ПЕТРОЛОГИЯ, 2007, том 15, № 6, с. 571-593
УДК 552.1(470.21):551.71
ИСТОЧНИКИ АРХЕЙСКИХ САНУКИТОИДОВ (ВЫСОКО-Mg СУБЩЕЛОЧНЫХ ГРАНИТОИДОВ)
КАРЕЛЬСКОГО КРАТОНА: Sm-Nd И Rb-Sr ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
© 2007 г. Ю. О. Ларионова*' **, А. В. Самсонов*, К. Н. Шатагин*
*Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
119017 Москва, Старомонетный пер., 35, Россия; e-mail: samsonov@igem.ru
**Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Геологический факультет
119234 Москва, Воробьевы горы, Россия Поступила в редакцию 15.05.2006 г.
Sm-Nd изучение санукитоидов с возрастом 2715-2740 млн. лет из Западного, Восточного и Центрального доменов Карельского кратона с разной историей формирования коры показывает, что мафические и кислые породы санукитоидной серии формировались из двух контрастных источников: обогащенной литосферной мантии и нижней коры. В Западном домене основные санукитоиды образовались за счет мантии, претерпевшей обогащение задолго до ее плавления (eNd(2715) = = -0.48 ± 0.22); источником кислых магм служила молодая ювенильная кора ТТГ-состава (eNd(2715) возрастает до +1.2). В Восточном домене мантийный источник мафических санукитоидов был обогащен незадолго до плавления (eNd(2740) = +1.58 ± 0.01), в то время как кислые расплавы поступали из древнего корового источника (eNd(2740) снижается до -3.0). Для санукитоидов Центрального домена временной интервал между обогащением мантийного источника и его плавлением был минимальным (eNd(2725) = +2.05 ± 0.15) и вклад ювенильной ТТГ-коры был незначительным (eNd(2725) снижается до +1.7). Вариации изотопных характеристик кислых членов санукитоидной серии согласуются с известной возрастной гетерогенностью коры изученных доменов. Латеральная изотопно-геохимическая гетерогенность литосферного мантийного источника санукитоидов связывается с его разновременной (3.2 и 2.8-2.9 млрд. лет назад) двухэтапной переработкой ТТГ-гранитоидами, которые рассматриваются как продукты плавления субдуцируемой океанической коры. Таким образом, санукитоиды несут информацию о геохимической структуре архейской литосферы, которая является отражением архейских корообразующих процессов.
Rb-Sr изотопная система неоархейских санукитоидов была преобразована как на минеральном уровне, так и в объеме небольших массивов в ходе, как минимум, двух палеопротерозойских текто-но-термальных событий. След раннего события около 2.1 млрд. лет назад устанавливается при Rb-Sr изучении минеральных фракций слабо деформированного сиенита санукитоидной серии из Центрального домена. Позднее событие (около 1.7 млрд. лет) фиксируется по минералам санукитоид-ного массива Таловейс, вмещающего золоторудное мезотермальное месторождение (Западный домен). Минеральные фракции метасоматитов из околорудных (мусковиты и биотиты) и удаленных от рудных тел (плагиоклаз, микроклин, биотит) частей массива дают изохронные возрасты 1719 ± 60 и 1717 ± 27 млн. лет. Такой возраст метасоматических изменений неоархейских санукитоидов хорошо объясняет широкие и незакономерные вариации Rb-Sr изотопно-геохимических характеристик этих пород. Полученные данные о палеопротерозойском возрасте мезотермального золоторудного месторождения Таловейс дают нам дополнительное свидетельство комплексной тектонической и металлогенической эволюции Карельской ГЗО в раннем докембрии.
Высокомагнезиальные субщелочные гранито-иды, обогащенные MgO, Cr, Ni и одновременно многими литофильными элементами, особенно Sr, Ba и легкими РЗЭ, были впервые выделены и изучены среди архейских комплексов Канадского щита и получили название "санукитоидов" (Shirey, Hanson, 1984). На основании геохимических данных образование этих необычных грани-
тоидов связывается большинством исследователей с плавлением сильно метасоматизированной и обогащенной литофильными элементами мантии (Stem et al., 1989; Stern, Hanson, 1991; Evans, Hanson, 1997; Stevenson et al., 1999; Smithies, Champion, 2000). Вклад корового материала в петроге-незис санукитоидов удается установить лишь при детальных изотопно-геохимических исследовани-
о
6
-JW-S-
v~ -
7
8
9
10
Рис. 1. Схематическая геологическая карта Карельской гранит-зеленокаменной области (по данным (Лобач-Жученко и др., 2000; Бибикова и др., 2003) с дополнениями авторов).
1 - блоки древней (3.1-3.5 млрд. лет) "дозеленокаменной" коры: а - наблюдаемые и б - предполагаемые; 2 - нерас-члененные син-, поздне- и посттектонические гранитоиды; 3 - беломорский комплекс гнейсов и амфиболитов; 4, 5 -архейские зеленокаменные пояса с возрастом супракрустальных толщ: 4 - 2.78-2.94 млрд. лет, 5 - 2.72-2.74 млрд. лет; 6 - области распространения массивов санукитоидов, сопряженных с зеленокаменными поясами; 7 - исследованные (Бибикова и др., 1997; Lobach-Zhuchenko е! а1., 2000; Самсонов и др., 2001) участки позднетектонического гранитоид-ного композит-батолита; 8 - протерозойские вулканогенно-осадочные комплексы; 9 - протерозойские основные-ультраосновные массивы; 10 - государственная граница.
