научная статья по теме ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ ЭВОЛЮЦИИ ЩЕЛОЧНО-УЛЬТРАОСНОВНЫХ СЕРИЙ ПАЛЕОЗОЙСКИХ МАССИВОВ ФЕННОСКАНДИНАВСКОГО ЩИТА Геология

Текст научной статьи на тему «ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ ЭВОЛЮЦИИ ЩЕЛОЧНО-УЛЬТРАОСНОВНЫХ СЕРИЙ ПАЛЕОЗОЙСКИХ МАССИВОВ ФЕННОСКАНДИНАВСКОГО ЩИТА»

ПЕТРОЛОГИЯ, 2013, том 21, № 3, с. 277-308

УДК 552.33(470.21)

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ ЭВОЛЮЦИИ ЩЕЛОЧНО-УЛЬТРАОСНОВНЫХ СЕРИЙ ПАЛЕОЗОЙСКИХ МАССИВОВ

ФЕННОСКАНДИНАВСКОГО ЩИТА © 2013 г. А. А. Арзамасцев, Л. В. Арзамасцева

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН наб. Макарова, д. 2, Санкт-Петербург, 199034, Россия; e-mail: arzamas@ipgg.ru Поступила в редакцию 20.03.2012 г.

Получена после доработки 25.06.2012 г.

С целью изучения трендов эволюции щелочно-ультраосновной серии Кольской провинции изучено распределение редкоземельных элементов в породах и минералах ряда оливинит-клинопирок-сенит-мелилитолит—мельтейгит—ийолит—нефелиновый сиенит. Содержания REE, а также других микроэлементов получены для оливина, мелилита, клинопироксена, нефелина, апатита, перовски-та, титанита, магнетита. Установлено, что распределение большинства элементов в породах Ков-дорского, Африкандского, Вуориярвинского и др. массивов отличается от такового в щелочно-уль-траосновной серии Хибин и контролируется кристаллизацией перовскита. Показано, что для первичных оливин-меланефелинитовых расплавов серии малых щелочно-ультраосновных массивов характерна ранняя кристаллизация перовскита, являющегося главным концентратором REE, Nb, Ta, Th, U. Осаждение перовскита совместно с оливином и клинопироксеном привело к обеднению редкими землями остаточной магмы и образованию деплетированных в отношении лантаноидов и высокозарядных элементов ийолитовых и нефелин-сиенитовых дериватов. В отличие от этого, формирование пород щелочно-ультраосновной серии Хибин было осложнено подмешиванием к первичной оливин-меланефелинитовой магме небольших порций фонолитового расплава, что привело к изменению порядка кристаллизации REE-содержащих титанатов и титаносиликатов и накоплению большинства некогерентных элементов в поздних порциях расплава. В результате хибинские ийолиты имеют наиболее высокие концентрации REE, содержащиеся в высокоредкоземельном апатите и титаните.

DOI: 10.7868/S0869590313020027

ВВЕДЕНИЕ

В северо-восточной части Фенноскандинав-ского щита с палеозойским этапом тектономагма-тической активизации связано образование многофазных щелочных массивов, традиционно относимых к двум сериям: щелочно-ультраосновных пород с карбонатитами (массивы Ковдор, Турий Мыс, Вуориярви, Африканда, Себльявр и др.) и аг-паитовых нефелиновых сиенитов, представленных крупнейшими плутонами Хибин и Ловозера. В последних также присутствуют значительные объемы щелочно-ультраосновных пород (Галахов, 1975, Арзамасцев и др., 1998). Имеющиеся изотопные датировки свидетельствуют об одновозраст-ности всех палеозойских щелочных массивов провинции и единых мантийных источниках родона-чальных магм (Кгашт й а1., 1993; Кгатт, Кратко, 1994). Важной особенностью щелочных пород региона являются огромные концентрации редкоземельных элементов, У, 8г, Zr, ИГ, №, Та, и ТЬ, которые входят в состав апатита, титанита, перов-скита и других акцессориев, либо, если их концентрация в расплавах была достаточно высока, образуют самостоятельные минералы, такие как лопарит, пирохлор и эвдиалит, месторождения

которых являются основой горнорудной базы региона.

