Научная школа Склярова Е.В.

«ПЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ ТЕКТОНИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ ДРЕВНИХ КРАТОНОВ И СКЛАДЧАТЫХ ОБЛАСТЕЙ»

Научная школа члена-корреспондента РАН, доктора, профессора Е.В. Склярова была образована в 2000 г. В работы научной школы на протяжении более 10 лет ее существования было вовлечено более 50 известных и молодых ученых из научных центров Иркутска, Новосибирска, Москвы, Якутска, Улан-Удэ.

Основная цель фундаментальных научных исследований, выполняемых участниками научной школы под руководством Е.В. Склярова, – выявление принципиальных этапов эволюции южной части Сибирского кратона и Центрально-Азиатского складчатого пояса (ЦАСП) путем изучения и изотопного датирования индикаторных магматических и метаморфических комплексов горных пород (грант РФФИ 00-15-98576, НШ-768.2003.5. Петрология индикаторной тектонической эволюции складчатых и перикратонных областей; НШ-7417.2006.5, НШ-3082.2008.5. Петрология индикаторной тектонической эволюции древних кратонов и складчатых областей).

Несмотря на значительные различия в истории становления и стилях тектонической эволюции двух вышерассмотренных ключевых геологических структур (Сибирский кратон и ЦАСП), процессы, протекающие в их пределах и в зоне перехода от кратона к складчатой области до настоящего времени, ключевым образом определяют развитие огромного по своим масштабам сектора Северной Евразии. Однако, несмотря на продолжительное интенсивное изучение геологии Сибирского кратона и ЦАСП, в истории геологического развития этих структур остается множество нерешенных вопросов. Эти вопросы касаются не только более качественного и корректного выделения основных этапов эволюции кратона и складчатой области, но и заполнения имеющихся пробелов в истории их развития, т.е. интервалов, охватывающих периоды времени между ранее выделенными рубежами проявления в пределах кратона и ЦАСП основных тектоно-магматических событий. Важную роль в решении вышерассмотренных задач имеет изучение индикаторных геологических комплексов, в том числе петрологических комплексов-индикаторов тектонической эволюции, а именно магматических и метаморфических комплексов, что позволит с большой долей надежности реконструировать разнообразные тектонические процессы, сыгравшие важную роль в формировании структуры кратона и ЦАСП.

Научные исследования в рамках школы сосредоточены на следующих основных направлениях:

• Изучение особенностей становления структуры и тектонической эволюции южной краевой части Сибирского кратона. Объектами исследований по данному направлению являются следующие комплексы – индикаторы геодинамических режимов: син- и постколлизионные магматические и высокотемпературные метаморфические комплексы, участвующие в строении древних супертеррейнов как индикаторы аккреционно-коллизионных событий становления неоархейской и палеопротерозойской террейновой структуры кратона; раннедокембрийские офиолиты и островодужные комплексы, отражающие эволюцию древнейших океанических бассейнов, реликты которых представлены в краевых областях кратона; синколлизионные магматические и высокотемпературные метаморфические комплексы как индикаторы аккреционно-коллизионных событий, приведших к формированию единой структуры Сибирского кратона; постколлизионные гранитоидные комплексы, дайки основного состава как свидетельства постколлизионного внутриплитного растяжения и преобразования палеопротерозойской континентальной коры.
• Расшифровка истории развития позднедокембрийских океанических бассейнов и орогенных структур на стадии раскрытия Палеоазиатского океана. Объектами исследований по данному направлению являются следующие комплексы – индикаторы геодинамических обстановок: рои даек основного состава как индикаторы рифтогенных процессов, отражающие начальные стадии распада суперконтинента Родиния; вулканогенно-осадочные образования – индикаторы развитых рифтогенных процессов в литосфере кратона; шельфовые отложения пассивных окраин как свидетельства раскрытия новых океанических бассейнов (Палеоазиатского океана); офиолиты и островодужные комплексы – индикаторы тектонических режимов, протекающих в пределах развитых океанических бассейнов; магматические и метаморфические комплексы, осадочные отложения форландовых бассейнов – индикаторы коллизионных событий, характерных для завершающих этапов эволюции бассейнов.
• Исследование фрагментов океанических бассейнов и орогенных структур, отвечающих стадии зрелого развития и закрытия Палеоазиатского океана и его трансформации в Центрально-Азиатский складчатый пояс. В качестве объектов исследований по данному направлению выступают следующие комплексы – индикаторы геодинамических обстановок: дифференцированные серии, характерные для развитых островодужных систем и задуговых бассейнов (BABB, ABABB), базальты океанических плато и островов (OPB, OIB); индикаторы субдукционных событий (метаморфические комплексы HP/LP типа); комплексы – индикаторы аккреционно-коллизионных и постколлизионных событий (син- и постколлизионные базит-ультрабазитовые комплексы, син- и постколлизионные гранитоидные комплексы, высокотемпературные метаморфические комплексы; магматизм “slab window”, синплутонические минглинг-дайки как индикаторы корово-мантийного взаимодействия; комплексы метаморфических ядер).

