УДК 550.93:551.72:552.54(470.21)
Rb-Sr И U-Pb СИСТЕМАТИКА МЕТАОСАДОЧНЫХ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД: ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКАЯ КУЭТСЯРВИНСКАЯ СВИТА ПЕЧЕНГСКОГО ЗЕЛЕНОКАМЕННОГО ПОЯСА, КОЛЬСКИЙ
ПОЛУОСТРОВ
© 2011 г. А. Б. Кузнецов, И. М. Горохов, Г. В. Овчинникова, В. А. Мележик*, И. М. Васильева, Б. М. Гороховский, Г. В. Константинова, Н. Н. Мельников
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2;
E-mail: antonbor9@mail.ru *Геологическая служба Норвегии Leiv Eirikssons vei 39, N-7491 Trondheim, Norway Поступила в редакцию 28.01.2009 г.
Исследована Rb-Sr и U-Pb систематика метаосадочных карбонатных пород палеопротерозойской куэтсярвинской свиты. Образцы взяты из скважины, пробуренной в северной зоне Печенгского зе-ленокаменного пояса на северо-западе Кольского полуострова. Карбонатный разрез свиты состоит из трех пачек (снизу вверх): доломитовой (68 м), известково-доломитовой (9 м) и глинисто-известняковой (1 м). Доломиты (Mg/Ca = 0.55—0.61) нижней пачки I содержат 70.3—111 мкг/г Sr. Первичное отношение 87Sr/86Sr в них варьирует в пределах 0.70560—0.70623 и характеризует исходные кон-тинентально-озерные карбонатные осадки. Известковые доломиты (Mg/Ca = 0.39—0.59) и доломи-тистые известняки пачек II и III (Mg/Ca = 0.02—0.36) обогащены Sr (соответственно 285—745 и 550— 1750 мкг/г). Первичные отношения 87Sr/86Sr в этих породах (соответственно 0.70406—0.70486 и 0.70407—0.70431) не выходят за пределы интервала вариаций 87Sr/86Sr в ятулийской морской воде, что указывает на формирование карбонатных осадков двух верхних пачек в открытом морском бассейне. Изучение доломитов пачки I показало, что свекофеннский метаморфизм оказал более значительное влияние на U-Pb системы карбонатных пород по сравнению с их Rb-Sr системами. Большая часть фигуративных точек, отвечающих карбонатной составляющей доломитов, образует в координатах 207pb/204Pb—206Pb/204Pb изохрону с возрастом 1900 ± 25 млн лет (СКВО = 0.5). В этих же образцах в координатах 208Pb/204Pb—206Pb/204Pb наблюдается положительная корреляция. Поскольку осадочные карбонаты обычно не содержат Th, такая корреляция свидетельствует о вторичном обогащении изученных доломитов торием либо торогенным 208Pb и позволяет рассматривать полученную Pb-Pb датировку как возраст свекофеннского метаморфического события. В трех образцах доломитов пачки I не наблюдается нарушение первичной U-Th-Pb систематики, а их фигуративные точки в координатах 207Pb/204Pb-206Pb/204Pb образуют тренд, отклоняющийся от изохроны с возрастом 1900 млн лет. U-Pb характеристики этих образцов позволяют вычислить модельный дометамор-фический возраст куэтсярвинских карбонатных осадков, равный 2075-2100 млн лет. Этот интервал согласуется с возрастными рамками ломагунди-ятулийской эпохи, во время которой формировались карбонатные осадки с высокими положительными значениями 513С.
