ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2007, том 415, № 3, с. 383-388
= ГЕОХИМИЯ :
УДК 550.93 (470.21)
ВОЗРАСТ И ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АРХЕЙСКИХ КАРБОНАТИТОВ И ЩЕЛОЧНЫХ ПОРОД
БАЛТИЙСКОГО ЩИТА
© 2007 г. Д. Р. Зозуля, Т. Б. Баянова, П. Н. Серов
Представлено академиком Ф.П. Митрофановым 16.07.2006 г. Поступило 02.08.2006 г.
Проявления щелочных пород в архее весьма незначительны и известно только несколько комплексов на Канадском щите (провинция Сьюпе-риор), в Гренландии, Австралии (блок Иилгарн) и Южной Африке [1]. Породы представлены щелочными и нефелиновыми сиенитами, фоидоли-тами, карбонатитами, щелочными гранитами, а также лампрофирами и калиевыми вулканитами. Наиболее древние щелочные породы имеют возраст около 2.7 млрд. лет. Позднепротерозойские и фанерозойские проявления щелочных пород встречаются в трех основных геодинамических структурах: 1) континентальных рифтах, 2) океанических островах, 3) зонах субдукции (тыловые области - для щелочных гранитов). В раннем докембрии отсутствуют щелочные породы, формирующиеся в виде горячих точек на океанической коре и в континентальных рифтах, и геодинамическая обстановка образования архейских щелочных пород интерпретируется как субдукцион-ная, а их источником считается деплетированная мантия [1]. Кроме того, понимается так, что формирование позднеархейских щелочных комплексов в субдукционной обстановке происходит на конечных стадиях развития зеленокаменных поясов, а деплетированный источник объясняется отсутствием метасоматических процессов в архейской мантии [1].
Характерные для щелочных пород повышенные концентрации стронция и редких земель позволяют пренебречь контаминацией в ходе поздних наложенных процессов и рассматривать начальные изотопные отношения как истинные характеристики мантии. Это является весьма важным для понимания наиболее ранних (архейских) процессов формирования литосферы, когда изначальная геодинамическая позиция и роль
мантийно-корового взаимодействия часто скрыты многочисленными наложенными процессами.
В данной работе представлены новые возрастные данные, полученные и-РЬ-методом по циркону и бадделеиту и Sm-Nd-методом по минералам, а также изотопно-геохимические (Ш, Sr) индикаторы для древнейших щелочных пород и карбонатитов Балтийского щита.
Карбонатитовый комплекс Сиилинярви находится в Восточной Финляндии и приурочен к периферии архейского Карельского кратона. Массив пород представляет собой крутопадающее дайкообразное тело с длиной на поверхности около 16 км и максимальной шириной 1.5 км [2]. Породы массива прорывают архейские гранито-гнейсы и представлены глиммеритом (состоит главным образом из флогопита), флогопитовым карбонатитом, кальцитовым карбонатитом и их апатитобогащенными (до 10%) разностями. Все породные разновидности обладают массивной текстурой, характеризуются средне- и крупнозернистой структурой. Флогопитовые и флогопитсо-держащие разности являются первой и основной по объему интрузивной фазой. Они могут содержать щелочной амфибол - рихтерит (до 10%). Акцессорные минералы представлены баритом, стронцианитом, монацитом, пирохлором, магнетитом, ильменитом, пиритом, бадделеитом и цирконом. Последняя интрузивная фаза является протяженной (4 км) дайкой меласиенита мощностью 20-30 м. Вмещающие породы подвержены фенитизации на расстоянии до 1 км и по составу отвечают щелочным сиенитам.
Сахарйокский массив щелочных пород расположен в западной части Кейвского террейна (Кольский полуостров). Последний сложен главным образом позднеархейскими метавулканита-ми от основного до кислого состава и метаосадка-ми, залегающими на тоналит-трондьемит-грано-диоритовом (ТТГ) фундаменте Центрально-Кольского блока, а также межформационными интрузиями щелочных гранитов. По геохронологическим данным древнейший фундамент Цен-
Геологический институт Кольского научного центра Российской Академии наук, Апатиты Мурманской обл.
