УДК 551.71:552.3(470.22)
ПОЗДНЕАРХЕЙСКИЙ СРЕДНЕКИСЛЫЙ МАГМАТИЗМ ЮЖНО-ВЫГОЗЕРСКОЙ И КАМЕННООЗЕРСКОЙ ЗЕЛЕНОКАМЕННЫХ
СТРУКТУР ЦЕНТРАЛЬНОЙ КАРЕЛИИ © 2015 г. Т. А. Мыскова*, И. А. Житникова**, П. А. Львов*, **
*Институт геологии и геохронологии докембрия РАН, Санкт-Петербург e-mail: tmyskova@gmail.com **Всероссийский научно-исследовательский геологический институт
им. А.П. Карпинского, Санкт-Петербург Поступила в редакцию 07.04.2014 г., получена после доработки 23.05.2014 г.
Изучен геохимический состав и определен изотопный возраст (U-Pb по циркону, SHRIMP-II) позднеархейских среднекислых даек и плагиогранитов Шилосского массива Южно-Выгозерской и Каменноозерской зеленокаменных структур Центральной Карелии. Субвулканиты дайкового комплекса варьируют по составу от андезибазальтов до риолитов, различаются структурно-текстурными особенностями и имеют возраст от 2862 ± 8 до 2785 ± 15 млн лет. По составу и возрасту (2853 ± 11 млн лет) плагиограниты Шилосского массива Южно-Выгозерской структуры идентичны наиболее древним дайкам дацитов и гранодиорит-порфиров. Внедрение даек началось одновременно с интрузией плагиогранитов и продолжалось в течение не менее 70 млн лет. По геохимическим особенностям субвулканиты дайкового комплекса и плагиограниты Шилосского массива сходны с гранитоидами ТТГ-ассоциаций и близки к гранитам I- и М-типов. Sm-Nd модельный возраст части даек (2.97—2.88 млн лет) близок к возрасту кристаллизации пород, что свидетельствует в пользу ювенильной природы магм. Для даек с более древним модельным возрастом (3.05 млн лет) предполагается примесь корового материала. Вариации в значениях модельного возраста и величин sNd (от —2.7 до +2.9) свидетельствуют об отсутствии единого источника магм.
Ключевые слова: Центральная Карелия, архей, субвулканиты, U-Pb геохронология.
DOI: 10.7868/S0869592X15040079
ВВЕДЕНИЕ
Актуальная проблема длительности магматических процессов и источников вещества успешно решается для магматических комплексов разного состава и возраста с помощью геохимических, петрологических и изотопных методов (Chesley et al., 1993; Griffin et al., 2000; Добрецов и др., 2001; Ларин, 2011 и другие). В настоящей статье сделана попытка внести определенный вклад в решение этой проблемы на примере позднеархейского комплекса среднекислых даек, изученных преимущественно в пределах Южно-Выгозерской зеленокаменной структуры и частично в небольшом фрагменте Каменноозерской структуры Сумозерско-Кенозерского зеленокаменного пояса Центральной Карелии. Данные зеленокаменные структуры принадлежат Водлозерскому блоку и окаймляют древние тона-лит-трондьемит-гранодиоритовые (ТТГ) комплексы (3.2—3.1 млрд лет) с северо-запада, севера и востока (Лобач-Жученко и др., 2005 и др.).
Южно-Выгозерская структура впервые была выделена в качестве позднеархейского зеленокаменного пояса В.В. Куликовой и В.С. Куликовым (1981). По итогам работ по составлению Госгеол-карты-200 второго поколения листа Р-36-Х11 (Государственная..., 2013) Южно-Выгозерская структура была включена в состав Сумозерско-Кено-зерского зеленокаменного пояса в качестве второстепенной зеленокаменной структуры. Слагающие ее метавулканиты представлены чередующимися в разрезе массивными и подушечными толеитовыми базальтами, в виде единичных прослоев встречаются коматиитовые базальты (Ло-бач-Жученко и др., 1999; Государственная., 2013). Магматизм позднего этапа связан с внедрением малых тел габброидов, Шилосской интрузии пла-гиогранитов и роев даек среднекислого состава (рис. 1). Шилосский массив обнажается в центре структуры. Габброиды слагают изометричные и линейные тела по периферии массива и в виде ксенолитов зафиксированы в краевых частях Шилосской интрузии. Рои среднекислых даек ло-
о
H
s
s
M ©
M
и о и о
M
и о
о
л с
S
¡4
£ -t.
s
О g
а
>
h тз
кализованы внутри зеленокаменных пород, являются секущими по отношению к базальтам и габбро и не встречены в пределах Шилосского массива. Возраст базальтов согласно изотопным данным составляет 2916 ± 70 млн лет (Сочеванов и др., 1991). Мнения исследователей об эволюции позднего этапа магматизма расходятся, что можно объяснить недостатком изотопно-геохронологических данных. Среднекислые дайки и плагиограниты Шилосского массива, согласно С.Б. Лобач-Жученко и др. (1999), по пет-рогенным элементам образуют единый тренд дифференциации. Вместе с тем датированные и-РЬ классическим методом две пробы из дайки риолита (2807 ± 12 млн лет) и плагиогранита (2859 ± 24 млн лет) показали значительную разницу в возрасте — более 50 млн лет (Лобач-Жучен-ко и др., 1999). Эти данные послужили одним из аргументов для отнесения плагиогранитов и даек к разным комплексам — к шилосскому и рыбозер-скому соответственно (Государственная., 2013). Нет единогласия и относительно положения в структуре габброидного магматизма. С.Б. Лобач-Жученко с соавторами (1999) выделяют малые тела габбро в самостоятельный комплекс. Согласно другой точке зрения (Государственная., 2013), габбро объединены с плагиогранитами Шилос-ского массива в единый шилосский комплекс (как магматические образования первой и второй фаз соответственно).
