ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2004, № 5, с. 491-503
УДК 552.54:551.72 (470.21)
МЕТАКАРБОНАТНЫЕ ПОРОДЫ (КАЛЬЦИФИРЫ) ЛАПЛАНДСКО-КОЛВИЦКОГО ГРАНУЛИТОВОГО ПОЯСА
БАЛТИЙСКОГО ЩИТА
© 2004 г. В. Т. Сафронов, О. М. Розен
Геологический институт РАН 119017 Москва, Пыжевский пер., 7 Поступила в редакцию 16.01.2003 г.
Приведены геологические, петрохимические и геохимические данные по метакарбонатным породам (кальцифирам) Лапландско-Колвицкого гранулитового пояса Балтийского щита. Впервые реконструирован нормативно-минеральный состав исходных отложений изученных кальцифиров. Повышенные содержания ряда индикаторных элементов (Бе, Мп, Сг, Со, Р, РЬ и др.) указывают, что материал, поступавший в палеобассейн, был производным широкого круга пород (ультраосновные, основные, средние, кислые). Анализ данных о концентрациях некоторых микроэлементов (Бг, Ы, Б, Ва и др.), их корреляционные отношения свидетельствуют о формировании этих пород в условиях гумидно-семигумидного палеоклимата в опресненном палеобассейне (лагуне), в котором иногда происходило повышение солености вод.
Как известно, метакарбонатные породы докембрия несут важную информацию о ранних этапах осадконакопления, о возникновении и развитии жизни на Земле. С метакарбонатными отложениями довольно часто связаны месторождения и рудопроявления ряда полезных ископаемых (свинца, цинка, фосфора и др.), то есть изучение метакарбонатных пород докембрия имеет большое научное и практическое значение.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Лапландско-Колвицкий гранулитовый пояс Балтийского щита представляет собой дугообразную структуру длиною около 500 км, разобщенную на два разновеликих блока - Лапландский (Сальные тундры, Туадаш-тундры, Лоттин-ская зона, Финская и Норвежская Лапландия) и небольшой Колвицкий блок (около 70 км) - Кандалакшские и Колвицкие тундры (рис. 1). На северо-западе породы гранулитового комплекса перекрываются каледонидами Полярной Норвегии, а на юго-востоке уходят под воду Кандалакшского залива Белого моря.
Впервые высокометаморфизованные породы Лапландии описал и назвал гранулитами, по аналогии с гранулитами Саксонии, И. Иернстрем в 1874 г. После этого по различным вопросам геологии гранулитового комплекса было опубликовано много работ, как в нашей стране, так и за рубежом. Список этих работ, их анализ приведен в ряде монографий [Виноградов и др., 1980; Козлов и др., 1990 и др.] и других публикациях [Ивлиев, 1971; Бибикова и др., 1993; Минц и др., 1994, 1996
и др.]. Несмотря на то, что породы гранулитового комплекса изучаются уже длительное время, единой точки зрения на их происхождение пока не существует. В последнее время большинство авторов [Ивлиев, 1977; Козлов и др., 1990; Бибикова и др., 1993; Минц и др., 1994, 1996 и др.] придер-
1 2
3
Рис. 1. Схема расположения Лапландско-Колвицкого гранулитового пояса Балтийского щита [Козлов и др., 1990].
1 - верхняя толща, 2 - нижняя толща, 3 - массивы ме-тагаббро-анортозитов.
1 >— >—< 3
>— 2 4
0 1 | 1 | 1 2 | 3 | м
1
3
Рис. 2. Схематические геологические карты участков работ на о-вах Медвежий и Кызымшек. а - фрагмент участка о-ва Медвежий [Виноградов и др., 1980]: 1 - гранат-амфибол-диопсидовые плагио-сланцы, 2 - гранат-двупироксеновые плагиосланцы, 3 - плагиоклаз-гиперстеновые кристаллосланцы, 4 -кварциты, 5 - кальцифиры;
б - участок о-ва Кызымшек: 1 - гранат-пироксено-вые плагиосланцы, 2 - пироксен-плагиоклазовые кристаллосланцы, 3 - кальцифиры.
живаются осадочно-вулканогенной гипотезы происхождения этих пород. Весь комплекс (мощность которого равна 4 км) подразделяется на две толщи [Козлов и др., 1990]. Нижняя представлена основными гранулитами (гранат-плагиоклаз-пи-роксеновыми, плагиоклаз-пироксеновыми, двупи-роксеновыми кристаллическими сланцами), производными метабазальтов, метаандезитов, метадаци-тов. Верхняя толща сложена в основном парапородами - кислыми гранулитами (гранат-кварц-полевошпатовые, силлиманит-гранат-кварц-полевошпатовые породы), причем распространенность и мощность кислых гранулитов резко возрастает в западном направлении, достигая максимума на территории Финляндии (см. рис. 1). В цент-
ральной части гранулитового пояса его породы подстилаются биотит-амфиболовыми и кианит-биотит-мусковитовыми гнейсами корватундров-ской и карякатундровской свит, а восточнее породы пояса залегают на гнейсах и амфиболитах беломорской серии позднего архея.
Возраст метаморфизма пород гранулитового комплекса колеблется в пределах 1925 млн. лет назад (начало метаморфизма) - 1870 млн. лет назад (его завершение) [Бибикова и др., 1993 и др.], а возраст протолита, вероятно, раннепротерозой-ский, хотя в последнее время появляются данные, указывающие на допротерозойский (позднеар-хейский ?) возраст исходных пород гранулитового комплекса [Минц и др., 1996 и др.].
