Рис.2. Схема строения Чашковского гранитогнейсового массива (Борисенок и др., 2000).

В ходе маршрута изучается северная часть Чашковского массива.

Чашковский массив автохтонных гранитоидов представляет собой линейно вытянутый купол, «шарнир» которого полого погружается к югу. Длина массива составляет около 16 км, ширина максимальна в южной части и достигает 3.5 км.

Куполообразная структура массива, как и у большинства гранитогнейсовых куполов, вероятно, связана с ограниченным по вертикали диапиризмом реоморфизованного гранитизированного метаморфического субстрата, менее плотного, чем вмещающие толщи. Вместе с тем меридионально вытянутая форма массива, согласная с простиранием большинства уральских структур, очевидно, обусловлена общим субширотным сжатием при позднепалеозойской коллизии. Структурные исследования позволяют также выявить сдвиговые деформации вязкого течения (рис.1).

Рис.1. Скиалит биотит-амфиболовых сланцев и птигматитовая жила в западной фланговой зоне Чашковского массива Показать крупнее

В рельефе Чашковскому массиву соответствует низкогорная одноименная гряда, в северной части разделяющая старую часть г. Миасс и Ильменское озеро. Массив достаточно хорошо обнажен, вскрыт многочисленными мелкими карьерами на строительный материал. Отдельные элементы массива четко дешифрируются на АФС масштаба 1:12 500. С запада массив ограничен круто падающей на восток Миасской зоной разрывных нарушений, входящей в систему разрывов Восточно-магнитогорского шва.

Контакты Чашковского массива на юге и востоке конформны вмещающим метаморфическим толщам, на севере он распадается на ряд апофиз и выклинивается на широте северного берега Ильменского озера. В породах массива отчетливо проявлены плоскостные текстуры (гнейсовидность), в большинстве случаев ориентированные субмеридионально, согласно общему простиранию массива (рис.2); линейность проявлена неотчетливо. Направление падения гнейсовидности свидетельствует о том, что северная часть массива с глубиной сужается (плоскостные текстуры падают под массив), а южная расширяется (текстуры падают в сторону вмещающих пород). На основании этих данных можно предположить, что глубина эрозионного среза Чашковского массива увеличивается с юга на север (рис.2). По геофизическим данным, вертикальная мощность массива составляет всего лишь 0.7-1.5 км, но эти данные недостаточно достоверны из-за близких петрофизических характеристик вмещающих пород и гранитоидов. Магнитное поле над массивом спокойное (Za=0/100 нТл); западная граница массива трассируется линейными положительными аномалиями интенсивностью до 1000 нТл, связываемыми с серпентинитами Миасской тектонической зоны.

В составе Чашковского массива выделяются породы двух фаз.

Породы первой фазы занимают около 80% площади массива (Пермяков, 2000) и представлены гранитогнейсами и «очковыми мигматитами» (Менерт, 1971) (показать описание пород).

Рис.3. Схематическая геологическая карта северной части Чашковского массива (Пермяков, 2000). 1 – плагиогнейсы, 2 – мигматиты, 3 – порфиробластовые гнейсограниты, 4 – мелко-среднезернистые биотитовые и лейкократовые гнейсограниты, 5 – мелко-среднезернистые массивные биотитовые и лейкократовые граниты (дайки), 6 – двуслюдяные граниты, 7 – мусковитовые граниты, 8 – гнейсы и амфиболиты ильменогорской серии, 9 – контур города

Цветовой индекс гранитогнейсов меняется в интервале 0-15%; именно вариации содержания железо-магнезиальных минералов создают характерные «теневые» текстуры мигматитов. В западной части массива среди гранитогнейсов залегают пластообразные скиалиты амфиболитов (местами биотитизированных), вероятно, принадлежавших существенно амфиболитовой ильменогорской толще, а также лейкократовых плагиогнейсов (показать описание амфиболитов). Ориентировки скиалитов и текстур в гранитогнейсах аналогичны. В восточной части массива скиалиты не выявлены, а гранитогнейсы имеют более лейкократовый состав, что может быть связано с иным составом протолита, представленного здесь породами метааркозовой еланчиковской свиты.