Каменноозерская структура Сумозерско-Кенозерского зеленокаменного пояса ранее изучалась В.С. Куликовым (Куликов и др., 1981), М.Г. Поповым (Попов и др., 1979) и И.С. Пухте-лем (РисЫ;е1 й а1., 1999). В разрезе структуры были выделены две стратифицированные толщи и комплекс субвулканитов. Нижняя толща представлена базальтами и коматиитами со структурами спинифекс, верхняя толща — находящимися в подчиненном количестве базальтами, андезитами и кислыми вулканитами базальт-андезит-да-цит-риолитовой серии (BADR), субвулканиты — кислыми вулканитами, отнесенными к адакитам (РисЫ;е1 е! а1., 1999). Возраст коматиитов и базальтов оценен в 2916 ± 117 млн лет (8ш-Мё изохрона по валовым пробам), а возраст риолитов из верхней толщи — в 2873 ± 4—2875 ± 2 млн лет (и-РЬ классический метод по циркону; РисЫ;е1 е! а1., 1999). В юго-западном фрагменте Каменноозер-
ской структуры в ходе исследований по составлению Госгеолкарты-200 (Государственная., 2013) выявлена только нижняя толща, представленная преимущественно вулканитами основного состава и отличающаяся от аналогичной толщи Южно-Выгозерской структуры объемом лав повышенной основности. Установлена практически полная аналогия составов вулканогенных и интрузивных образований, слагающих Южно-Выго-зерскую и Каменноозерскую структуры.
Благодаря участию в проекте по составлению Госгеолкарты-200 второго поколения листа Р-36-Х11 (Северо-Онежская площадь) авторы статьи получили представительный материал для всестороннего изучения позднеархейского интрузивного магматизма данной территории. Объем полученного фактического материала не позволяет рассмотреть его в рамках одной публикации. Поэтому настоящая статья будет посвящена вопросам эволюции только среднекис-лого магматизма. Габброидный магматизм планируется рассмотреть в отдельной работе. В статье приведены новые геохимические и изотопные данные для всех разновидностей средне-кислых даек и тоналитов Шилосского массива (и-РЬ метод по циркону с использованием SHRIMP-II), произведено геохимическое сопоставление кислых даек с тоналит-трондьемита-ми Шилосского плутона, установлена существенная продолжительность становления дай-кового комплекса и высказано предположение об источниках магматических расплавов.
ГЕОЛОГО-ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Позднеархейский среднекислый магматизм исследованного района представлен Шилосским массивом и роями маломощных даек.
Шилосский массив обнажается в центре Юж-но-Выгозерской зеленокаменной структуры в форме эллипса, вытянутого в северо-западном направлении на расстоянии 17 км и сложенного то-налитами (гранодиоритами) и трондьемитами (плагиогранитами) (рис. 1). Его контакты с вмещающими породами интрузивные, что подтверждается ксенолитами метабазальтов, метагаббро и сланцев в краевых частях массива (Лобач-Жученко и др., 1999). Минеральный состав пород включает
Рис. 1. Схема геологического строения Южно-Выгозерской структуры и фрагмента Каменноозерской структуры Сумозерско-Кенозерского зеленокаменного пояса Центральной Карелии.
1 — ТТГ фундамента; 2 — базальты зеленокаменных поясов; 3 — малые тела габбро с возрастом 2869—2857 млн лет (а) и 2840—2818 млн лет (б); 4 — плагиограниты Шилосского массива; 5 — среднекислые дайки; 6 — субщелочные граниты с возрастом 2762 млн лет; 7 — ятулийские осадки; 8 — ятулийские вулканиты; 9 — гнейсовидность; 10 — разломы (пунктиром — предполагаемые); 11 — места отбора геохронологических проб с указанием возраста породы (в числителе) и номера пробы (в знаменателе). На врезке: 12 — зеленокаменные пояса, 13 — породы Беломорского подвижного пояса, 14 — раннепротерозойские вулканогенно-осадочные комплексы. Цифрами в кружках обозначены зеленокаменные структуры: 1 — Южно-Выгозерская, 2 — Каменноозерская.
плагиоклаз, кварц, амфибол и биотит, вторичные минералы представлены эпидотом и хлоритом, акцессорные — сфеном, апатитом, цирконом и небольшим количеством рудных. Породы имеют ги-пидиоморфнозернистую структуру.
Дайки образуют поля в пределах зеленокамен-ных пород и пространственно тяготеют к зонам тектонических нарушений преимущественно субмеридионального направления (рис. 1). Они имеют секущие контакты с вмещающими базальтами и малыми телами габбро. Дайки различаются по мощности и составу. Преобладают маломощные тела (первые метры), варьирующие по химическому составу от андезибазальтов до риолитов. Реже встречаются более крупные дайки (первые десятки и сотни метров), сложенные хорошо раскристал-лизованными разностями — гранодиорит-порфи-рами. Породы сохранили первичные структурно-текстурные особенности, что позволяет использовать для них магматические термины. Субвулканиты метаморфизованы в условиях от фации зеленых сланцев до фации эпидотовых амфиболитов.
Андезибазальты и андезиты развиты незначительно преимущественно на северо-западе Юж-но-Выгозерской структуры. Они однообразны по составу, присутствуют в виде афировых и порфировых разностей. Вкрапленники представле
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.