Для магматических комплексов – индикаторов геодинамических режимов производится оценка составов их родоначальных расплавов, физико-химических условий становления, изотопно-геохимических особенностей субстратов. Для метаморфических комплексов проводится реконструкция РТt трендов и оценка природы протолита. Для оценки роли плейт- и плюмтектонических факторов в эволюции Центрально-Азиатского складчатого пояса особое внимание уделяется изучению полихронных гранитоидных батолитов. Отдельное внимание в рамках школы уделяется определению возраста индикаторных магматических и метаморфических комплексов, с целью надежного датирования основных тектоно-магматических событий в истории становления и развития Сибирского кратона и Центрально-Азиатского складчатого пояса.

К ряду основных достижений научной школы Е.В. Склярова, полученных за последние 5 лет, могут быть отнесены следующие результаты:

• В Юго-Западном Забайкалье и Северной Монголии выделен и изучен пояс комплексов метаморфических ядер кордильерского типа. Установлено широкое развитие процессов сдвигового течения в пологих зонах, окаймляющих гранитогнейсовые валы Забайкалья. Построены геолого-геофизические модели для Яблонового, Заганского, Безымянного и Цаган-Олуевского комплексов. Проведены детальные структурные и геохронологические исследования Бутулийн-Нурского и Заганского комплексов метаморфических ядер. На основании проведенного датирования обоснован раннемеловой возраст процессов внутриконтинентального растяжения. Геологические и геохронологические данные позволили предположить, что комплексы метаморфических ядер в пределах Северной Монголии и Юго-Западного Забайкалья были сформированы в результате крупномасштабного растяжения в континентальной коре, которая была утолщена в ходе предшествующих их образованию событий. В качестве событий, вызвавших аномальное утолщение коры, предполагаются: 1) известково-щелочной магматизм в обстановке активной континентальной окраины андского типа, 2) широко распространенные в регионе коллизионные и постколлизионные надвиги, возникшие после закрытия Монголо-Охотского океана, 3) щелочной магматизм на стадии эволюции Монголо-Охотского орогена.
• В структурах южного фланга Сибирского кратона выделены и исследованы комплексы – индикаторы процессов эволюции трех докембрийских суперконтинентов: Арктики, Пангеи-I и Родинии. Установлено, что индикаторами становления суперконтинента Арктика являются метаультрабазиты Сарамтинского массива, претерпевшие высокобарический метаморфизм на рубеже 2,8–2,7 млрд лет, а также верхнеархейские гранулиты и коллизионные граниты китойского комплекса. Обосновано, что индикаторами амальгамации Пангеи-I в Южной Сибири являются верхнепротерозойские эклогиты Булунского блока, гранулиты с возрастом 1,90–1,88 млрд лет и коллизионные гранитоиды чуйского, кутимского и кочериковского комплексов. Финальные стадии формирования Пангеи-I отмечены внедрением постколлизионных гранитоидов саянского, приморского, шумихинского и таракского комплексов. Комплексы – индикаторы рифтогенного распада неопротерозойского суперконтинента Родиния представлены неопротерозойскими дайковыми роями. Эти комплексы в последующем стали объектами специализированных всероссийских и международных геологических экскурсий.