Геологические данные и экспериментальные исследования показывают, что формирование ще-лочно-ультраосновных пород в карбонатитовых комплексах обусловлено процессами фракционной кристаллизации нефелинитовых расплавов с образованием на ранних стадиях оливиновых и клинопироксеновых кумулатов и комплементарных им мелилитолитов, фоидолитов и нефелиновых сиенитов (Кухаренко и др., 1965; Dawson et al., 1995; Nielsen et al., 1997; Ivanikov et al., 1998; Verhulst et al., 2000; Арзамасцев и др., 2001). Согласно имеющимся характеристикам о поведении некогерентных элементов в магматическом процессе можно предполагать, что такие элементы, как Sr, Zr, Hf, Nb, Ta, Th и REE, будут накапливаться в ходе кристаллизации магм в конечных дериватах ще-лочно-ультраосновной серии, однако в большинстве щелочно-ультраосновных интрузий конечные продукты кристаллизации существенно обеднены REE, Nb, Ta, Sr и P.

Задачей настоящей статьи является изучение поведения элементов-примесей в щелочных ультрамафитовых сериях, и, в частности, иссле-

дование причин различного распределения редкоземельных элементов в ультрамафитах карбо-натитовых интрузий и Хибинского массива. Исследования базируются на минералогических и геохимических данных, полученных по представительным образцам Ковдорского, Вуориярвин-ского, Турьемысского, Салмагорского, Афри-кандского массивов, интрузий Лесной и Озерной Вараки, а также Хибинского комплекса. Полученные данные позволили выявить факторы, определяющие различное распределение REE в щелочных ультраосновных сериях и оценить роль акцессорных фаз — концентраторов REE — перов-скита, апатита и титанита.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ИНТРУЗИЙ

В интракратонном магматизме в северо-восточной части Балтийского щита, продолжавшемся в течение 40—50 млн. лет, могут быть выделены три стадии. В инициальную стадию (405—380 млн. лет), совпадавшую с заключительной фазой каледонской орогении, произошло заложение Хибинской, Ловозерской и Контозерской кальдер, что сопровождалось излиянием субщелочных вулканитов и внедрением интрузий ультрабазитов и нефелиновых сиенитов. В течение главного периода магматической активности (380—360 млн. лет) образовались многофазные комплексы Хибин и Ловозера и интрузии щелочно-ультраосновных пород с кар-бонатитами (рис. 1). В заключительную стадию были сформированы рои даек и трубок взрыва щелочных пикритов, меланефелинитов, мелилити-тов, кимберлитов (Арзамасцев и др., 2009).

Щелочно-ультраосновные серии

в составе карбонатитовъх интрузий (ЩУК)

Щелочно-ультраосновные серии представлены в интрузиях, имеющих многозональное строение, отражающее следующую последовательность внедрения пород серии: (1) оливинит, (2) пироксе-нит, (3) мелилитовые породы (турьяит, мелилито-лит, окаит), (4) якупирангит-мельтейгит, (5) ийо-лит, (6) нефелиновый/канкринитовый сиенит, (7) карбонатиты и фоскориты. Установленная по геологическим наблюдениям последовательность внедрения пород во всех интрузиях региона отвечает той, которая наблюдается в щелочно-ультра-основных интрузиях мира (Le Bas, 1987; Nielsen, 1987; Woolley, 1987; Kogarko et al., 1995). Полный набор пород представлен в Ковдорском, Вуорияр-винском и Турьемысском массивах (рис. 1), в остальных интрузиях на современном эрозионном

срезе вскрыты лишь отдельные группы пород. В большинстве интрузий оливиниты и клинопирок-сениты формируют центральные части интрузий, мелилитовые породы и фоидолиты располагаются в периферических зонах массивов. Нефелиновые и канкринитовые сиениты образуют самостоятельные сателлиты вблизи интрузий (например, Малый Ковдор), либо присутствуют в виде жил в щелочных ультрамафитах (Африканда, Озерная Варака). Штокообразные тела карбонатитов, окруженные сетью карбонатитовых жил, обычно располагаются в центральных частях интрузий, но могут быть смещены относительно геометрических центров кольцевых тел щелочных ультрама-фитов. С интрузиями щелочных ультраосновных пород пространственно ассоциируются тела оли-виновых мельтейгит-порфиров, дайки и трубки взрыва щелочных пикритов, оливиновых мелане-фелинитов, нефелинитов, мелилититов.

