ПЕТРОЛОГИЯ, 2004, том 12, № 6, с. 609-631
УДК 552.48 + 551.71(470.22)
АРХЕЙСКИЕ ЭКЛОГИТЫ БЕЛОМОРСКОГО ПОДВИЖНОГО ПОЯСА,
БАЛТИЙСКИЙ ЩИТ
© 2004 г. О. И. Володичев*, А. И. Слабунов*, Е. В. Бибикова**, А. Н. Конилов***, Т. И. Кузенко*
* Институт геологии Карельского научного центра РАН 185610 Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11, Россия; e-mail: volod@krc.karelia.ru ** Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 117925 Москва, ГСП-1, ул. Косыгина, 19, Россия; e-mail: bibikova@geokhi.ru *** Геологический институт РАН 109017 Москва, Пыжевский пер., 7, Россия; e-mail: konilov@geo.tv-sign.ru Поступила в редакцию 19.03.2003 г.
В Беломорском подвижном поясе Балтийского щита (район села Гридино, Карелия) установлены эклогиты архейского (2720.7 ± 8 млн. лет) и протерозойского (2416.1 ± 1.3 млн. лет) возрастов. Настоящая статья содержит характеристику уникальных архейских эклогитов. Эклогиты и образовавшиеся по ним при ретроградном метаморфизме симплектитовые апоэклогиты являются компонентами сложного полигенного хаотического комплекса, который рассматривается как интенсивно мигматизированные породы зоны тектонического меланжа. Эклогитсодержащий комплекс сечется дайками габбро-норитов с возрастом 2.43-2.44 млрд. лет, небольшими интрузиями и жилами плаги-огранитов, для которых на о-ве Столбиха изотопным U-Pb методом по цирконам был определен возраст 2701.3 ± 8.1 млн. лет. В цирконах непосредственно из симплектитовых апоэклогитов о-ва Столбиха U-Pb методом с помощью ионного микрозонда NORDSIM был определен архейский возраст 2720.7 ± 8 млн. лет. Установлено, что эклогиты по петрогеохимическим характеристикам сопоставимы с метабазальтами (амфиболитами) офиолитоподобного комплекса Центрально-Беломорской мафической зоны. Приведены результаты детального геолого-петрографического и минералогического изучения, определены P-T условия метаморфизма эклогитов на проградном и ретроградном этапах их эволюции. Показано, что условия образования эклогитов при проградном развитии (P = 14.0-17.5 кбар, T = 740-865°C) соответствуют обстановке, в которой могли проявляться процессы "теплой" субдукции, а тренд полистадийной субизотермической декомпрессии при ретроградном метаморфизме со снижением давления от 14.0 до 6.5 кбар при T = 770-650°C отражает процесс последовательной эксгумации эклогитов.
Проблема эклогитов, как и высокобарических (HP) и ультравысокобарических (UHP) пород в целом, вызывает у геологов постоянный интерес, значительно возросший в последний период в связи с развитием тектоники плит (Godard, 2001). В соответствии с этой концепцией образование эклогитов в фанерозойских орогенических поясах связывается с субдукцией коровых пород и последующей эксгумацией ее фрагментов в ходе развития аккреционных и коллизионных процессов. В качестве одного из ограничений проявления тектоники плит в архее обычно используется отсутствие в геологических комплексах этого возраста эклогитов, как одного из основных индикаторов глубокой субдукции. Считается (Green, 1975; Baer, 1977 и др.), что в архее из-за высокого геотермического градиента и сравнительно тонкой земной коры эклогиты не могли образоваться, и только в позднем протерозое (около 1000 млн. лет назад) в литосфере возникли условия, необходимые для формирования этих пород.
В литературе известны очень редкие случаи упоминания предположительно архейских эклогитов - в Шотландии, в местности Гленелг (Alderman, 1936), и в Канаде, в тектонической зоне Сноубёрд (Percival, 1994). Однако их древний возраст не был подтвержден изотопными методами, более того, современные геолого-геохронологические исследования в комплексе Краманитуар - одном из сегментов тектонической зоны Сноубёрд (Sanborn-Barrie et al., 2001) показали, что субсинхронные процессы габбро-анортозитового магматизма, деформаций и HP-метаморфизма связаны с пале-опротерозойской (~1.9 млрд. лет) реактивизацией архейской структуры, а пик метаморфизма экло-гитовой фации в породах Гленелг-Аттадейльско-го выступа по данным Sm-Nd изотопии (~1.08 млрд. лет) коррелируется с Гренвилльской орогенией (Storey et al., 2003).
Вместе с тем в Беломорском подвижном поясе (БПП) выделяется 3 периода проявления высокобарического метаморфизма: позднеархейский
24° 36°
0
30 км
J_I
Рис. 1. Схема геологического строения Северной Карелии.
1 - раннепротерозойские (2.5-1.92 млрд. лет) супракрустальные образования; 2 - позднеархейские (2.9-2.82; 2.82.78 млрд. лет) зеленокаменные комплексы; 3 - "глиноземистые" гнейсы; 4 - позднеархейские (2.88-2.85 млрд. лет) амфиболиты и ультрабазиты Центрально-Беломорской мафической зоны; 5 - интенсивно мигматизированная зона тектонического меланжа района села Гридино, содержащая фрагменты измененных эклогитов (ГЗ); 6 - разгнейсо-ванные гранитоиды и мигматиты БПП (2.9-2.7 млрд. лет); 7 - гранитоиды Карельского кратона (3.2-2.7 млрд. лет); 8 - предполагаемые надвиги.