Подчиненное распространение имеют линзовидно-очковые, линзовидно-полосчатые и полосчатые мигматиты. Северная часть массива сложена преимущественно гранитогнейсами и их очковыми разностями. В северо-восточной части Чашковской гряды Б.Н. Пермяковым (2000) отмечены линзовидно-полосчатые мигматиты, по составу отвечающие кварцевым монцодиоритам – кварцевым сиенитам, с постепенным переходом, с одной стороны, к порфиробластовым гранитогнейсам, а с другой – к мезократовым плагиогнейсам и гранитизированным амфиболитам вмещающих толщ (рис.3).

Породы второй фазы становления Чашковского массива – лейкократовые и биотитовые гнейсограниты, мелко- и среднезернистые граниты; к этой же фазе относятся тела аплитов и пегматитов. Все эти породы образуют согласные или кососекущие по отношению к сланцеватости

Рис.4. Структура типа «дуплекс», образованная жилой пегматитов по гнейсогранитам первой фазы Чашковского массива (Дешифрирование) Показать крупнее

дайкообразные тела и жилы (рис.4), иногда – извилистые птигматитовые жилы (см. рис.2). Контакты с гранитоидами первой фазы резкие, но лишенные зон закалки и зачастую неровные. В некоторых случаях отмечается эндоконтактовая лейкократизация – следствие выноса железа и магния из приконтактовых зон водным флюидом. Центральные зоны пегматоидных тел часто сложены гранулированным кварцем. Степень разгнейсованности от ранних образований к поздним уменьшается, вплоть до формирования пород с массивной текстурой (показать описание гнейсовидных гранитов).

Возраст Чашковского массива не установлен однозначно. В геологосъемочных отчетах 1980-х гг. он отнесен к ордовику (Юрецкий и др., 1982 г.; Турбанов, 1984). Вместе с тем, определения K-Ar методом для гранитов Чашковского массива дают не древнее 280 млн лет (ранняя пермь). Возможно, массив имеет двухэтапную историю: 1) ранний-средний ордовик – плагио-гранитизация рифейского субстрата, 2) поздний палеозой – калий-натровая гранитизация, появление мобилизатов второй фазы, формирование структуры, близкой к современной, и длительное остывание, обусловившее широкий разброс значений калий-аргонового возраста минералов.

В целом образования Чашковского массива составляют закономерный ряд с последовательным нарастанием интенсивности преобразования метаморфического субстрата – от очковых гнейсов к мобилизатам в форме линз, жил и массивов, постепенно приобретающим облик аллохтонных образований; состав пород при этом приближается к эвтектическому. Мигматит-плутоны формируются в период максимального латерального сжатия и подъема геоизотерм; для них характерно отсутствие ассоциации с основными магматическими породами (Кузнецов, 1964), хотя источник тепла и отчасти флюидов, очевидно, глубинный – мантийный.

Геохимическая характеристика пород Чашковского массива

Рис.5. Петрохимические диаграммы для пород Чашковского массива (данные из работ: Ферштатер и др., 1994; Пермяков, 2000). 1 – вмещающие породы; 2 – гранитоиды 1-й фазы; 3 – гранитоиды 2-й фазы.

По содержаниям петрогенных элементов плутонические породы Чашковского массива достаточно однородны (рис.5) и соответствуют гранитам и лейкогранитам нормальной и повышенной щелочности. На всех петрохимических диаграммах они образуют субизометричное облако, что указывает на отсутствие значимых процессов дифференциации. Об этом же свидетельствует сходство составов первой и второй фаз массива. Часть вмещающих пород по составу близка плутонитам, но в основном для метаморфических образований типичны более низкая щелочность и железистость (см. рис.5).

Амфиболиты и предполагаемая меланосома мигматитов охватывают широкий интервал составов в области средне-основных пород повышенной щелочности. Несмотря на присутствие разностей, по составу переходных к гранитоидам, на многих диаграммах плутониты располагаются в стороне от тренда, образуемого вмещающими метаморфитами (рис.5, а-в), что свидетельствует в пользу гипотезы об аллохимичности процесса гранитизации (привнос калия, вынос магния и т.д.).

