научная статья по теме МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ ГРАНИТОИДЫ (САНУКИТОИДЫ) КОСТОМУКШСКОГО РАЙОНА, ЗАПАДНАЯ КАРЕЛИЯ: ПЕТРОЛОГИЯ, ГЕОХРОНОЛОГИЯ И ТЕКТОНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ СТАНОВЛЕНИЯ Геология

Текст научной статьи на тему «МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ ГРАНИТОИДЫ (САНУКИТОИДЫ) КОСТОМУКШСКОГО РАЙОНА, ЗАПАДНАЯ КАРЕЛИЯ: ПЕТРОЛОГИЯ, ГЕОХРОНОЛОГИЯ И ТЕКТОНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ СТАНОВЛЕНИЯ»

ПЕТРОЛОГИЯ, 2004, том 12, № 5, с. 495-529

УДК 552.1(470.21):551.71

МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ ГРАНИТОИДЫ (САНУКИТОИДЫ) КОСТОМУКШСКОГО РАЙОНА, ЗАПАДНАЯ КАРЕЛИЯ: ПЕТРОЛОГИЯ, ГЕОХРОНОЛОГИЯ И ТЕКТОНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ СТАНОВЛЕНИЯ

© 2004 г. А. В. Самсонов*, Е. В. Бибикова**, Ю. О. Ларионова***,*, А. Ю. Петрова**, И. С. Пухтель****

*Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017 Москва, Старомонетный пер., 35, Россия; e-mail: samsonov@igem.ru **Институт геохимии и аналитической химии им. ВИ. Вернадского РАН 117975 Москва, ул. Косыгина, 19, Россия ***Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова 119234 Москва, Воробьевы горы, Геологический факультет, Россия ****Department of the Geophysical Sciences, the University of Chicago 5734 South Ellis Avenue, Chicago, IL 60637, USA Поступила в редакцию 22.12.2003 г.