На врезке показаны главные структуры восточной части Балтийского щита и местоположение рассматриваемой территории: М - Мурманский кратон; К - Центрально-Кольский домен; Л - Лапландский гранулитовый пояс; БПП - Беломорский подвижный пояс; КК - Карельский кратон; С - свекофенниды; Кл - каледониды.
(>2.7 млрд. лет), раннепротерозойский (~2.45 млрд. лет) и раннепротерозойский-свеко-феннский (1.9-1.8 млрд. лет) (Володичев, 1990). В районе села Гридино (рис. 1) были установлены эклогиты, а также эклогитоподобные, в том числе кианитсодержащие, породы (симплектитовые апоэклогиты) двух возрастных генераций - позд-неархейской и раннепротерозойской (Володичев, 1977, 1990, 1997). В настоящей статье приведены геолого-петрологическая характеристика и результаты изотопного датирования архейских эклогитов. Судя по всему, это первая в мире досто-
верная находка таких пород в позднеархейских метаморфических комплексах.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ
Эклогиты и продукты их интенсивного ретроградного преобразования являются компонентами сложного полигенного хаотического комплекса. Этот комплекс формирует линейную структуру северо-западного простирания, прослеживающуюся в прибрежной полосе и на о-вах Белого моря от губы Великой на северо-западе до о-вов Ивановы луды на юго-востоке при ширине 6-7 км (рис. 1) и
резко выделяющуюся среди распространенных к северо-востоку тоналитовых гнейсов и гетерогенного комплекса амфиболитов, тоналитовых и глиноземистых гнейсов на юго-западе, хотя характер взаимоотношения между ними остается недостаточно определенным. По составу и особенностям соотношения компонентов описываемый комплекс сопоставим с полем мигматитов агматитового типа, в котором мигматизирующая гранитоидная масса выполняет и трассирует сформировавшуюся ранее зону тектонического меланжа.
Жильная часть мигматитовой составляющей этого комплекса имеет инъекционно-магматиче-скую природу и представлена разнейсованными гранитоидами, состав которых отвечает тонали-там, плагиогранитам, реже кварцевым диоритам. Неоднократные структурно-метаморфические преобразования превратили гранитоиды в гнейсы, преимущественно биотит-амфиболовые, часто содержащие гранат, иногда клинопироксен. Среди реликтовых массивных разновидностей характерным является присутствие коронарных гломеробластов, сложенных гранатом, клинопи-роксеном, амфиболом и биотитом, очевидно образовавшимися по ортопироксену. Эти косвенные признаки, а также находки в гранитоидах о-ва 1-й Кокков реликтового ортопироксена указывают на вероятную эндербитовую природу жильного материала мигматитов.
Другая составляющая хаотического комплекса представлена неравномерно распределенными среди гнейсогранитоидов многочисленными обломками округлой, реже линзовидной формы, их размер варьирует от первых десятков сантиметров в поперечнике до первых десятков метров. Сложены они породами разного состава, разной генетической природы, формационной принадлежности и разного возраста, сформировавшимися на разных глубинных уровнях. Часть обломков сложена в различной степени преобразованными эклогитами.
Количество обломков хаотического комплекса варьирует в широких пределах, в среднем составляя 25-30% общего объема пород. Состав обломков разнообразен, но резко преобладают породы основного состава, представленные в различной степени преобразованными эклогита-ми, а также амфиболитами - гранатовыми, гра-нат-клинопироксеновыми и полевошпатовыми -и метаморфизованными габброидами различного состава, разной формационной принадлежности (толеитовой и ферротолеитовой серий) и разного возраста. Эклогиты сохранились в виде реликтов среди гранат-клинопироксен-плагиоклазовых с амфиболом и кварцем пород. Последние имеют диабластическую структуру с симплектитовыми срастаниями клинопироксена и плагиоклаза, что
свидетельствует об их образовании по эклогитам за счет наложенных декомпрессионных преобразований. В дальнейшем симплектитовые апоэк-
логиты1 преобразуются в четко полосчатые гра-нат-клинопироксеновые и гранатовые амфиболиты, а в ряде случаев в полевошпатовые с псевдоморфозами плагиоклаза по гранату. Такой характер преобразования эклогитов, однако, не означает, что все распространенные в обломках амфиболиты являются их производными. Кроме преобладающих метабазитов в обломках присутствуют метаультрамафиты. На о-ве Воротная луда отмечается эклогитизация пироксенитов, вероятно, не в изохимических условиях. Весьма характерными компонентами обломков являются цоизитовые и полосчатые амфибол-цоизитовые бластолиты. Первые в основном состоят из белого или фисташково-зеленого цоизита с небольшим количеством кварца, основного плагиоклаза, карбоната и вторичного эпидота. В амфибол-цоизитовых породах, кроме того, присутствует амфибол, иногда более поздний гранат. В качестве редких находок в обломках фиксируются гнейсы, в том числе глиноземистые - кианит-гранат-биотитовые (мыс Кирбей), а также амфиболсо-держащие (псевдоморфозы по оливину?) кальци-фиры (село Гридино).
Породы эти в домигматитовый период претерпели структурные преобразования различной степени. В одних случаях они сохранили массивную структуру, в других, включая и эклогиты, интенсивно деформированы
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.