ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ И СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ЛАПЛАНДСКОГО ГРАНУЛИТОВОГО ПОЯСА: ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ПО ЦИРКОНУ И РЕЗУЛЬТАТЫ ГЕОЛОГО-ПЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ © 2014 г. Т. В. Каулина*, Л. И. Нерович*, Т. Б. Баянова*, В. О. Япаскурт**
*Геологический институт Кольского научного центра 184209 Мурманской обл., Апатиты, ул. Ферсмана, 14 e-mail: kaulina@geoksc.apatity.ru **Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Геологический факультет 119991 Москва, Ленинские горы Поступила в редакцию 04.10.2011 г. Принята к печати 15.06.2012 г.
На основе геолого-петрологических исследований пород проведена реконструкция последовательности эндогенных процессов центральной и северо-восточной части Лапландского гранулитового пояса вдоль реки Лотты. Минералого-геохимическое исследование циркона (изучение анатомии кристаллов в отраженных электронах и в режиме катодолюминесценции, определение содержания U, Th, Hf, распределение РЗЭ) и определение температуры его кристаллизации по содержанию Ti позволили привязать полученные геохронологические данные к петрологически изученной последовательности метаморфических событий. Установлено три этапа эндербитообра-зования: ранний — 1.99 млрд лет, главный — 1.940—1.925 млрд лет и поздний — 1.89 млрд лет. Определен возраст раннего умереннобарического гранулитового метаморфизма — 1.97—1.96 млрд лет. Диатексис кварц-полевошпатовых гранулитов с образованием гранатовых плагиолейкогранитов происходил в интервале 1.917—1.909 млрд лет.
Ключевые слова: гранулиты, Лапландский гранулитовый пояс, циркон, метаморфизм, эндербиты.
Б01: 10.7868/80016752514050069
ВВЕДЕНИЕ
Полистадийность метаморфической эволюции Лапландского гранулитового пояса (ЛГП) впервые была установлена Мерилайненом [1] и подтверждена в дальнейшем исследованиями многих геологов. Тем не менее, до сих пор не существует единого мнения о количестве стадий метаморфизма и, главное, времени их проявления. В истории ЛГП выделялись от двух [например, 2, 3] до четырех [4] этапов метаморфизма. Суммируя литературные данные, можно выделить следующие этапы: (1) ранний гранулитовый уме-реннобарический метаморфизм, (2) наложенный гранулитовый высокобарический, нарастающий вниз по разрезу ЛГП и связанный с надвиганием гранулитов на пояс Танаэлв, и (3) регрессивный этап, ранняя стадия которого протекала в условиях гранулитовой, а заключительная — в условиях ам-фиболитовой фации [2—12].
Известные геохронологические данные, в основном, касаются второго этапа гранулитового метаморфизма, связанного с надвигом ЛГП на пояс Танаэлв, возраст которого оценивался в 1.91—1.95 млрд лет [13—15] (по более точным данным — 1925 ± 1 млн лет [16]). Только несколько датировок могут иметь отношение к возрасту раннего гранулитового умереннобарического метаморфизма: 1950 ± 10 млн лет — [2]);
1970 ± 50 млн лет (ЯЪ-8г - [17]) и 1972 ± 12 млн лет -ВНЫМР-И датирование центральных частей низкоуранового метаморфогенного циркона [18]. Регрессивный этап метаморфизма со снижением температуры и давления до параметров ам-фиболитовой фации оценивается интервалом 1910-1904 млн лет [19-21].
Целью настоящей работы являлось - на основе геолого-петрологических и петрографо-мине-ралогических исследований воссоздать физико-
Рис. 1. Упрощенная схема геологического строения Лапландского гранулитового пояса с точками отбора геохронологических проб.
Упрощенная схема строения Лапландского гранулитового пояса (по Геологической карте Кольского региона..., 1996)
33°
37°
69°
68° 67°
■■■!>■!> |> Амфиболиты и основные гранулиты (пояс Танаэлв)
Кислые гранулиты, глиноземистые гнейсы Гранулиты среднего состава, эндербиты Тектонические нарушения
химические условия отдельных эпизодов метаморфизма и реконструировать последовательность магматических и метаморфических событий в центральной части ЛГП вдоль реки Лотты (рис. 1), поскольку здесь, во-первых, представлены все ассоциации пород, слагающих ЛГП, а, во-вторых, именно в этом районе отмечено проявление раннего умереннобарического метаморфизма [5, 10, 12], а также широко развиты процессы диатекси-са [1]. Поскольку проблема датирования метаморфических комплексов заключается в неоднозначной интерпретации геохронологических данных, одной из задач при изучении метаморфических пород является определение условий образования циркона и его места в Р-Т— истории породы. Выбранный район реки Лотты представляет собой удачный объект для решения и этой задачи, поскольку здесь представлен весь диапазон метаморфических и магматических событий, описанных для ЛГП, что позволяет как проследить по разрезу появление новых типов циркона и связать их с определенными условиями, так и на основе геохимических особенностей циркона сопоставить результаты изотопного датирования с петрологическими данными.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА
Лапландский гранулитовый пояс сложен вы-сокометаморфизованными комплексами пара- и ортопород. Парапороды или кондалитовый комплекс [1] включает в себя гранат-полевошпат-кварцевые и гранат-кварц-полевошпатовые кислые гранулиты классического "саксонского типа" с ленточным кварцем; гранат-полевошпат-квар-цевые и гранат-кварц-полевошпатовые гранитои-ды, которые из-за сходства минерального состава и общего лейкократового облика часто также называют кислыми гранулитами [22]; гранат-биоти-товые глиноземистые гнейсы с силлиманитом и кордиеритом (последний отсутствует в породах южной части структуры и широко представлен на севере пояса); метаизвестково-карбонатные породы, представленные незначительно. Классические кислые гранулиты широко развиты на южном фланге ЛГП, где слагают полосу шириной до 20 км (бассейн р. Яурийоки). Глиноземистые гнейсы и гранитоиды здесь встречаются редко, но они распространены на северном фланге пояса (бассейн р. Лотта). Ортопороды ЛГП объединены в комплекс, который традиционно называют чар-нокитовым [1], хотя правильнее его было бы назвать эндербитовым. Гиперстеновые и двупирок-
Рис. 2. Гранат-силлиманит-кордиеритовые и гранат-кордиеритовые ассоциации, развивающиеся на позднем этапе гранулитового метаморфизма (а, б). Реликты предшествующего парагенезиса с участием калиевого полевого шпата в ассоциации с биотитом и кварцем сохраняются только во включениях (в).