• Расшифрованы основные черты эволюции Сибирского кратона на интервале времени от палеопротерозоя до начала фанерозоя. На основе синтеза новых и ранее опубликованных данных сделаны следующие выводы: 1) Сибирский кратон был образован в интервале времени 2,1–1,8 млрд лет путем коллизии и аккреции различных архейских и раннепротерозойских террейнов; 2) в мезопротерозое на территории Сибирского кратона имели место слабовыраженные процессы внутриконтинентального растяжения, близкие по масштабам и времени проявления аналогичным процессам, проявившимся в северных областях Лаврентии; 3) юго-восточная часть Сибирского кратона (Учуро-Майский район) и его западная граница (Енисейский блок) были открыты в сторону океана с раннего мезопротерозоя. Доказательства наличия мезопротерозойской пассивной окраины на юге Сибирского кратона отсутствуют; 4) начало формирования пассивной окраины на юге Сибирского кратона пришлось на неопротерозой и могло быть вызвано распадом Родинии и заложением Палеоазиатского океана. Отражением рифтинга, проявившегося на начальных стадиях этого процесса, могут быть многочисленные дайковые рои юга Сибирского кратона и близкоодновозрастные им дайковые комплексы Северной Лаврентии (Франклин).
• При исследовании Cr-V содержащих метаморфических пород Прибайкалья открыта серия новых минералов (утверждены национальной и международной комиссиями по новым минералам), четыре из которых относятся к породообразующим:
  • наталиит из группы пироксенов (выявлены изоморфные ряды наталиит-космохлор и космохлор-лиопсид);
  • калининит-флоренсовит – минералы из группы тиошпинелей, единственный природный минерал из которой (добреелит) был обнаружен только в метеоритах;
  • магнезиокулсонит из группы шпинелей (выявлен изоморфный ряд магнезиохромит-магнезиокулсонит);
  • ванадиодравит из группы турмалина (выявлена полная изоморфная серия дравит-хромдравит-ванадиодравит);
  • хромфиллит из группы диоктаэдрических слюд.
• Впервые в метаосадочных породах обнаружена серия метеоритогенных минералов:
  • изоморфная серия эсколаит-карелианит;
  • космохлор и полная изоморфная серия космохлор-наталиит;
  • разновидность шпинелидов, представляющая собой твердый раствор магнетита, кулсонита и хромита (Fe(Cr,V,Fe)2O4). Ранее подобная шпинель была известна только в составе метеорита Алленде в полиминеральных, богатых тугоплавкими металлами (платиноидами) включениях – фремдлингах, сформировавшихся еще в протосолнечной небуле.

Открыта уникальная серия неизвестных минеральных фаз – сложных Ti-Cr-V и Ba-Ti-Cr-V оксидов. Один из таких минералов из группы дербилита – батисивит (V8Ti6[Ba(Si2O)]O28) – утвержден комиссией по новым минералам. Расшифрована структура редкого минерала шрейерита.