Исследование ЯЪ-8г и и-РЬ систематики карбонатных пород позволяет получать информацию о геохимических характеристиках среды седиментации и возрасте карбонатных осадков, а также об условиях и времени их преобразования. Такое комплексное исследование является важным и независимым инструментом для палеофа-циальных реконструкций и этапов развития осадочных бассейнов в докембрии. Ятулийское время отмечено в геологической летописи палеопротеро-зоя крупномасштабным накоплением карбонатных осадков с высокими величинами 513С вплоть до +18%о (здесь и далее все значения 513С выражены в промилле относительно стандарта У-РЭБ)
[Schidlowski et al., 1975, 1976; Галимов и др., 1975; McNaughton, Wilson, 1983; Gauthier-Lafaye, Weber, 1989; Baker, Fallick, 1989a, 1989b; Юдович и др., 1990; Tikhomirova, Makarikhin, 1993; Karhu, 1993; Melezhik, Fallick, 1994, 1996; Покровский, Мележик, 1995; Melezhik et al., 1997, 1999; Buick et al., 1998; Семихатов и др., 1999; Bekker et al., 2001, 2003a, 2003b]. Эти величины часто используются в литературе для корреляции палеопротерозой-ских карбонатных формаций, не имеющих изотопно-геохронологической привязки к возрастной шкале. Однако одновозрастные карбонатные осадки могли отлагаться как в морских, так и в континентальных озерных бассейнах, и поэтому
Рис. 1. а — географическое положение Печенгского зеленокаменного пояса (б); б — упрощенная геологическая карта Печенгского зеленокаменного пояса. 1 — архейские гранито-гнейсы; 2 — верхнеархейская габбро-норитовая расслоенная интрузия, гора Генеральская; 3—5 — северопеченгская серия: 3 — конгломераты, 4 — осадочно-вулканогенные породы, 5 — осадочные и вулканические породы южнопеченгской серии; 6 — гранодиориты; 7 — положение скважины Х; 8 — свиты северопеченгской серии: I — невер-скрукская, II — ахмалахтинская, III — куэтсярвин-ская, IV — коласйокская, V — пилгуярвинская.
различаться по величине 513С. Такая возможность мешает проведению корректных корреляций, а также не позволяет оценить вклад глобальных и локальных факторов в формирование изотопного состава карбонатного углерода в океанах прошлого.
Реконструкция палеофациальных обстановок в палеопротерозое затруднена прежде всего из-за отсутствия в докембрии скелетных организмов, являющихся главными показателями палеосоле-ности в фанерозое. Кроме того, важные индикаторы солености — эвапоритовые минералы (сульфаты и галиты) — сохранились главным образом в пост-раннерифейской геологической летописи, а псевдоморфозы по эвапоритам, обнаруживаемые в более древних отложениях раннего рифея и па-леопротерозоя, во многих случаях еще нуждаются в точной диагностике их исходного состава. Наличие в докембрийских осадочных породах слоистых текстур, даже в случае их хорошей сохранности, также не обеспечивает безошибочной интерпретации палеофациальных обстановок осадконакоп-ления. Заметный вклад в решение этой проблемы вносит изучение изотопного состава стронция в хемогенных осадках, которое позволяет установить принадлежность водоема к морским или внутриконтинентальным бассейнам на основании сходства или различия отношения 87Sr/86Sr в изучаемых карбонатных породах и древнем океане [Muller, Mueller, 1991; McArthur, 1994; Palmer etal., 2004]. Важно отметить, что на изотопно-геохронологическую информацию для карбонатных пород (в частности, на их U-Pb и/или Pb-Pb изохронный возраст) не влияют палеофациаль-ные обстановки седиментации. Это дает возможность находить для оценки последних необходимый возрастной фрагмент кривой вариаций отношения 87Sr/86Sr в океане и сопоставлять его с диапазоном указанного отношения в породах исследуемой формации [Овчинникова и др., 1995, 2001, 2007; Rasbury et al., 1997, 2004; Bolhar et al., 2002; Kamber et al., 2004; Sarangi et al., 2004; Кузнецов и др., 2003б, 2008; Семихатов и др., 2003].
