УДК 550.93:552.31(471)
ФОРМИРОВАНИЕ АРХЕЙСКОЙ КОРЫ ДРЕВНЕГО ВОДЛОЗЕРСКОГО
ДОМЕНА, БАЛТИЙСКИЙ ЩИТ
© 2015 г. Н. А. Арестова, В. П. Чекулаев, С. Б. Лобач-Жученко, Г. А. Кучеровский
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН, Санкт-Петербург
e-mail: narestova2009@rambler.ru Поступила в редакцию 09.07.2013 г., получена после доработки 19.11.2013 г.
На основе имеющихся геологических, петрологических и изотопных данных по архейским образованиям Балтийского щита рассмотрено формирование коры древнего Водлозерского домена. Установлена последовательность и проведена корреляция эндогенных процессов для различных частей домена. В формировании коры выделяются несколько этапов проявления магматических событий, отражающих смену условий магмогенерации. Самые ранние этапы магматизма (3.24 и 3.13— 3.15 млрд лет) представлены преимущественно породами тоналит-трондьемит-гранодиоритовой ассоциации. На следующем этапе эндогенной активности (3020—2900 млн лет) на окраинах Водло-зерского домена формировались вулканиты коматиит-базальтовой и андезит-дацитовой ассоциаций, слагающие зеленокаменные пояса, а в центральной части домена — дайки основного состава и расслоенная пироксенит-норит-диоритовая интрузия, секущие более ранние тоналиты и образованные в условиях растяжения, которые связаны с формированием мантийного плюма, что подтверждается составом пород. Завершается этот этап формированием трондьемитов на границах зе-ленокаменных структур. Следующий этап эндогенной активности начался 2890—2840 млн лет назад с внедрения даек высокомагнезиальных габбро и диоритов на западной окраине домена, секущих породы тоналит-трондьемитовой ассоциации. Затем формировались субвулканические тела и дайки средне-кислого состава и интрузии базитов, в частности самая крупная в Водлозерском домене расслоенная и дифференцированная Семченская интрузия. Этап завершился около 2850 млн лет назад внедрением тоналитов, не имеющих широкого распространения и представленных Шилос-ским массивом на севере и массивом пос. Шальский на восточном берегу Онежского озера. Важным этапом в геологической истории Водлозерского домена является формирование около 2.8 млрд лет назад внутрикратонного Маткалахтинского зеленокаменного пояса, включающего наряду с вулканитами аренитовые кварциты и граувакки и полимиктовые конгломераты района оз. Остер, которые свидетельствуют о стабильном тектоническом режиме, приведшем к глубокой эрозии коры. Интрузии санукитоидов (2.73—2.74 млрд лет), так же как и последующих двуполевошпатовых гранитов (2.68—2.70 млрд лет) и базитовых даек (2.61—2.65 млрд лет), можно рассматривать как результат воздействия плюма на уже достаточно стабилизированную сиалическую кору Водлозерско-го домена.
Ключевые слова: Балтийский щит, Водлозерский домен, изотопный возраст пород, геодинамика.
Б01: 10.7868/80869592X15020027
ВВЕДЕНИЕ
Разработка модели формирования кратонов на ранних стадиях истории Земли представляет собой одну из важнейших фундаментальных задач геологии. В настоящее время обсуждаются две основные геодинамические модели — сочленение небольших разновозрастных блоков в крупные кратоны и распад крупных структур на более мелкие фрагменты. Основополагающим методом при палеотектонических реконструкциях является корреляция во времени и пространстве процессов формирования конкретных комплексов
пород и их геодинамическая идентификация. Большой вклад в геодинамические разработки раннего докембрия внесли локальные методы определения возраста пород на основе изучения единичных зерен циркона, что привело к обнаружению реликтов древних пород в областях развития более молодых комплексов. В результате практически на всех докембрийских кратонах выделены раннеархейские образования.
На Балтийском щите раннеархейские породы слагают как отдельные обнажения, так и значительные площади (Лобач-Жученко и др., 2000;
Рис. 1. Геологическая карта Водлозерского домена (по (Ранний..., 2005), с изменениями и дополнениями). 1 — тоналит-трондьемит-гранодиоритовая серия (прямоугольниками показаны участки с датировками ТТГ-серии: Л — р. Лайручей, В — р. Выг, ВДЛ — р. Водла, Ш — пос. Шальский, ПЛ — оз. Палая Ламба); 2 — зеленокаменные структуры (цифры на сером фоне: 1 — Хаутаваарская, 2 — Койкарская, 3 — Семченская, 4 — Палаламбинская, 5 — Остерская, 6 — Шилосская, 7 — Каменнозерская, 8 — Кенозерская, 9 — Маткалахтинская, 10 — Черевско-Винельская); 3 — интрузии основного состава (цифры в кружках: 1 — Лайручья, 2 — Шилосская, 3 — Семченская); 4 — интрузии субщелочных пород (цифры в кружках: 4 — Хаутаваарская, 5 — Чалкинская, 6 — Бергаульская, 7 — Конжозерская); 5 — интрузии гранитов (цифры в кружках: 8 — Охтомоозерская, 9 — Кубовская, 10 — Турбореченская, 11 — Хижозерская); 6 — предполагаемая граница Водлозерского домена; 7 — протерозойские образования; 8 — граниты рапакиви; 9 — палеозойские образования.