В составе нижней толщи гранулитового комплекса в небольших количествах присутствуют и метакарбонатные породы (кальцифиры), которые довольно характерны для Колвицкой зоны, отмечаются на юго-восточном окончании Лапландского блока (Сальные и Туадаш-тундры) и неизвестны в более западных районах (Лоттинская зона России, Финская и Норвежская Лапландия).
Задачей данной работы было изучение петро-химических и геохимических особенностей мета-карбонатных пород (кальцифиров), главным образом, Колвицкой зоны, реконструкция их первичного минерального состава и условий седиментации.
Наибольшее количество метакарбонатных пород наблюдается в районе Порьей губы Кандалакшского залива Белого моря, где они прослеживаются на расстоянии 15 км в составе пачки пород плоскотундровской толщи. Породы карбо-натсодержащей пачки (мощность 80-100 м) изучались на двух участках: о-в Медвежий и о-в Кызымшек, где выявлены горизонты (5-10 м мощности) с прослоями кальцифиров от долей см до 50-60 см, чередующихся с пироксеновыми, гранат-пироксеновыми и другими кристалло-сланцами (рис. 2). Отдельные слои метакарбонатных пород выдержаны по мощности и хорошо прослеживаются по простиранию на десятки метров.
Карбонатные породы обычно обладают свойствами маркирующих горизонтов и на аэрофотоснимках имеют светлый фототон. Они быстрее, чем кварциты, кристаллические сланцы, гнейсы, разрушаются при выветривании и образуют понижения в рельефе, в отличие от более крепких пород (кварцитов, сланцев, гнейсов), образующих гривки и квесты. Основными дешифровочными признаками карбонатсодержащей пачки гранулитового комплекса являются понижения в рельефе, наличие на аэрофотоснимках на площади ее развития более светлого (по сравнению с вмещающими толщами кристаллических сланцев) фототона, а также тонкой штриховки (структурных
линий), отражающей чередование пород, обладающих различными физическими свойствами (содержащих и не содержащих карбонатную составляющую). На отдельных участках, где мощность метакарбонатных прослоев значительна, рельеф имеет мягкие сглаженные формы. Таким образом, устойчивая выдержанность по простиранию на многие километры карбонатсодержащей пачки пород при постоянной мощности и составе, согласное залегание пластовых тел разного состава, совместно участвующих в общей складчатости, тонкое чередование метакарбонатных пород с вмещающими кристаллическими сланцами с подобием ритмичной слоистости, по-видимому, свидетельствуют о первично-осадочном - осадочно-вулканогенном происхождении пород данной пачки.
Для пород карбонатсодержащей пачки довольно характерны структуры будинажа, причем будинированию подвергнуты более жесткие, по сравнению с метакарбонатными, пироксеновые кристаллосланцы и диопсидовые породы. Буди-ны имеют линзовидную форму, в результате чего часто создается ложное впечатление образования отдельных отторженцев якобы за счет привноса (метасоматоза) силикатного материала в карбонатный субстрат.
Метакарбонатные породы (кальцифиры) гра-нулитового комплекса Балтийского щита - это светло-серые средне-крупнозернистые породы, часто имеющие полосчатую текстуру, обусловленную микрослоистым распределением цветных минералов, гранобластовую структуру. Они состоят из доломита, кальцита, кварца, полевых шпатов, диопсида, оливина, граната с примесью флогопита, апатита, скаполита, рудных минералов. Доломит обычно образует округлые зерна и чаще всего не сдвойникован. Кальцит встречается в виде крупных полисинтетических сдвойнико-ванных зерен размером до 4 мм, часто неправильной формы. Диопсид иногда составляет до 30-40% породы, изредко образует крупные выделения, представлен бесцветной разностью с с:^ = 40°, пё-пр = 0.032, 2У = 64°. Довольно часто замещается тремолитом, реже флогопитом. Округлые зерна оливина чаще всего содержатся только в реликтах среди петельчатых выделений серпентина и мельчайшей вкрапленности магнетита. Оливин имеет высокое двупреломление: пё-пр = 0.040, 2У = 84°, пё - 1.680, представлен магнезиальной разновидностью - форстеритом (М§28Ю4). Гранат образует порфиробластические выделения размером до 3-4 мм, часто имеющие четкие кристаллографические очертания. Флогопит обычно бесцветный или светло-коричневый, представлен крупными чешуйками с включениями других минералов или мелкими чешуйчатыми частицами развитыми по другим минералам. В одной из проб кальцифиров (ПБ-17) были определены второсте-
пенные и акцессорные минералы (в % на породу): ильменит - 0.02, циркон - 0.003, гранат - 0.2, бурая роговая обманка - 0.1, пирит - 0.05, мусковит - 0.2, халькопирит - 0.0015, апатит - 0.3, сфен - 0.5.
Метакарбонатные породы (кальцифиры) встречаются, как было упомянуто выше, и в районе Сальных тундр Лапландской зоны гранулито-вого комплекса (табл. 1, № проб: СЕ-12, СЕ-14), причем по минеральному составу данные породы аналогичны вышеописанным, то есть сложены кальцитом, доломитом, диопсидом, кварцем, амфиболом, гранатом. Своеобразием этих кальцифиров является, во-первых, нахождение в составе слоистой пачки (около 30 м мощности, протяженность более 1500 м) биогерма строматолитов, что было подтверждено определениями В.В. Любцо-ва (Кольский филиал РАН), И.Н. Крылова и М.А. Семихатова (ГИН РАН) [Ивлиев, 1971]. В основании биогерма выступы кальцифиров облекаются строматолитов
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.