• Рассмотрены основные механизмы экспонирования метаморфических комплексов на поверхности (эксгумации), к которым относятся: а) тектоническая транспортировка в результате возвратного потока в аккреционном клине, обдукции и экструзивной тектоники; б) тектоническая денудация (тектоническое удаление перекрывающих комплексов) в процессе крупноамплитудного растяжения; в) диапиризм (всплывание низкоплотного материала нижней коры или субдуцируемого материала верхней коры).
• На основании корреляции магматических, метаморфических и деформационных событий предложена модель эволюции Ольхонской коллизионной системы Центрально-Азиатского складчатого пояса, обосновывающая последовательность и взаимосвязь разных глубинных процессов. Наиболее ранние события, отраженные во внедрении габброидов и сиенитов, а также гранулитовом метаморфизме, отвечают возрасту около 500 млн лет и сопровождались покровным и сдвиговым тектогенезом. В других аллохтонных пластинах интенсивно проявлен купольный тектогенез, связанный с ремобилизацией древней континентальной коры в коллизионных ситуациях раннего палеозоя, но и эти пластины охвачены интенсивными сдвиговыми деформациями, отражающими последовательные этапы их включения в коллизионные процессы. Здесь максимально проявлены высокотемпературный метаморфизм и гранитообразование, пик возрастных значений которых отвечает 460–470 млн лет. В едином коллизионном коллаже оказались тектонически совмещенными не только разные по составу фрагменты коры, но и различные по возрасту и стилю деформаций компоненты различных геодинамических систем. На примере Ольхонской коллизионной системы обосновано, что одновременно с процессами коллизии в глубинах коры начинают действовать противоположные механизмы – коллапса (развала, распада) мощной, но гравитационно неустойчивой коллизионной системы. Свидетельством этого процесса является взаимодействие мантийных магм основного состава и коровых – гранитоидного состава, зафиксированное в комбинированных дайках Ольхонской коллизионной системы. Вовлечение даек в процессы складчатости определяет синскладчатый и синметаморфический характер внедрения магм. Их тектоническая позиция контролируется проявлениями сдвигового тектогенеза.
• Установлены закономерности пространственно-временной эволюции раннепалеозойского гранитоидного магматизма Алтае-Саянской складчатой области. Обосновано, что крупномасштабный всплеск гранитоидного магматизма в раннекаледонских структурах Центральной Азии приходится на поздний кембрий – ордовик. Проведенный анализ позволил установить, что формирование раннепалеозойских гранитоидных батолитов Центральной Азии происходило при одновременном воздействии двух геодинамических факторов: плейт-тектонического (аккреция террейнов в супертеррейны различного генезиса с последующим их причленением к Сибирскому континенту) и плюм-тектонического (горячая точка, расположенная вблизи Сибирского кратона, над которой прошли и испытали мощное мантийно-коровое взаимодействие с формированием крупных объемов гранитоидных магм супертеррейны).
• Проведен анализ характера распространения, химического состава и особенностей ассоциирующих образований для высокобарических комплексов северной части Центрально-Азиатского складчатого пояса. Глаукофановые сланцы входят в состав субдукционно-аккреционных комплексов, где они встречаются в виде отдельных тектонических пластин, чешуй, линз либо в виде экзотических блоков в меланже. Обычной является и ассоциация с офиолитами, причем зачастую сами глаукофановые сланцы представляют собой метаморфизованные члены офиолитовых разрезов. Наряду с офиолитами, характерным компонентом высокобарических поясов являются щелочные базальты океанических островов, детально рассмотренные для комплексов Уймонской зоны Горного Алтая и Чарской зоны Восточного Казахстана. Это свидетельствует об активности плюмового магматизма в раннепалеозойской эволюции Палеоазиатского океана. Предполагается последовательное закрытие отдельных участков Палеоазиатского океана, фиксируемое сутурами с участием высокобарических пород.
• Важнейшим результатом работы научной школы стало издание в рамках Программы “Интеграция высшей школы и академической науки” цикла учебных пособий для вузов России, содержащих современные данные по геологии, минералогии, петрологии, геохимии и структурному анализу (Интерпретация геохимических данных / Е.В. Скляров, Д.П. Гладкочуб, Т.В. Донская и др. М.: Интермет-инжиниринг, 2001; Метаморфизм и тектоника / Е.В. Скляров, Д.П. Гладкочуб, Т.В. Донская и др.. М.: Интермет-инжиниринг, 2001; Минералогия Восточной Сибири на пороге XXI века (новые и редкие минералы) /А.А. Конев, Л.З. Резницкий, Г.Д. Феоктистов и др., М.: Интермет-инжиниринг, 2001; Методы структурного анализа полиметаморфических комплексов / А.И. Мельников, Е.П. Васильев, Л.З. Резницкий и др. М.: Интермет-инжиниринг, 2001; Типохимизм породообразующих минералов / В.А. Буланов, А.И. Сизых, Л.З. Резницкий. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2000; Минералого-петрографические пересчеты на ЭВМ / В.А. Буланов, А.И. Сизых, Л.З. Резницкий. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2000).

Все учебные пособия подготовлены с учетом современного мирового уровня геологической науки и специально адаптированы для широкого круга не только преподавателей и студентов геологических специальностей вузов, но и аспирантов и молодых ученых, работающих в отраслевых организациях и академических институтах геологического профиля. Одно из учебных пособий переведено на монгольский язык и используется для обучения студентов в вузах соответствующего профиля Монголии.