ПЕТРОЛОГИЯ, 2004, том 12, № 4, с. 394-414
УДК 546.65+550.93+552.321(470.22)
ГЕОХИМИЯ ГРАНИТОИДОВ СВЕКОФЕННСКОГО ТЕКТОНОМЕТАМОРФИЧЕСКОГО ЦИКЛА СЕВЕРНОГО
ПРИЛАДОЖЬЯ
© 2004 г. И. С. Седова, Л. М. Саморукова, В. Ä. Глебовицкий, Д. П. Крылов
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2, Россия; e-mail: vg@vg1404.spb.edu Поступила в редакцию 30.09.2003 г.
Рассмотрены особенности петрохимии и геохимии эндербитов Куркиекского плутона и его сателлитов, диоритов и тоналитов Лауватсаарского плутона и двуполевошпатовых гранитов Тервуского плутона, связанных с началом, серединой и концом раннепротерозойского метаморфического цикла, имеющих соответственно возраст 1881 ± 6.7, 1878 ± 3.3, 1858 ± 2.5 млн. лет. В 28 образцах пород методами нейтронной активации и ICP MS были определены REE и некоторые малые элементы. Установлено, что от эндербитов к поздним гранитам параллельно с увеличением содержаний Si и K происходит возрастание концентраций LREE, Hf, Ta, Th, U, Cs, Rb и уменьшение количеств мафических компонентов, Sr, Eu, Sc, Co, Cr. Для каждого плутона характерны индивидуальные тренды изменения содержаний для пар: главный элемент - Si и малый элемент - Si, что рассматривается как подтверждение принадлежности плутонов к разным магматическим сериям. Установленные корреляционные связи между концентрациями REE, Hf, Ta, Th, U, Sc, Eu и температурой равновесного распределения изотопов кислорода между минералами, не соответствующей условиям кристаллизации магм, другими параметрами кислородной изотопии, а также величиной H/C во флюиде подтверждают миграцию REE и некоторых малых элементов после кристаллизации расплавов под действием флюида, богатого водой. Соотношения породообразующих оксидов и малых элементов показывают принадлежность тервуских гранитов к синколлизионным, а куркиекских и лауватсаар-ских к предколлизионным и гранитоидам вулканических дуг, что не противоречит структурно-геологическим наблюдениям. Систематика Sm-Nd данных для пород плутонов позволяет утверждать, что магмы ранних плутонов были отделены от деплетированной мантии и контаминированы коро-вым веществом. Для тервуских гранитов устанавливается максимальная контаминация магмы ко-ровым веществом.
Несмотря на значительный прогресс в изучении последовательно формирующихся плутонов кислого и среднего состава, в поиске источников их расплавов и создании теоретических моделей их генерации, еще не проводились всесторонние исследования эволюции состава разновозрастных серий интрузивных пород, внедрявшихся в течение одного тектонометаморфического цикла. Северное Приладожье является примером региона, где может быть поставлена и решена эта задача. Ее решение в данном регионе имеет общее значение, поскольку рассматриваемые плутониты достаточно определенно связаны с геодинамическими обстановками и являются эталоном кислых и средних интрузивных пород стадии зрелой островной дуги и последующей ее коллизии с краем континента (Глебовицкий и др., 2003). Раннепро-терозойская история региона хорошо изучена на основании детального анализа структуры, метаморфизма и ультраметаморфизма, эволюции Р-Т параметров и флюидного режима, а также данных по изотопному возрасту реперных объектов. В последние годы изучение геохимии пород поз-
волило приступить к построению геохимических моделей процессов ультраметаморфизма. Были проведены исследования флюидных составов минералов интрузивных пород и изотопии кислорода.
На основании оригинальных материалов по геохимии редкоземельных элементов пород плутонов, формировавшихся практически на протяжении всего свекофеннского тектонометаморфического цикла, можно проверить гипотезу о существовании разных магматических очагов, что ранее было показано по данным петрохимии (Мигматизация..., 1985; Беёоуа й а1., 2000). Новые геохимические материалы дали возможность исследовать связи между содержаниями ряда малых элементов, режимом летучих и изотопными отношениями кислорода, что дает информацию о роли флюидных потоков в преобразовании составов магм и возникающих из них изверженных пород. Геохимические и петрохимические особенности плутонов можно увязать с тектонической обстановкой протекания магматического процесса. Обсуждению этих оригинальных материалов
и решению поставленных задач посвящена настоящая работа.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ
В Северном Приладожье представлены юго-восточные фрагменты Свекофеннского аккреционного пояса и сопряженной, располагающейся на окраине эпиархейского Карельского кратона Ладожско-Ботнической зоны. Эти две важнейшие структуры Балтийского щита разделены Ра-ахе-Ладожской шовной зоной (Глебовицкий и др., 2003). Собственно Свекофеннский ороген является областью генерации раннепротерозойской континентальной земной коры в интервале времени 1.95-1.80 млрд. лет. На ранних стадиях развития Свекофеннского орогена в связи с субдукци-ей океанической коры под Карельский континент (или микроконтинент) формируются сначала юные (океанические), а затем зрелые островные дуги (соответственно 1.92 и 1.88 млрд. лет назад, Глебовицкий и др., 2003). В их глубинные зоны последовательно внедряются корообразующие магматические массы, дающие начало интрузивным комплексам, к которым, в частности, принадлежат Куркиекский комплекс габбро, нори-тов, эндербитов и иногда чарнокитов, соответствующий стадии зрелой островной дуги, и более молодой раннеколлизионный Лауватсаарский комплекс габбро, диоритов и тоналитов. Конечной стадии коллизии островной дуги и края континента отвечает Тервуский комплекс двуполе-вошпатовых гранитов (Мигматизация..., 1985; Котов, Саморукова, 1990; Геология и петрология., 2000; Глебовицкий и др., 2003). Массивы таких гранитов широко распространены в южной части рассматриваемого района и особенно типичны для так называемого Южно-Финляндского домена, характеризующегося ярко выраженной калиевой специализацией как автохтонных, так и аллохтонных гранитоидов (Кшш1, Наара1а, 1986).