Приводятся результаты геолого-структурных, петрогеохимических, изотопных и геохронологических исследований позднетектонических гранитоидных массивов и даек, прорывающих метавулка-ниты Костомукшского зеленокаменного пояса в Западной Карелии. Эти интрузии внедрялись 2715 ± 5 млн. лет назад в уже деформированные толщи метавулканитов и позже сами претерпели структурно-тектоническую переработку. Гранитоиды и дайки характеризуются повышенной маг-незиальностью (mg# от 0.47 до 0.61) и щелочностью, имеют широкий спектр составов от диоритов до гранодиоритов и по всем геохимическим характеристикам отвечают неоархейским гранитоидам санукитоидной серии (Shirey, Hanson, 1984). Геологические и петрогенетические соотношения были детально изучены для санукитоидов массива Таловейс. Этот небольшой массив (примерно 0.5 х 1 км) имеет полифазное, концентрически-зональное строение с гомодромной последовательностью внедрения фаз. Ранние диориты слагают узкую (менее 50 м) оторочку по периферии массива и встречаются в виде ксенолитов среди преобладающих по объему гранодиоритов его внутренней части. Порфировидные структуры указывают на гипабиссальный уровень становления массива. Гранитоиды имеют общие вариации содержаний петрогенных, редких и редкоземельных элементов. С ростом концентраций SiO2 от 55 до 70 мас. % происходит снижение содержаний TiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, P2O5, магнезиальности (mg# от 0.55 до 0.47), V, Co, Sc, Y, тяжелых, средних и, в меньшей степени, легких лантаноидов, увеличение содержаний Nb, U, Th, Pb, Ва и степени фракционирования РЗЭ (LaN/YbN от 20 до 35). Для Zr и редких щелочных элементов (Li, Rb, Cs) наблюдается рост концентраций в диоритах и снижение - в гранодиоритах. На спайдер-диаграммах диориты и гранодиориты имеют близкие мультиэлементные спектры с резкими отрицательными аномалиями Nb и небольшими аномалиями Ti; отрицательные аномалии Zr проявлены в диоритах, но в гранодиоритах отсутствуют. По результатам моделирования вариации составов санукитоидов, вероятно, связаны с кристаллизационной дифференциацией роговой обманки, плагиоклаза и клино-пироксена в диоритовых расплавах (SiO2 от 55 до 63 мас. %) и сменой состава кумулусной ассоциации на плагиоклаз + роговая обманка + биотит при переходе к гранодиоритовым магмам (SiO2 более 66 мас. %). Такая смена состава фракционировавшихся минеральных ассоциаций с исчезновением клинопироксена и появлением биотита на ликвидусе, возможно, обеспечила наблюдаемый разрыв в составах санукитоидов массива Таловейс в интервале содержаний SiO2 63-66 мас. %. Первичные расплавы изученной санукитоидной серии, возможно, представляют составы наиболее магнезиальных (mg# = 0.55-0.61, MgO = 5.5-7.1 мас.%) диоритов массива Таловейс и диоритовых даек, которые обогащены Cr (52-299 мкг/г), Ni (33-62 мкг/г) и одновременно многими литофильными элементами, включая Ba (680-860 мкг/г), Sr (314-870 мкг/г) и легкие РЗЭ (La от 26 до 41 мкг/г). Такие особенности наилучшим образом объясняются образованием этих пород при частичном плавлении примитивного мантийного источника, претерпевшего интенсивную метасоматическую переработку кислыми расплавами с характеристиками более ранних (2.8 млрд. лет) синтектонических ТТГ-гранитоидов обрамления Костомукшского пояса. Такая переработка мантии могла быть связана с субдукционной стадией тектонической эволюции рассматриваемого района при формировании ТТГ-зеленокаменного комплекса около 2.8 млрд. лет назад (Puchtel et al., 1998; Самсонов и др., 2001; Samsonov et al., 2004). Пространственное распределение позднетектонических интрузий санукитоидов в Костомукшском поясе, а также особенности строения и состава санукитоидных массивов позволяют предполагать, что этот этап магматизма был связан с растяжением коры в ходе эволюции региональной сдвиговой тектонической зоны.

В составе архейских гранит-зеленокаменных областей (ГЗО) выделяется два главных комплекса. Типоморфный ТТГ-зеленокаменный комплекс объединяет осадочно-вулканогенные толщи зеленокаменных поясов и синтектоничес-кие гранитоиды тоналит-трондьемит-гранодио-ритового (ТТГ) ряда. Второй неотъемлемый компонент ГЗО - более поздний комплекс поздне- и посттектонических субщелочных гранитоидов, становление которых завершает тектономагма-тическую эволюцию этих мегаструктур и их превращение в стабильные блоки архейской континентальной коры. Долгое время вопросы петрологии и геодинамической принадлежности гранитоидов второго комплекса оставались "в тени" интенсивно изучаемых ТТГ-зеленокаменных поясов. Однако в последние десятилетия обозначился пристальный интерес к этим вопросам. В значительной мере это связано с выявлением группы специфических магнезиальных субщелочных гранитоидов диорит-гранодиоритового ряда, которые получили название санукитоиды1 (Shirey, Hanson, 1984). Эти гранитоиды имеют двойственную геохимическую природу. С одной стороны, для них характерны высокая магнезиальность (mg# > 0.5) и повышенные содержания MgO, Cr, Ni и Co, что указывает на ведущую роль мантийного субстрата в их генезисе. С другой стороны, они резко обогащены многими литофильными элементами, особенно Ba, Sr и легкими РЗЭ, что предполагает вовлечение в область магмогенера-ции корового вещества. Петрологические процессы и тектонические режимы, которые обеспечивали совмещение "мантийных" и "коровых" составляющих санукитоидных расплавов, а также масштабную магмогенерацию на заключительных стадиях эволюции архейских ГЗО, широко обсуждаются в литературе (Stern et al., 1989; Stern, Hanson, 1991; Evans, Hanson, 1997; Stevenson et al., 1999; Smithies, Champion, 2000; Moyen et al., 2001). В некоторых работах архейские санукитоиды рассматриваются как продукты субдукционных обстановок (Stern, Hanson, 1991). Действительно, геохимические аналоги архейских санукитоидов -фанерозойские Mg-андезиты, в том числе и миоценовые санукиты, известны во фронтальных частях ряда островных дуг. Предполагается, что эти вулканиты образовались при взаимодействии кислых расплавов, генерируемых при плавлении субдуцируемой океанической коры и/или осадков, с ультраосновным субстратом мантийного клина (Shimoda et al., 1998; Tatsumi, 2001; Tatsumi, Furukawa, 2003). Кроме того, генерация Mg-анде-зитовых магм в фанерозое связывается с мало-