сеновые гранулиты преимущественно среднего состава и гиперстеновые гранитоиды, резко преобладающие в составе комплекса [22] по вещественному составу, в основном, соответствуют эндербитам. Собственно чарнокиты встречаются сравнительно редко. Небольшой объем комплекса составляют метаультрабазиты.
Геология района работ
Район р. Лотты характеризуется структурно-текстурным многообразием слагающих его пород, относимых к чарнокитовому и кондалитово-му комплексам ЛГП. Здесь представлены тонкополосчатые гиперстеновые и двупироксеновые гранулиты среднего состава, в разной степени мигматизированные гранат-биотитовые и гранатовые гнейсы, и развиты два типа гранитоидов: гиперстеновые (эндербиты) и гранатовые плагио-гранитоиды (плагиограниты и лейкоплагиогра-ниты). Это делает его удобным объектом для изучения эволюции магматических и метаморфических процессов в пределах ЛГП.
Гнейсы кондалитового комплекса в разной степени мигматизированы, и только на редких участках сохраняются реликты (Grt1 + Kfs + Pl + Qtz ± Bt) гнейсов с мелкозернистой гомеогранобластовой структурой. В слабо мигматизированных разностях еще сохраняется ранняя полосчатость и гнейсовид-ность, пересекаемая более пологой поздней. С усилением процесса мигматизации реликты раннего парагенезиса сохраняются только во включениях (рис. 2). Мигматизация сопровождается сегрегацией вещества и формированием крупных порфироб-ластов граната и полевого шпата. В итоге на смену мелкозернистым гомеогранобластовым структурам исходных гранатовых гнейсов приходят крупнозернистые гранолепидобластовые и порфиробла-стовые структуры, и образуется Grt + Qtz + Pl + + Sil + Crd ± Bt ± Kf парагенезис второго гранулитового этапа метаморфической эволюции комплекса (рис. 2).
С преобразованиями этого этапа сопряжено формирование многочисленных жил и сравнительно крупных тел гранатовых плагиогранитоидов
1 Обозначения минералов даны по [23].
1.2
13 1.0 £
il 0.8 £
I 0.6 £
0.4 0.2
0
Y, ppm (Y + Nb), ppm
1 + 2 oj * 4 ~-.--.-_.5 ■:/;.■..,. ■ 6
Рис. 3. Дискриминантные диаграммы Al/(Ca + Na + K) - (Na + K)/Al [28] (а) и Y-Nb(6), (Y + Nb) - Rb [29] (в) для главных разновидностей пород кондалитового и чарнокитового комплексов центральной и северо-восточной части ЛГП (по данным [30]).
Кондалитовый комплекс: гранитный пегматит (1) и гранатовые гранитоиды (2) района р. Лотта; поля составов кислых гранулитов (5) района р. Яурийоки и гранат-биотитовых гнейсов (6) района р. Лотта.
Чарнокитовый комплекс: массивные эндербиты районов оз. Ловно и р. Лотты (3); гиперстеновые и двупироксеновые гранулиты среднего состава (4) районов оз. Вуэрнияур и г. Ион-Ньюгоайв.
Обозначения полей: А — анорогенные граниты, I — "igneous" граниты — продукты плавления метамагматических субстратов, S — "sedimentary" граниты — продукты плавления метаосадочных субстратов, WPG — внутриплитные гранитоиды, "VAG — гранитоиды островных дуг, ORG — плагиограниты срединноокеанических хребтов, syn-COLG — синколизионные гранитоиды.
|.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1
Al/(Ca + Na + K), mol
(рис. 3), отличительной особенностью которых является отсутствие резких границ с вмещающими мигматизированными толщами. С учетом сходства химического и минерального состава этих плагиогранитоидов и кислых гранулитов ряд авторов, изучавших Лапландский гранулитовый пояс, рассматривал их как единую группу пород, считая первые грубозернистыми разновидностями последних (напр. [24, 25]). Согласно последующим исследованиям, плагиогранитоиды образовались в
результате диатексиса из субстрата, отвечающего по составу кислым гранулитам [22, 26, 27].
Минеральный и геохимический состав плагиогранитоидов близок к составу кислых гранулитов южного фланга ЛГП (за исключением кор-диеритовых разностей). Гранат-биотитовые гнейсы отличаются от кислых гранул
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.