ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2007, том 416, № 3, с. 370-373
ГЕОХИМИЯ
УДК 550.93:551.71(470.21)
ЭТАПЫ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ АРХЕЙСКОГО ЭНДЕРБИТ-ГРАНУЛИТОВОГО КОМПЛЕКСА РАЙОНА ПУЛОЗЕРО-ПОЛНЕК-ТУНДРА ЦЕНТРАЛЬНО-КОЛЬСКОГО БЛОКА
© 2007 г. Л. С. Петровская, академик Ф. П. Митрофанов, Т. Б. Баянова, П. А. Серов
Поступило 04.05.2007 г.
Геологические исследования гранулито-гней-совых комплексов Центрально-Кольского блока имеют длительную историю [1-5 и др.]. Тем не менее до настоящего времени многие вопросы в сложной эволюции их становления остаются дискуссионными. К числу таких вопросов относятся возраст и природа протолитов, этапы проявления и закономерности пространственно-временного развития магматических и метаморфических процессов.
Предметом данной работы является характеристика возраста, длительности и условий формирования архейского гетерогенного эндербит-грану-литового комплекса района Пулозеро - Полнек-Тундра, расположенного в центральной части Центрально-Кольского блока (ЦКБ). В пределах этого района развиты различные по своему происхождению и вещественному составу породы, которые могут рассматриваться в качестве реперных геологических образований для реконструкции истории геологического развития района (рис. 1).
Метаморфические образования представлены мигматизированными гранулитами и гнейсами кольской серии, испытавшими региональный метаморфизм в условиях гранулитовой и амфиболи-товой фаций. Интрузивные образования включают в себя эндербиты, амфибол-биотитовые тона-литы, а также различные по составу жильные образования. Становление эндербитового массива происходило после гранулитового метаморфизма вмещающих его пород кольской серии, что подтверждается секущими контактами между эндер-битами и гранулито-гнейсами. Амфибол-биотитовые тоналиты слагают отдельные участки в массиве эндербитов. Границы между эндербитами и тоналитами нечеткие, наблюдаются постепенные переходы. Синметаморфические жильные гра-нат-силлиманитсодержащие микроклин-плагио-клазовые граниты секут мигматитовую полосча-
Геологический институт Кольского научного центра Российской Академии наук, Апатиты Мурманской области
тость гнейсов кольской серии. Самыми поздними образованиями являются жильные лейкогранит-аплиты, секущие все выше перечисленные разновидности пород.
В породах кольской серии установлены два этапа минералообразования, соответствующие двум этапам регионального метаморфизма, проявленным в метаморфическом комплексе района Пулозеро - Полнек-Тундра.
Первый этап регионального метаморфизма в кольской серии фиксируется образованием раннего субгранулитового минерального парагенезиса* Grt55-69 + Bt25-32 (красно-коричневый) ± Sil + + Pl23-29 ± Kfsp + Qtz и оценивается по [6, 7] в T = = 700-800°С и P = 5.5-7.3 кбар. Присутствие биотита в данной ассоциации можно объяснить особенностями его составов (повышенная магнезиаль-ность и сильное обогащение титаном до 5 мас. %), которые могут быть устойчивыми в очень широком диапазоне высоких температур. Время субгранулитового метаморфизма продатировано U-Pb методом по цирконам в T1 = 2724 ± 49 млн. лет (рис. 2а).
Второй этап регионального метаморфизма в гнейсах кольской серии (наложенная стадия) с U-Pb-возрастом по цирконам равным T4 = 2568 ± ± 10 млн. лет (рис. 2а), характеризуется регрессивными преобразованиями в условиях амфибо-литовой фации. В гнейсах кольской серии наряду с развитием по гранату кордиерит-кварцевых симплектитов наблюдается развитие кордиерита между гранатом и силлиманитом с кварцем. Же-лезистость граната увеличивается, а магнезиаль-ность уменьшается. Наложенный метаморфизм амфиболитовой фации характеризуется образованием позднего минерального парагенезиса: Grt75-80 + Bt38-42 (светло-зеленый) ± Sil(фибролит)
±
* В работе приняты обозначения: Grt - гранат, Crd - корди-ерит, Bt - биотит, Sil силлиманит, Opx - ортопироксен, Cpx - клинопироксен, Cum - куммингтонит, Hbl - роговая обманка, Pl - плагиоклаз, Kfsp - калиевый полевой шпат, Qtz - кварц; нижний индекс у минералов показывает желе-зистость для Grt, Crd, Bt, Opx, Cum, Hbl и процентное содержание анортитового компонента для Pl.