Ранний..., 2005). Кроме того, присутствие древних пород в ряде случаев устанавливается по наличию в них древних ксеногенных и детритовых цирконов. Наибольшее площадное распространение палео- и мезоархейские образования имеют в восточной части Балтийского щита в Водло-зерском домене (Лобач-Жученко и др., 2000).
ГЛАВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЯВЛЕНИЯ МАГМАТИЗМА
Водлозерский домен — крупный палео-мезо-архейский фрагмент архейской коры Балтийского щита (Лобач-Жученко и др., 2000; Ранний.,
2005) — является частью Фенно-Карельской провинции (гранит-зеленокаменной области), слагает ее юго-восточную часть и характеризуется широким развитием пород, имеющих возраст цирконов (и-РЬ) более 3.0 млрд лет и неодимо-вый модельный возраст в интервале
3.3—3.4 млрд лет (Ранний., 2005; Сергеев и др., 2007, 2008; Чекулаев и др., 2009а; Арестова и др., 2012а) (рис. 1). Центральная часть домена сложена породами тоналит-трондьемит-гранодиори-товой (ТТГ) серии, преимущественно тоналита-ми, трондьемитами и мигматитами по ним с подчиненным количеством гранодиоритов и пород основного и среднего состава. К краевым частям
домена приурочены разновозрастные зеленока-менные пояса. Новые геологические, петрологические и изотопные данные в сочетании с уже имеющимися позволяют рассмотреть формирование архейской коры домена на основе установленной последовательности эндогенных и экзогенных процессов и их корреляции для различных частей домена.
В таблице приведены практически все имеющиеся геохронологические данные, полученные для объектов с установленным геологическим положением. Данные сгруппированы по региональному принципу для центральной, западной, северной и восточной частей Водлозерского домена (таблица). Строение большинства районов и участков обсуждалось авторами ранее (Ранний..., 2005). В формировании коры домена устанавливаются несколько этапов проявления магматических событий, отражающих смену условий маг-могенерации.
Породы раннего этапа ТТГ-магматизма с возрастом более 3.2 млрд лет установлены и изучены в районах р. Лайручей и среднего течения рек Выг и Водла (центральная часть домена), где они представлены тоналитами, трондьемитами, гра-нодиоритами и тоналито-гнейсами с включениями амфиболитов. К этому же времени, судя по изотопному составу неодима, а также данным по цирконам, полученным методом термоионной эмиссии (ТИЭМ), относится образование пород тоналит-трондьемитовой (ТТ) ассоциации, слагающих восточную часть домена (район рек Ви-нела и Черева в Архангельской области), которые по составу аналогичны породам района Лайручья. Большая часть включений амфиболитов представлена фрагментами даек, сопоставимых по составу и возрасту с метабазальтами зеленокамен-ных структур, описанными ниже. В то же время амфиболиты р. Водла с возрастом 3.24 млрд лет, а также часть амфиболитов в районах рек Лайручей и Выг имеют иной состав и рассматриваются (Lo-bach-Zhuchenko et al., 1993; Лобач-Жученко и др., 2009; Вревский и др., 2010) в качестве вероятного источника древних ТТ-серий домена. Обнаружение в цирконе из района р. Выг включения кислого гранулита допускает, что на этапе около 3.3 млрд лет источником тоналитов могли быть гранулиты (Abraham et al., 2013).
Следующий этап ТТГ-плутонизма в интервале 3130—3150 млн лет назад представлен тоналитами р. Выг на севере домена и района оз. Палая Ламба на западе, т.е. в краевых частях домена вблизи обрамляющих зеленокаменных поясов. Ряд геохимических отличий этих тоналитов от пород
ТТГ-ассоциации предыдущего этапа указывает на разные условия их формирования.
Следующий этап эндогенной активности (3020—2900 млн лет) характеризовался формированием комплекса пород, которые широко распространены на всей территории домена. На окраинах они представлены вулканитами кома-тиит-базальтовой и андезит-дацитовой ассоциаций, слагающими зеленокаменные пояса. Вулканиты коматиит-базальтовой ассоциации участвуют в строении всех зеленокаменных структур. Коматииты присутствуют в большинстве разрезов, но их количество не превышает 3—5% объема разрезов. В верхних частях прослоев коматиитов имеются реликты первичных спинифекс, а также подушечных и брекчиевых текстур, которые лучше всего сохранились в Палаламбинской и Каменнозерской структурах. Преобладающими породами в разрезах являются базальты. Они представлены плотными массивными разностями с реликтовыми подушечными текстурами. Измерения возраста коматиитов и базальтов методом по породе в целом дали значения в интервале 2913—2960 млн лет с большими ошибками (таблица).
Полными геохимическими и возрастными аналогами этих базальтов являются дайки основного состава, секущие тоналиты в районах Палая Ламба, рек Лайручей и Выг. Измеренный возраст этих даек составляет 3020 ± 14 и 2967 ± 16 млн лет (Чекулаев и др., 2009б; Арестова и др., 2012а). Присутствие среди тоналитов древнее 3.1 млрд лет даек, близких по составу и возрасту к базальтам зеленокаменных структур, позволяет считать, что мафический магматизм этого этапа проявлялся в пределах всего домена. К этому же этапу относится становление расслоенной пироксенит-норит-диоритовой интрузии, прорывающей тоналит-трондьемиты района Лайручья в центральной части домена и имеющей возраст 2989 ± 11
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.