Отмечается сравнительно низкая глиноземистость гранитоидов Чашковского массива. Средние значения Al/(K+Na+2Ca) (рис.5-г) ниже 1.1, а для значительной части пород даже ниже единицы, что нетипично для S-гранитоидов. Возможно, на уровне содержаний Al₂O₃ в источнике – породах ильменогорской серии – сказалось участие низкоглиноземистого вулканического (базальтового)

Рис.6. Дискриминационная диаграмма Дж. Пирса (1984) для гранитоидов Чашковского массива.

Рис.7. Биотиты Чашковского массива (Путинцев, Григорьев, 1993). Поля составов: S – S-гранитов, IO – окисленных I-гранитов, IR – восстановленных I-гранитов

материала. С этим согласуются данные по элементам-примесям и составу биотита:

• на диаграммах Дж. Пирса (1984) большая часть точек расположена в поле гранитоидов активных континентальных окраин (рис.6);
• биотиты пород Чашковского массива низкоглиноземистые, и на диаграмме железистость-глиноземистость (Путинцев и Григорьев, 1993) почти все точки расположены в поле I-гранитов (рис.7). Это противоречит общей структуре и геологической позиции массива и иллюстрируют ненадежность выводов, базирующихся только на анализе дискриминационных диаграмм.

Сравнительно высокая железистость биотита гранитоидов (0.7-0.8) указывает на невысокий химический потенциал кислорода в расплаве (в противном случае значительная часть железа связывалась бы в магнетите – Wones, Eugster, 1965). Однако преобладание акцессорного магнетита над ильменитом свидетельствует об обратном. Компромиссное решение предполагает кристаллизацию расплава при активности кислорода на уровне буфера QFM.

Рис.8. Диаграмма в координатах нормативных альбита (ab), кварца (q) и ортоклаза (or) для гранитоидов Чашковского массива. 1 – 1-я фаза, 2 – 2-я фаза, 3 – котектическая линия при PH2O = 1 кбар, 4-5 – положение температурного минимума (4 – в бескальциевой системе при переменном PS = PH2O; 5 – при PS = PH2O = 1 кбар с присутствием в системе кальция в переменных содержаниях)

Оценка глубины становления Чашковского массива по структурным критериям затруднена, и в данном вопросе приходится прибегать к более опосредованным физико-химическим методам:

1. пересчет химического состава пород на нормативные минералы (метод CIPW) и нанесение результатов на диаграмму состояния экспериментально изученной системы Ab-Q-Or (Таттл и Боуэн, 1958; Заманске и др., 1981);
2. эмпирический «амфиболовый геобарометр» – расчет литостатического давления по содержанию алюминия в амфиболе (Джонсон и Резерфорд, 1989);

Применение третьего метода, предполагающего определение температуры по гранат-биотитовым термометрам и последующую оценку давления по экспериментальной кривой водонасыщенного солидуса, в данном случае оказалось невозможным по причине отсутствия данных о зональности минералов при вероятном переуравновешивании составов граната и биотита на ретроградной стадии (оценки температур не превышают 500°С).

Давление воды при расчетах было принято равным литостатическому, поскольку в массиве широко распространены пегматоидные тела, указывающие на присутствие свободной флюидной фазы. На диаграмме Ab-Q-Or, с поправкой на присутствие 5% анортитового компо-нента, большая часть точек гранитоидов располагается вблизи эвтектической точки при 5 кбар (рис.8), что соответствует глубине 15 16 км. По составу амфиболов (данные о составе минералов взяты из монографии Г.Б. Ферштатера и др., 1994) давление оценивается в 6-6.5 кбар (18-20 км). Таким образом, Чашковский массив формировался в нижних горизонтах верхней коры на глубине от 15 до 20 км, что вполне типично для синколлизионных мигматит-плутонов.


Перейти к карте объектов