На основании данных структурного анализа как в перикратонной Ладожско-Ботнической зоне, так и в собственно Свекофеннском орогене удается выделить три крупные стадии развития (Мигматизация., 1985; Геология и петрология., 2000). Деформации первой стадии особенно отчетливо проявлены в северной части района, где устанавливаются три последовательные генерации складок (табл. 1), которые сопоставимы с этапами деформаций, выделенными в районе Оутокумпу (Ко18Йпеп, 1981), и сопряжены с об-дукцией офиолитовой серии на край континента (Геология и петрология., 2000). Во время второй стадии происходит формирование основной системы складок краевой зоны Свекофеннского орогена и покровно-надвиговой структуры, особенно широко развитой вблизи Раахе-Ладожско-го шва. Эта стадия соответствует кульминации
коллизии зрелой островной дуги и края континента. Третья стадия выразилась в формировании разномасштабных зон правосдвиговых деформаций, имеющих в рассматриваемом районе преимущественно северо-восточное простирание. В это время происходило перемещение ЮжноФинляндского домена в северо-восточном направлении. Поэтому данную стадию можно рассматривать как позднеколлизионную (Глебовицкий и др., 2003). Изучение соотношений гранито-идных массивов со складками и с зонами сдвиговых деформаций позволило определить связь исследованных магматических комплексов с тектоникой.
Породы Куркиекского комплекса приурочены к зонам гранулитовой фации. В этом проявляется известная связь положительных термических аномалий над зонами субдукции с генерацией значительных магматических масс и их подъемом, дополнительным адвективным притоком тепла и процессами наращивания снизу новой континентальной коры в глубинных частях островных дуг (Глебовицкий и др., 2003). Таким образом, внедрение магм Куркиекского комплекса соответствует кульминационному моменту метаморфического цикла, после которого происходит охлаждение зон высокоградного метаморфизма во время эксгумации. Возможны два способа транспортировки пород на более высокие уровни: в процессе инверсии плотностей в местах, где на глубине осуществляются процессы гранитизации и парциального плавления пород, или при надвигании высокотемпературных зон на более низкотемпературные во время коллизии, что и наблюдается вблизи Раахе-Ладожского шва. Особенностью зоны высокоградного метаморфизма, насыщенной телами эндербитов, является интенсивная положительная гравитационная аномалия, которая может быть объяснена только исходя из предположения, что под нею находится огромное тело основного состава, по отношению к которому эндербиты являются комагматами (Балтыба-ев и др., 1996; Геология и петрология., 2000).
Для определения положения интрузивных комплексов в ходе развития региона важны также данные по последовательности мигматитооб-разования (Мигматизация., 1985, табл. 1). Ранние мигматиты, включающие до четырех генераций лейкосом (Ье0, Ьех, Ье2, Ье3), связаны с деформациями первой стадии, так как лейкосомы либо сминаются в складки этого возраста, либо, начиная с Ье2, приурочиваются к определенным элементам строения этих складок, например к осевым поверхностям. Более поздняя мигматизация (Ье4 и Ье5), максимально проявленная в высо-коградных зонах, относится ко второй стадии, так как лейкосома мигматитов закономерно располагается вдоль осевых поверхностей складок или зон сдвиговых деформаций этого времени. Выде-
Таблица 1. Последовательность геологических событий в свекофеннидах Северного Приладожья
Стадии Структурные элементы Метаморфизм Плутониты, генерации лейкосом мигматитов (Ье0-б) Стадии роста новой континентальной коры Возраст, млн. лет
РП1 Формирование вулканогенных и седиментогенных пород сортавальской группы и мафических даек 1965 ± 6
РП2 Формирование офиолитовых ассоциаций Иормуа и Оутокумпу. Рои мафических даек, которые секут ятулий и перекрываются калевийскими турбидитами Заключительная стадия спрединга 1971 1960
РОз Инициальные вулканиты - островодужные серии Аккумуляция турбидитов ладожской серии и калевия Ранняя стадия роста континентальной коры, связанная с юными островными дугами 1920 <1917
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.