Таблица 1. Изотопные и-РЬ-данные для бадделента (М) и циркона из карбонатитов и сиенитов массивов Сии-линярви и Сахарйок
№ пробы
Навеска, мг
Содержание, РРт Изотопный состав свинца1 Изотопные отношения и возраст, млн. лет2
РЬобщ и 206РЬ 204РЬ 206РЬ 207РЬ 206РЬ 208РЬ 207РЬ 235и % 206РЬ 238РЬ % 207РЬ 206РЬ Rho
Карбонатиты, массив Сиилинярви
12 (bd) 1.20 5.8 11.6 1720 5.670 7.319 10.432 1.5 0.4386 1.0 2550 ±18 0.73
22 0.50 4.4 8.6 1420 5.483 5.364 10.314 5.0 0.4305 3.0 2594 ± 60 0.71
33 0.25 4.3 7.0 220 4.308 2.529 9.688 10.0 0.3993 6.0 2615 ±60 0.73
43 0.45 1.2 33.6 690 5.124 4.167 1.016 3.0 0.0922 1.5 2629 ± 30 0.71
14 1.70 5.3 9.0 780 5.209 5.127 11.710 1.0 0.4835 0.8 2612±12 0.80
24 0.65 3.1 5.7 624 5.178 5.086 10.650 3.4 0.4474 2.6 2583 ± 33 0.83
34 1.00 4.3 8.1 530 5.090 4.898 9.959 2.5 0.4192 1.6 2580 ± 27 0.77
44 0.90 6.1 15.1 378 4.778 4.030 7.145 1.7 0.3034 0.9 2612±21 0.73
Нефел иновы й сиенит, С ахарйокский массив
15 0.55 28.9 86.3 552 7.246 6.542 4.5780 0.2918 1862 0.64
25 0.50 28.8 76.3 953 6.900 6.931 6.0490 0.3341 2115 0.70
35 0.40 27.2 72.8 114 4.724 3.086 3.4000 0.2600 1458 0.48
45 0.50 27.6 68.2 615 6.611 5.506 6.4525 0.3437 2098 0.85
Щелочной сиенит, Сахарйокский массив
1 0.20 586.1 1008.5 4593 5.5464 5.3622 12.060 0.4925 2631 0.94
2 0.85 64.9 113.5 5262 5.5567 5.9061 12.018 0.4907 2631 0.95
3 1.25 52.1 93.8 3643 5.5715 6.9134 11.781 0.4852 2617 0.94
4 1.20 9.1 15.5 1056 6.1515 1.9501 8.2846 0.3994 2351 0.91
1 Все отношения скорректированы на холостое загрязнение 0.08 нг (0.2 нг для нефелинового сиенита) для РЬ и 0.04 нг для и и масс-дискриминацию 0.12 ± 0.04%.
2 Коррекция на примесь обыкновенного свинца определена на возраст по модели Стейси и Крамерса [10].
3 Введена поправка на изотопный состав микроклина: 206РЬ/204РЬ = 16.49 ± 0.02; 207РЬ/204РЬ = 15.17 ± 0.03; 208РЬ/204РЬ = = 35.17 ± 0.1.
4 Введена поправка на изотопный состав микроклина: 206РЬ/204РЬ = 19.804 ± 0.01, 207РЬ/204РЬ = 16.206 ± 0.02, 208РЬ/204РЬ = = 36.14 ± 0.24.
5 Введена поправка на изотопный состав сиенита (WR): 206РЬ/204РЬ = 14.77, 207РЬ/204РЬ = 15.00, 208РЬ/204РЬ = 33.84 [7].