Палеопротерозойские породы Балтийского щита сохранили вещественную информацию для реконструкции крупных геологических событий, происходивших на поверхности Земли. Наиболее
X
X X X X X X ХХХХ X X X X X X X X X х X XX ХХХХ XX XX ХХХХ XX
х 10 км X
X
ХХХХ XX Xх* IxXXXxX X ХХХХхХ' Ул_ XX XX X ХХХХ XX XX / 1 XX XX X XX XX хх хх[
ххххх хххххххх ххххххххххххх
X X X X X X X XX XX XX
ХХХХ X XX X 1 k V vi 1 V V I 2 1
5 6 ^Скв. Х 7 ;■■) 1
полные палеопротерозойские разрезы расположены на юге щита в Онежском прогибе и на севере — в Имандра-Варзугском и Печенгском зеле-нокаменных поясах [Соколов и др., 1970; Салоп, 1973]. Мощная толща осадочно-вулканогенных
V ГР „V -1Т М/ У
В
1 км
Ш/Ё
II
V
<¿7-14 <4 '--'У,
Скв.Х
-СХ-268.1 чСХ-268.2 СХ-269.4с ■ СХ-271.6 СХ-272.7а
ЦТ!
ЯМ
X
пП
¿1?
" ыд
ш
-СХ-307.3
-СХ-314.5
Е31СЭ1ЕЭ1В ■I III I
И1И1ГЭИ 11Н1ЕЭ1ЕЭ1
I1 рр°
эТвТр
10 км
XXX XX X
= 9
13
V V V V V
10 ■■■■■■■ 14
37
11 =г т 15
М 8
г-тч
Т'Т'Т 12 СХ-268.1 16
пород, слагающих Печенгский зеленокаменный пояс на Кольском полуострове, представляет типовой разрез палеопротерозоя на северо-западе Балтийского щита. Формирование палеопроте-розойских отложений, в том числе карбонатных, происходило здесь в результате продолжительной эволюции внутриконтинентального рифтогенно-
Рис. 2. Строение северопеченгской серии и положение образцов в изученном разрезе куэтсярвинской свиты.
1—12 — породы: 1 — подстилающие гранито-гнейсы, 2 — габбро-нориты, 3 — конгломераты, 4 — песчаники, 5 — алевролиты с прослоями сланцев, 6 — алевролиты с гематитом, 7 — углеродсодержащие сланцы, 8 — вулканогенные породы, 9 — доломиты, 10 — интракла-стовые доломиты, 11 — известняки, 12 — глинистые известняки; 13—15 — текстуры карбонатных пород: 13 — травертиновые, 14 — шатровые ("типи"), 15 — трещины усыхания; 16 — номера и уровни отбора образцов. Сокращения: Нев — неверскрукская, Ахм — ахмалах-тинская, Куэтсярви — куэтсярвинская, Н — нижняя, В — верхняя.
го прогиба при его переходе в океанический бассейн [Минц, 1993; Ме^Ык, БШЛ, 1994; 8Ыагкоу, 8шо1кт, 1997]. Чередование морских и континентальных обстановок осадконакопления было установлено при литологических исследованиях пород куэтсярвинской свиты, содержащей карбонатные породы с высокими (до +9%) значениями 513С [Ме1е2Ык, БаШск, 2005]. В настоящей работе описаны изотопно-геохимические особенности карбонатных пород куэтсярвинской свиты, представлены 8г-изотопные характеристики доломитов и известняков в зависимости от обстано-вок накопления, определено время преобразования карбонатных пород и предпринята попытка оценить возраст формирования карбонатов.
ГЕОЛОГИЧЕСКИИ ОБЗОР И ЛИТОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ КУЭТСЯРВИНСКОЙ свиты
Печенгский зеленокаменный пояс расположен в северо-западной части Балтийского щита и разделяется на две структурные зоны: северную грабеноподобную и южную — аллохтонную пластину с надвинутым на нее архейским основанием (рис. 1). Породы северной зоны объединяются в северопеченгскую, а породы южной — в южно-печенгскую серию. Мощная северопеченгская серия (8—13 км) несогласно залегает на гранито-гнейсах архейского фундамента и позднеархей-ских интрузивных габбро-норитах (рис. 2). Серия сложена отложениями четырех осадочно-вулка-ногенных циклов, которые разделены перерывами в осадконакоплении или тектоническими разломами. Ранний цик
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.