Рис. 1. Схематическая геологическая карта района Пулозеро - Полнек-Тундра (составлена по данным С.А. Дюкова; В.В. Балаганского, М.Н. Богдановой и личным наблюдениям Л.С. Петровской и М.Н. Петровского). Положение участка работ на карте-врезке Кольского полуострова отмечено черным прямоугольником. 1 - четвертичные отложения; 2 - габбро; 3 - эндербиты; 4-6 - гнейсы кольской серии: 4 - умереннокальциевые гранат-силлиманит-биоти-товые; 5 - умереннокальциевые гранат-биотитовые; 6 - высококальциевые гранат-биотитовые и биотитовые; 7 - элементы залегания гнейсовидности; 8 - геологические границы (а) разломы (б); 9 - места отбора проб на изотопное датирование.
206рь/238и
207рь/235и
Рис. 2. Изотопные и-РЬ-диаграммы с конкордией по цирконам: а - для гранулитов и гнейсов кольской серии (7\ и Т4); б - для эндербитов (72), для амфибол-биотитовых тоналитов (Т3 и Т4); в - для жильных гранат-силлиманитсодержащих микроклин-плагиоклазовых гранитов (Т4), для жильных лейкогранит-аплитов (Тб). Химическое выделение РЬ и и проведено по методике [8], все ошибки даны на уровне 2а. Расчеты координат точек и параметров изохрон проведены по [9, 10], использовались общепринятые константы распада [11].
± С^13_17 + Р122-24 + Qtz ± Kfsp. Условия наложенной стадии метаморфизма оцениваются [6, 7] в Т = 580-640°С и Р = 4.0-6.0 кбар.
Между двумя этапами регионального метаморфизма, зафиксированными в метаморфическом
комплексе, происходило становление крупного массива эндербитов с и-РЬ-возрастом по цирконам, равным Т2 = 2656 ± 10 млн. лет (рис. 26), и метаморфизм эндербитов с образованием амфибол-биотитовых тоналитов, возраст которых оцени-
372
ПЕТРОВСКАЯ и др.
143Nd/144Nd
2544 ± 13 млн. лет 2505 ± 74 млн. лет
ENdCT) = -2.7 ± 0.1 / П-107 ENdCO = -2.7 ± 0.4
CKBO = 0.66 / гранат CKBO = 2.3 П-119
T5 / T6 У гранат
.лП-107 порода (а) (б)
А- П-107 плагиоклаз yi П-119 биотит
П-119 порода
147Sm/144Nd
Рис. 3. Изотопные Sm-Nd-изохроны: а - гнейсы кольской серии; б - жильные гранат-силлиманитсодержа-щие микроклин-плагиоклазовые граниты, секущие гнейсы кольской серии. Изотопные исследования выполнены на семиканальном масс-спектрометре "Finmgan-MAT-262" (RPG) в статическом режиме. Расчеты параметров изохрон проводились по программе [10], использовались общепринятые константы распада [11], все ошибки даны на уровне 2о.
вается U-Pb-методом по цирконам в интервале T3 = 2640-2635 млн. лет (рис. 26).
Термодинамические условия кристаллизации магматической ассоциации Opx42-45 ± Cpx30-35 + + Bt41-44 (красно-коричневый) + Pl27-33 + Qtz, установленной в эндербитах, оцениваются [12] в T = = 700-800°С и P(HO) = 2.0-4.0 кбар. Метаморфизм
эндербитов проявился в гидратации пироксенов и в замещении их биотитом и амфиболом с образованием минерального парагенезиса Cum39-40 ± Hbl40 + + Bt40-41(буро-зеленый) + Pl32-39 + Qtz. Развитие куммингтонита свидетельствует о P-T-условиях амфиболитовой фации андалузит-силлиманито-вого типа метаморфизма [13, 14].