1 По петрогеохимическим характеристикам эти гранитоиды близки к миоценовым высокомагнезиальным андезитам (санукитам) островодужного вулканического пояса Сето-учи, Япония (Tatsumi, 1982; Shimoda et al., 1998).

глубинным декомпрессионным плавлением обогащенной мантии в постсубдукционной обстановке, которое инициировалось затягиванием в зону субдукции океанического хребта, отрывом плиты или гравитационным коллапсом коллизионных или аккреционных орогенов (Wang et al., 2002; Calmus et al., 2003). Последняя группа тектонических моделей также широко обсуждается для архейских санукитоидов (Kusky, 1993; Martin, 1994; Stevenson et al., 1999; Smithies, Champion, 2000) и наиболее полно объясняет не только геохимические особенности этих пород, но и их геолого-структурную позицию и составы ассоциирующих с ними плутонических и супракрустальных комплексов. В пользу этого свидетельствуют следующие факты: (1) во всех ГЗО санукитоидный магматизм во времени следует за ТТГ-зеленокамен-ным комплексом, становление которого в обстановке конвергентных границ плит могло привести к обогащению мантии - источника санукитоидов (Kusky, 1993; Martin, 1994; Kusky, Polat, 1999); (2) временная позиция санукитоидов по отношению к структурно-тектонической переработке предполагает их приуроченность не к суб-дукционным, а, скорее, к поздне- или постколлизионным фазам тектонической эволюции кратонов; (3) ассоциирующие с санукитоидами щелочные граниты, сиениты, лампрофиры и тра-хиандезиты, выполняющие сопряженные со сдвиговой тектоникой структуры растяжения (pullapart basins), характерны для обстановок внутри-плитного рифтогенеза; (4) сопряженные с сану-китоидным магматизмом явления смешения (минглинга) контрастных по составам расплавов мантийной и коровой природы указывают на режим растяжения, который обеспечивал дренирование разных по составу и глубинности магматических камер.

На сегодня основной объем информации о петрологии и тектонических режимах становления санукитоидов получен для архейских провинций Канадского щита (Shirey, Hanson, 1984; Stern et al., 1989; Stern, Hanson, 1991; Evans, Hanson, 1997; Stevenson et al., 1999). Значительно меньше данных об этом тектономагматическом этапе имеется для других архейских кратонов, где выделение и изучение гранитоидов санукитоидной серии только начинается. Одним из таких кратонов является Карельская ГЗО, Балтийский щит. Карельская ГЗО включает вулканогенно-осадочные толщи зеленокаменных поясов и обширные гранитогнейсовые ареалы, формирование которых происходило в течение трех дискретных тек-тономагматических этапов (рис. 1): 3.503.10 млрд. лет - становление магматических про-толитов комплекса самых древних "дозеленока-менных" тоналит-трондьемит-гранодиоритовых (ТТГ) гнейсов; 2.94-2.78 млрд. лет - накопление супракрустальных толщ зеленокаменных поясов

35° в.д.

А/ л у А

■Л V Ь

■ ■ ■■ ■■■ ■ 4

9

10

Рис. 1. Схематическая геологическая карта Карельской гранит-зеленокаменной области

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