5
1
2
3
4
ях (Stem, Hanson, 1991; Stevenson et al., 1999). Однако роль мантийных и коровых источников, определявших геохимическую специфику санукитоидов, а также причины обогащения мантийного субстрата на сегодня остаются предметом дискуссий, которые оживляются при получении новой информации по санукитоидам других архейских кратонов.
Одним из таких кратонов является Карельская гранит-зеленокаменная область (ГЗО) Балтий-
ского щита. Выявленные здесь недавно поздне-тектонические высокомагнезиальные субщелочные гранитоиды с геохимическими характеристиками санукитоидов (Чекулаев, 1999) тесно ассоциируют с лампрофирами, сиенитами и субщелочными габброидами. Все эти породы занимают близкую геолого-структурную и возрастную позицию: их внедрение происходило в интервале 2.74-2.71 млрд. лет после структурно-тектонической переработки вмещающих вулка-ногенно-осадочных толщ зеленокаменных поя-
сов и ТТГ-гранитоидов (Самсонов и др., 2001; Бибикова и др., 2003; Bibikova et al., 2005; Lobach-Zhuchenko et al., 2005). Близость геолого-структурной и возрастной позиции и сходство геохимических характеристик санукитоидов, лампрофи-ров, сиенитов и субщелочных габброидов позволяют объединить эти позднетектонические интрузивные породы в единую петрогенетиче-скую группу, аналогичную "санукитоидной серии" Канадского щита (Stern, Hanson, 1991).
Проведенные ранее исследования показывают, что породы санукитоидной серии в Карельской ГЗО, расположенные в доменах с разной историей формирования предшествующей ТТГ-зе-ленокаменной коры (рис. 1), различаются по составу и изотопно-геохимическим характеристикам (Бибикова и др., 1997; Чекулаев, 1999; Самсонов и др., 2001, 2004; Lobach-Zhuchenko et al., 2000, 2003, 2005). В Восточном и Западном доменах Карельской ГЗО с мезоархейскими (3.13.2 млрд. лет) ТТГ-гнейсовыми ядрами санукитоиды представлены редкими диорит-гранодиори-товыми массивами и дайками лампрофиров, для которых устанавливаются широкие вариации eNd(T) от +1.4 до -1.9 (Kovalenko et al., 2005; Halla, 2005). В Центральном домене с ювенильной неоархейской ТТГ-зеленокаменной корой породы санукитоидной серии образуют крупные сложно построенные композит-батолиты. Разнообразные по составу породы этих батолитов, представленные гранитоидами, лампрофирами, сиенитами и габброидами, имеют однородный и высокорадиогенный изотопный состав неодима (eNd(T) от +0.9 до +2.1; Kovalenko et al., 2005). Главным фактором этих различий предполагается изотопно-геохимическая гетерогенность мантийных источников санукитоидов с минимальным влиянием процессов коровой контаминации (Kovalenko et al., 2005; Лобач-Жученко и др., 2005). В то же время существуют свидетельства активного вовлечения корового материала в пет-рогенезис санукитоидных магм Карельской ГЗО, а именно присутствие в санукитоидных массивах унаследованной генерации цирконов (Самсонов и др., 2004; Bibikova et al., 2005) и текстурные признаки неполного смешения контрастных по составам основных и кислых расплавов (Rollinson, 2003).
Не менее дискуссионными остаются реконструкции тектонических обстановок формирования санукитоидов. Предположение о субдукцион-ном происхождении этих пород (Lobach-Zhuchenko et al., 2005) оставляет открытым вопрос о причинах вариаций изотопно-геохимических характеристик санукитоидов. Следует отметить, что прямая связь санукитоидов с субдукцией не согласуется ни с позднетектонической геолого-структурной позицией этих пород, ни с их значительной (50120 млн. лет) временной обособленностью от суб-
дукционных ТТГ-зеленокаменных ассоциаций (Бибикова и др., 2003; Shchipansky et а1., 2004; Samsonov et а1., 2005). В альтернативной модели, предполагающей постсубдукционное "ороген-ное" происхождение санукитоидных магм, региональные изотопно-геохимические вариации санукитоидов связываются с разным временем метасо-матической переработки литосферной мантии при формировании разновозрастных островодужных ТТГ-зеленокаменных поясов Карельской ГЗО (Kova1enko et а1., 2005). В этом предположении, однако, не находит объяснения близость Sm-Nd изотопных характеристик санукитоидов Восточного и Западного доменов, в которых ТТГ-зеленока-менные пояса формировались в разное время: 2.94-2.85 и 2.82-2.78 млрд. лет назад соответственно.
В данной статье обсуждаются новые результаты изотопных ^т-Ш и Rb-Sr) и геохимических исследований пород санукитоидной серии на разных участках Карельской ГЗО: Костомукшском (Западный домен), Бергаульском (Восточный домен) и Пяозерском (Центральный домен) (рис. 1). Эти результаты послужили основой для реконструкции петрогенезиса санукитоидов при участии и мантийного, и корового источников, объяснения причин региональных изотопно-геохимических вариаций этих пород и времени их тектонотермальной переработки.
КРАТКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ, ГЕОХИМИЧЕСКАЯ И ПЕТРОГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗУЧЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
На изученных участках представлены все главные типы пород санукитоидной серии Карельской ГЗО, включая гранитоиды, лампрофи-ры, сиениты и габброиды. Детальная геологическая,
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.