ГЕОХИМИЯ, 2014, № 8, с. 732-748
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МЕТАМОРФИЗМА БАЗИТОВ КРАСНОЙ ГУБЫ, БЕЛОМОРСКИЙ ПОДВИЖНЫЙ ПОЯС © 2014 г. И. Т. Расс, Л. Я. Аранович, Д. И. Корпечков, В. М. Козловский
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017Москва, Старомонетный пер., 35 e-mail: rass@igem.ru Поступила в редакцию после доработки 12.12.2012 г.
Принята к печати 27.02.2013 г.
Получены новые данные по составу метаморфизованных габброноритов и Fe-Ti габбро Красной губы (Беломорский подвижный пояс) в отношении главных, второстепенных и редких элементов. Два эти магматических комплекса, пространственно совмещенные, но разновременные и сформированные в разных геодинамических обстановках, одновременно подверглись палеопротерозой-скому метаморфизму в условиях, переходных между амфиболитовой и эклогитовой фациями. Выявлены следующие закономерности: при эклогитизации габброноритов заметно изменяются содержания щелочных и щелочноземельных элементов, а при образовании амфиболитов и биотитовых амфиболитов по плагиоклазовым эклогитам, как апогабброноритовым, так и апогаббровым, изменяются концентрации практически всех редких элементов, что свидетельствует о неизохимичском характере метаморфизма и существенной роли привноса-выноса некогерентных элементов. Однако отношения некоторых редких элементов (Ti/Y, Ti/Zr, Zr/Y, La/Sm, Nb/Th), характерные для ме-тагабброноритов или метагаббро, остаются неизменными в процессе метаморфизма и, по-видимому, могут использоваться как индикаторы состава и условий образования вероятного протолита.
Ключевые слова:редкие элементы, метабазиты, эклогитизация, образование амфиболитов, биотито-вые амфиболиты, Беломорский подвижный пояс.
Б01: 10.7868/80016752514060065
Для реконструкции условий формирования раннедокембрийской континентальной коры широко используются данные по геохимии базитов, во всяком случае, базальтов, являющиеся прямым индикатором геодинамических обстановок. В пределах древних комплексов, в частности, на Балтийском щите, базиты часто метаморфизованы, в связи с чем возникает вопрос, насколько их геохимия соответствует геохимии первичных магматических пород. Исходя из представлений о региональном метаморфизме как об изохимическом процессе, принято объяснять все геохимические различия метаморфизованных пород различиями составов возможного протолита. Однако, геохимические особенности метаморфизованных магматических пород, в том числе и базитов, определяются не только закономерностями распределения вещества при выплавлении и дифференциации исходного расплава, но и изменением минерального состава пород в результате собственно метаморфизма, сопряженного с возможным привносом-выно-сом компонентов метаморфическим флюидом [1].
В настоящее время существует немало данных по геохимии метаморфизованных базитов, имею-
щих заведомо одинаковый протолит. Различия их состава объяснить оказывается возможным, если допустить подвижность тех или иных компонентов в процессе собственно метаморфизма. Например, при изучении протерозойских коматиитов и кома-тиитовых базальтов Карелии (восточная часть Балтийского щита) — заведомо и несомненно магматических образований — вариации некоторых главных и редких элементов объясняются именно влиянием метаморфизма [2—5]. Исследование флюидных включений в минералах пород, подвергшихся метаморфизму высоких параметров, в частности, норвежских эклогитов и гранулитов, показало наличие в них летучих и щелочных компонентов помимо воды и углекислоты [6]. Это свидетельствует о возможности растворения и подвижности большого числа компонентов в зависимости от физико-химических условий. Например, в высокосолевых флюидных включениях в омфаците эклогитов комплекса Берген Аркс (Норвегия), приуроченных к зоне деформации, установлено до 18 дочерних фаз со значимыми концентрациями редких элементов [6— 8]. Особо следует подчеркнуть роль деформаций и сопряженных с ними флюидных потоков в образо-
вании так называемых "зарождающихся" (incipient) эклогитовых парагенезисов [9]. Образование этих эклогитов может определяться не только составом протолита и параметрами метаморфизма, но и увеличением воздействия флюида в зоне деформации. Эклогитизация пород в структурах Гридинской зоны меланжа Беломорского подвижного пояса также, вероятно, является следствием совместного воздействия сдвиговых деформаций и флюида [10]. Представляется очевидным, что флюид может участвовать в процессе эклогитизации не только в качестве катализатора минеральных реакций, но и как среда тепло- и массообмена [9, 10]. Целью предлагаемой статьи является выявление закономерностей возможного изменения геохимических характеристик базитов на примере двух пространственно совмещенных, но разновременных и сформированных в разных геодинамических обстановках комплексов пород, одновременно подвергшихся высокобарному палеопротерозойскому метаморфизму.
