируется ишимский щелочной комплекс (415 млн. лет), представляющий собой сложную многофазную кольцевую систему щелочных базальтоидов (эпилейцитовые базальты, тефриты, тингуаиты), содалито-нефелиновых сиенитов и других щелочных пород.

Таким образом, несмотря на различные масштабы проявления, сходные магматические комплексы Карело-Кольской провинции и Северного Казахстана занимают аналогичные места в общей последовательности развития магматических процессов, проявившихся на территории этих двух регионов. Все это еще раз подтверждает справедливость высказанного выше положения о том, что Кокчетавскую глыбу ни в коей мере нельзя рассматривать как антиклинорий внешней дуги каледонид Казахстана, подобный Улутаускому антиклинорию, что еще до сих пор утверждается некоторыми казахстанскими геологами. Магматизм Кокчетавской глыбы неопровержимо свидетельствует о типичном платформенном режиме, существовавшем здесь уже в раннем палеозое. Кокчетавская глыба — это обломок древней досинийской платформы, сохранившийся еще со времени заложения окружавших ее нижнепалеозойских геосинклиналей и имеющий независимую от последних свою самостоятельную структуру и специфический платформенный характер магматиза.

Более того, Кокчетавская глыба — это глубоко эродированный древний блок земной коры. Об этом свидетельствуют и древнейшие из обнажающихся на поверхности Казахстана метаморфические образования зерендинской серии, и трещинный характер щелочно-ультраосновных интрузий с резким преобладанием в их составе меланократовых пород, (что является признаком глубоко эродированных комплексов), и наконец, сокращенная мощность гранитного слоя при очень мощном базальтовом слое, что характерно для участков глубоко эродированных щитов (например, для Кольского полуострова).