Щелочно-ультраосновные интрузивные серии в комплексах агпаитовых сиенитов (ЩУХ)

Несмотря на то, что Хибинский и Ловозерский комплексы на современном эрозионном срезе сложены преимущественно агпаитовыми сиенитами, данные геофизических работ, подтвержденные результатами бурения, позволили выявить в составе Хибинского и Ловозерского плутонов полную серию пород, типичных для щелочно-ультра-основных массивов провинции: перидотиты, пи-роксениты, мелилитолиты, мельтейгиты, ийоли-ты, карбонатиты (Галахов, 1975; Карбонатиты Хибин, 1984; Арзамасцев и др., 1998). Согласно нашим данным (Арзамасцев и др., 1998), породы ще-лочно-ультраосновной серии занимают не менее 30% объема Хибинского и 25% Ловозерского плутонов в пределах доступного для гравиметрических работ уровня 12.5 км. В Хибинском комплексе могут быть выделены по крайней мере три фазы внедрения расплавов щелочно-ультраосновной серии, разделенные по времени этапами внедрения нефелин-сиенитовых магм (рис. 1). Перидотиты, пироксениты и мелилитолиты относятся к самой ранней фазе формирования массива, предшествовавшей интрузиям агпаитовых сиенитов. Кольцевая интрузия мельтейгитов-ийолитов сформировалась после становления нефелиновых сиенитов периферической части плутона, но предшествовала образованию нефелиновых сиенитов центральной части Хибин. Завершают хибинскую щелочно-ультраосновную серию карбонатиты, прорывающие нефелиновые сиениты центрально-

Рис. 1. Схема размещения палеозойских щелочных интрузий (а) и строение Хибинского (б), Ковдорского и Вуориярвин-ского массивов (в).

Интрузии (залитые кружки): 1 — Хибины, 2 — Ловозеро, 3 — Ковдор, 4 — Африканда, 5 — Озерная Варака, 6 — Лесная Варака, 7 — Салмагора, 8 — Турий Мыс, 9 — Вуориярви, 10 — Салланлатва. Схемы массивов по данным (Терновой, 1977; Кс^-агко е! а1., 1995; Афанасьев, 2011 и МГРЭ ПГО "Севзапгеология").

I Нефелиновый сиенит неравнозернистый

Апатит-нефелиновая руда

Уртит массивный Ювит массивный

|—| ^нефелиновый сиенит Нефелиновый сиенит

(рисчоррит)

| | Фоидолит □

Нефелиновый сиенит (хибинит) трахитоидный

(хибинит) массивный ' | Щелочно-ультраосновные породы

□ Фениты зоны контакта и фенитизированные породы кровли

(в)

Ковдор

Вуориярви

С

2 км

б Фоскориты (а) и карбонатиты (б)

-1-1 I - | -

а б

л V

Нефелиновые сиениты

Фоидолиты:

а) мельтейгит

б) ийолит

Флогопит-диопсид-оливиновые породы

Мелилит-монтичеллит-оливиновые породы

Мелилитовые породы нерасчлененные

Пироксенит

Оливинит

Фениты:

а) по гнейсам

б) по метадиабазам

Разломы

0

а

го ядра массива и содержащие ксенолиты пирок-сенитов, ийолитов и мельтейгитов.

В Ловозерском массиве щелочные ультрамафи-ты присутствуют преимущественно в его северовосточной части, где эрозионным срезом вскрыты крупные блоки и ксенолиты перидотитов и мели-литолитов, залегающих среди неф

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.

Показать целиком