Жильные гранат-силлиманитсодержащие мик-роклин-плагиоклазовые граниты, секущие глиноземистые гнейсы кольской серии, были образова-
ны в ультраметаморфическую стадию амфиболитовой фации и характеризуются наличием минерального парагенезиса: Bt36 (бурый) + Pl22-25 + + Kfs + Qtz ± (Grt56-69 + Sil). Температура кристаллизации гранитов оценивается [12] в T = 690°С, а значения давлений воды составляют P(HjO) = 2.6 кбар.
Возраст формирования этих гранитов датируется U-Pb-методом по цирконам в T4 = 2550 ± 16 млн. лет (рис. 2е), что близко по времени проявления наложенного метаморфизма амфиболитовой фации в гнейсах кольской серии (T4 = 2568 ± 10 млн. лет) и более позднего этапа метаморфизма амфиболитовой фации в амфибол-биотитовых тоналитах (T4 = 2575 ± 20 млн. лет).
Регрессивный этап низкотемпературной амфиболитовой фации метаморфизма в гнейсах кольской серии, фиксируемый по изменению краевых частей гранатов поздней генерации, характеризуется термодинамическими параметрами в 500-600°С и 2.2-5.3 кбар [6, 7] и Sm-Nd-возрастом, равным T5 = 2544 ±13 млн. лет по минеральной изохроне гранат-плагиоклаз-порода (рис. 3 а).
Жильные лейкогранит-аплиты с U-Pb-возрас-том по цирконам в T6 = 2497 ± 15 млн. лет (рис. 2в), секущие гнейсы кольской серии, эндербиты и то-налиты, характеризуют собой верхнюю возрастную границу складчатых деформаций и метаморфизма в данном районе. Минеральная ассоциация представлена Bt36(буро-зеленый) + Kfs + Pl13 + Qtz, температура кристаллизации гранитов оценивается [12] оценивается в T = 690°С, а значения давлений воды составляют P(H O) = 3.6 кбар.
Изотопные исследования минеральных фаз жильных гранат-силлиманитсодержащих микро-клин-плагиоклазовых гранитов свидетельствуют о закрытии в них Sm-Nd-изотопных систем около T6 = 2.50 млрд. лет назад (рис. 36). Закрытие Rb-Sr изотопных систем, установленное по минераль-
87Sr/86Sr
1811 ± 20 млн. лет 1827 ± 25 млн. лет 2485 ± 130 млн. лет
ISl = 0.72918 ± 34 S = 0.73131 ± 30 ISl = 0.70558 ± 43 .Л
CKBO = 0.15 CKBO = 0.44 П-119 CKBO = 0.65
Т7 / П-137 биотит Т7 биотит Т 6 /П-136-1 jf роговая ут обманка П-136-1 порода
П-137 порода (а) П-119 прода (б) П-136-1 / куммингтонит (,)
" П-137 плагиоклаз П-119 плагиоклаз
87Rb/86Sr
Рис. 4. Изотопные Rb-Sr-изоxроны для пород и минералов: а - гнейсы кольской серии; б - жильные гранат-силлима-нитсодержащие микроклин-плагиоклазовые граниты, секущие гнейсы кольской серии; в - амфибол-биотитовые то-налиты.
ным изохронам, в гнейсах кольской серии и жильных гранат-силлиманитсодержащих микроклин-плагиоклазовых гранитах произошло позднее, в свекофеннское время - в интервале Т7 = 18271811 млн. лет (рис. 4а, б), а в массиве эндербитов-гранитов в раннекарельскую эпоху (рис. 4в).
Таким образом, в результате проведенных геолого-геохронологических исследований авторами впервые установлена последовательность эндогенных процессов, условий их формирования и длительность развития архейского эндербит-г
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.