трально-Кольского блока формировался в несколько этапов позднеархейской эндогенной активности и имеет радиогенный возраст в пределах 3.0-2.7 млрд. лет [3]. Кислые метавулканиты Кейвского террейна завершают разрез экструзивного комплекса, имеют орогенную природу и и-РЬ-возраст по цирконам, равный 2871 ± 15 млн. лет [4]. Кейвские щелочные граниты и граносиениты имеют анорогенную природу и формировались в интервале 2.68-2.65 млрд. лет [5]. Сахарйокский массив залегает в пределах южной части Запад-нокейвского массива щелочных гранитов, является интрузией трещинного типа и сложен щелочными габброидами (эссекситами), нефелиновыми сиенитами и щелочными сиенитами [6]. Щелочная магма внедрялась по вертикальным разломам между щелочными гранитами и гнейсо-
диоритами в виде протяженных (свыше 7 км), крутопадающих дайкообразных тел. Максимальной ширины (1.5-2 км) массив достигает в северной части. В западной и юго-западной частях массива залегают щелочные сиениты. Нефелиновые сиениты приурочены к восточной части массива, где в пределах последних размещены крупные (размером до 80 х 200 м) выходы эссекситов. Нефелиновые сиениты метасоматически воздействуют на вмещающие их щелочные граниты, а также на щелочные сиениты и эссекситы, образуя фенитовые ореолы и пегматитовые жилы.
Щелочные сиениты - средне- и крупнозернистые породы с выраженной линейностью темноцветных минералов. Иногда отмечаются массивные разновидности. Набор породообразующих минералов характеризуется постоянством соста-
206рь/238и
Рис. 1. и-РЬ-диаграмма с конкордией для цирконов и бадделеита из карбонатитов массива Сиилинярви (а), (б) и для цирконов из нефелинового (в) и щелочного (г) сиенитов массива Сахарйок.
ва и представлен альбитом (40-50%), микроклином (25-30%), лепидомеланом (10-15%), ферро-гастингситом (5-10%). Среди акцессорных минералов преобладают циркон, алланит, флюорит и магнетит. Нефелиновые сиениты представлены средне- и крупнозернистыми породами двух текстурных разновидностей: трахитоидные (наиболее распространенные) и порфировидные. Породообразующими минералами трахитоидных нефелиновых сиенитов являются альбит (30-40%), микроклин (20-25%), нефелин (20-25%), эгирин (10-20%), лепидомелан (10-15%). Порфировидные сиениты сложены главным образом альбитом, микроклином и нефелином в приблизительно равных объемных пропорциях, а меланократовый минерал в них - крупные пойкилобласты или идиобласты феррогастингсита (до 20%). Акцессорные минералы нефелиновых сиенитов: циркон, флюорит, кальцит, бритолит. Эссекситы - это массив-
ные среднезернистые породы, сложенные омфа-цитом (от 30 до 60%), флогопитом (от 10 до 50%), плагиоклазом (до 30%), нефелином (до 5%), кальцитом (1-3%). Некоторые их разновидности включают амфибол гастингсит-паргаситового состава (до 5%). Акцессорные минералы: магнетит, апатит, флюорит.
Для и-РЬ-датирования и Ш^г-изотопно-гео-химических исследований были отобраны представительные пробы (более 20 кг) из всех разновидностей пород, слагающих изучаемые массивы. Все извлекаемые из пород минералы и сами породы обрабатывали по полной методике, применяемой в лаборатории геохронологии и геохимии изотопов в ГИ КНЦ РАН, которая приведена в [7]. Изотопные анализы и, РЬ, Ш, Sг проводили на масс-спектрометрах МИ 1201-Т и 'Тт^ап-МАТ 262" ^РО). Расчеты координат точек и параметров изохрон проводили по программам [8, 9],
Таблица 2. Изотопный состав № и Sr для пород и минералов массивов Сиилинярви и Сахарйок
№ обр. Массив, порода/минерал Бт Ш 147Бт/144Ш 143Ш/144Ш ^ш(2610)
РРт
Б-04/1 Б-04/2 Б-04/6 Б-04/9 Б-04/10 ВТБ-04/2 То же » » Fm-8 Сх М-18 Б№-20-10 БЙ-20-245 Сиил, Кб То же Сиил, Гм То же » » Сиил, Рх Сиил, Ап Сиил, Фл Сах, Эс Сах, Нс То же » 31.353 29.152 13.348 7.226 8.095 29.152 1.921 231.494 0.096 1.35 25.84 51.41 51.47 211.568 197.254 89.951 48.499 54.764 197.254 14.062 1575.333 0.604 6.78 156.89 266.25 315.96 0.089583 0.089341 0.089703 0.090067 0.089357 0.089341 0.082595 0.088832 0.096240 0.120321 0.
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.