Объектом исследования послужило недавно открытое и исследованное Красногубское дайковое поле [11, 12], расположенное в северо-восточной части Беломорского подвижного пояса (рис. 1). Беломорский подвижный пояс (БПП) на границе Карельского кратона и Кольской плиты является одной из главных палеопротерозойских тектонических структур Балтийского щита. Район сложен преимущественно гнейсами ТТГ-ассоциации, амфиболитами и парагнейсами архейского возраста [13], претерпевшими тектоническую переработку, метаморфизм и мигматизацию. Установлено, по меньшей мере, три этапа геотектонического развития БПП в протерозое: палеопротерозойский рифтогенез, сопровождавшийся формированием малых интрузий и даек лерцолит-габбронорито-вого комплекса (2.44—2.36 млрд лет) [14]; внедрение даек габбро (2.14—2.12 млрд лет) [15] в обстановке сжатия при преимущественном развитии сдвиговых деформаций синхронно с деформацией и складкообразованием во вмещающей толще; и свекофеннская коллизия (1.86 млрд лет) [16, 17], сопровождавшаяся интенсивным метаморфизмом.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Содержания породообразующих компонентов определялись в ЦХЛ ИГЕМ РАН: в 9 образцах пород определены силикатным анализом ("мокрой химией"), остальные — рентгенофлюоресцент-ным анализом (РФА) на вакуумном спектрометре последовательного действия производства компании Philips Analytical B.V. (Нидерланды). Спектрометр снабжен рентгеновской трубкой мощностью 3 кВт с Rh — анодом. Максимальное напряжение на трубке 60 кВ, максимальный анодный ток 125 мА. Подготовка препаратов для анализа выполнена плавлением 0.3 г порошка с 3 г тетра-бората лития в индукционной печи с последующим отливом гомогенного стеклообразного дис-
ка. Точность анализа составляла 1—5 отн. % для элементов с концентрациями выше 0.5 мас. % и до 12 отн. % для элементов, концентрация которых ниже 0.5 мас. %. Содержание железа вне зависимости от действительного валентного состояния представлено в суммарной форме оксида Fe2O3 общ. 4 анализа проведены обоими методами, и сходимость результатов хорошая.
Содержания малых и редких элементов определялись методом индукционно-связанной плазмы с масс-спектрометрическим окончанием (ICP-MS) на приборе Elan 6100 DRC (ELAN 6100 DRC, Software Kit, May 2000, PerkinElmer SCIEX instrument) в ИМГРЭ в стандартном режиме при следующих параметрах: поток распыляющего аргона 90—92 л/мин, вспомогательный поток аргона 1.17 л/мин, поток плазмообразующего аргона 15 л/мин; мощность генератора плазмы 1270—1300 вт; напряжение на детекторе в счетном режиме 1000 В.
Подготовка образцов массой 40—60 мг для анализа осуществлялась сплавлением их с 5-ти кратным количеством метабората лития в атмосфере аргона при 1000°С в стеклоуглеродных тиглях. Плавень растворяли в 50 мл 2 М HNO3 и к пробе добавляли внутренний стандарт (In). Конечная концентрация азотной кислоты составляла 2 М, а коэффициент разбавления пробы — около 1000. Методика обеспечивает полное разложение большинства минералов, содержащихся в горных породах, включая циркон, монацит и др. (некоторые шпинелиды, например хромит, разлагаются при этом неполностью).
Градуровали прибор по всей шкале масс с помощью стандартных растворов, включающих все определяемые в пробах элементы. Для контроля качества измерений и учета дрейфа чувствительности прибора анализы проб чередовали с анализами стандартного образца, в качестве которого использовали стандартный образец базальта BCR-2 (геологическая служба США).
Пределы обнаружения (ПО) для REE, Hf, Ta, Th, U составляли 0.02—0.03 ppm, для Nb, Be, Co — 0.03— 0.05 ppm, для Li, Ni, Ga,Y — 0.1 ppm, для Zr — 0.2 ppm, для Rb, Sr, Ba — 0.3 ppm, для Cu, Zn, V Cr — 1—2 ppm. Правильность анализа контролировали измерением международных и российских стандартных образцов GSP-2, BM, СГД-1А, СТ-1. Относительное стандартное отклонение для всех образцов не превышало 0.3 при измерении содержания элементов до 5 ПО и не превышало 0.15 при измерении содержаний >5 ПО.
Геология и петрография метабазитов Красногубского дайкового поля
Красногубское дайковое поле (см. рис. 1) состоит из более, чем 30 малых интрузий габброно-ритов и даек более железистых ("гранатовых") габбро [11, 12]. И те, и другие в разной степени
М
И О X
к
к л
£
ггТТПадринска;
[упанда
г. Шавруха
Рис. 1. Схематическая геологическая карта Красногубского лайкового поля (составлена В.М. Козловским).
Условные обозначения
Границы зоны
тектонического
меланжа
Дайки гранитоидов и связанные с ними жилы карбонатно-кварцевых и полевошпатовых метасоматитов
Будины эклогитовых пород в зоне тектонического меланжа
Участки интенсивного разлинзования и бластомилонитизащш
Эклогитовые породы по зонам сколовых трещин в габброноритах
Дайки эклогитизированных габбро
Малые интрузии
эклогитизированных
габбро
Дайки
мелко зернистых габброноритов
Малые интрузии габброноритов
Участки скопления даек разного состава и возраста
Будины
ортоамфиболитов в гнейсах
"Х^ Мигматизированные биотитовые гнейсы
Красногубское дайковое поле
МЫС
Кузокоцкий
чМыс Черные^
^л--- - Оп
г?Ъреховая1 Ъ =о°. Кедровый Ж "X. "
мыс Красный
8
О
й тз
метаморфизованы: неметаморфизованных пород в Красногубск
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.