ГЕОХИМИЯ, 2007, № 1, с. 19-37
МИНЕРАЛЬНЫЕ ПАРАГЕНЕЗИСЫ И УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ РОГОВИКОВ ЗОНЫ ЭКЗОКОНТАКТА ХИБИНСКОГО ЩЕЛОЧНОГО ПЛУТОНА (КОЛЬСКИЙ ПОЛУОСТРОВ, РОССИЯ)
© 2007 г. В. В. Чащин
ОАО Центрально-Кольская экспедиция 184511 Мурманская обл., Мончегорск, ул. Комсомольская, 23, e-mail: ChashchinV@mail.ru Поступила в редакцию 16.05.2005 г.
Изучено строение западной, юго-западной и южной экзоконтактовых зон Хибинского щелочного плутона с метавулканитами ильмозерской свиты палеопротерозойской Имандра-Варзугской риф-тогенной структуры. Вулканиты Имандра-Варзугской структуры, первоначально метаморфизован-ные в условиях зеленосланцевой фации (при температуре >300°С и давлении >2.0-2.5 кбар), в результате внедрения Хибинского плутона испытали термальные преобразования в условиях пирок-сен-роговиковой фации с образованием полосы роговиков шириной 150-400 м. По особенностям вещественного состава роговики делятся на три зоны: внутреннюю, среднюю и внешнюю. Внутренняя зона шириной до 30 м сложена роговиками клинопироксен-плагиоклазового состава с оливином в качестве типоморфного минерала и переменным содержанием амфибола. Средняя зона находится на расстоянии от 30 до 200 м от плутона, отделена от внутренней зоны изоградой оливина и представлена амфибол-клинопироксен-плагиоклазовыми роговиками. Внешняя зона роговиков развита на расстоянии 200-400 м от контакта с плутоном и представлена тонкозернистыми меланократовы-ми роговообманковыми роговиками. Термальные преобразования метавулканитов заключаются в постепенном замещении их низкотемпературной минеральной ассоциации (актинолит + альбит) на более высокотемпературную (клинопироксен + амфибол + андезин-битовнит ± оливин). В результате изучения химического состава породообразующих минералов роговиков установлено, что оливин в них представлен феррогортонолитом-фаялитом, клинопироксен соответствует ряду ав-гит-ферроавгит, а единичные зерна ортопироксена, встреченные только в роговиках средней зоны, относятся к феррогиперстену. Амфибол в роговиках средней и наиболее удаленной от контакта внутренней зоны по химическому составу относится к группе Ca амфиболов и соответствует эдени-ту. В непосредственной близости от контакта с плутоном амфибол роговиков представлен катафо-ритом из группы Na-Ca амфиболов. Состав плагиоклаза в основном соответствует андезину и би-товниту, вблизи контакта с плутоном - альбит-олигоклазу; непосредственно на контакте с плутоном установлено наличие единичных зерен санидина. Оценка PT-условий образования роговиков по минеральным геотермометрам и геобарометрам показала, что они сформировались в диапазоне температур 700-640°С при давлении 1-1.5 кбар. Непосредственно на контакте с плутоном температура равновесия в роговиках составляет около 700°С. Она отражает первоначальную температуру, установившуюся при соприкосновении магмы с вмещающей породой и близка температуре кристаллизации нефелиновых сиенитов Хибинского плутона.
Строение приконтактовой зоны Хибинского щелочного плутона издавна привлекало внимание исследователей и изучалось в тесной связи с длительным исследованием самого плутона на протяжении многих десятков лет, которые условно можно разделить на два периода. В течение первого из них контактово-измененные породы Хибинского плутона изучались Б.М. Куплетским (1924-1932 гг.), К.К. Судиславлевым (1934 г.), E.H. Егоровой (1935, 1936 гг.), И.С. Ожинским (1934, 1936 гг.), Н.И. Соустовым (1934, 1935, 1940 гг.) и Л.И. Пазюк (1940, 1947 гг.). В этот период было установлено развитие зоны фенитизации по гранитоидам и гнейсам Кольского блока и пирок-сеновых роговиков по метавулканитам Имандра-
Варзугской структуры. Тогда же весьма подробное и достаточно полное описание минерального состава контактовых роговиков было выполнено E.H. Егоровой-Фурсенко (1939). Следующий период в исследовании контактовых пород Хибинского плутона приходится на 60-70-е годы, когда строение контактовой зоны изучалось С.И. За-ком (1963) и В.Н. Горсткой (1971). Они дали геологическую характеристику и описали петрографический состав пород, слагающих всю контактовую зону Хибинского плутона, минеральные парагенезисы контактовых образований, изучили их химизм, газовую составляющую, плотность и пористость. Однако ряд вопросов в этих работах не получил своего освещения. Так, по понятным
19
2*
причинам, в силу отсутствия в то время необходимых технических возможностей, не был изучен химический состав минералов роговиков и условия образования пород контактовой зоны.
В данной работе сделана попытка восполнить этот пробел. Она базируется на фактическом материале, полученном в результате геологического до-изучения масштаба 1 : 200000 центральной части Кольского полуострова, проведенного в последние годы ОАО Центрально-Кольская экспедиция. В результате этой работы было уточнено геологическое строение обрамления Хибинского плутона, определены характер и масштабы экзоконтактовых изменений, в том числе вещественный и минеральный состав контактовых роговиков. Это представляет определенный интерес, поскольку количественное определение химического состава минералов роговиков позволяет оценить характер и условия образования как самих роговиков, так и сопряженного с ними Хибинского плутона, а также приблизиться к пониманию процессов его термального воздействия на вмещающие породы.
КРАТКИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК
Хибинский плутон является крупнейшей в мире интрузией щелочных пород. Он имеет округлую форму в плане диаметром до 45 км. Возраст плутона, определенный КЬ-8г методом, укладывается в интервал 362-377 млн. лет [1], что соответствует позднему девону. В его строении участвуют две серии пород, которые выделяются в качестве самостоятельных фаз: более ранние агпаитовые щелочные нефелиновые сиениты (хибиниты), состоящие из нескольких разновидностей, выделяемых по вещественным и структурным особенностям, и более поздние - основные и ультраосновные фоидолиты (уртиты и ийолиты). На севере Хибинский плутон контактирует с архейскими гнейсами и гранитоида-ми Кольского блока, а на западе и юге - с метавул-канитами палеопротерозойской Имандра-Варзуг-ской рифтогенной структуры (рис. 1). В зоне эндо-контакта плутона на расстоянии нескольких десятков метров от контакта, реже - 200-300 м от него, широким распространением пользуются ксенолиты вмещающих пород, размеры и форма которых варьируют в широких пределах [2]. В экзокон-
такте вмещающие плутон породы, в зависимости от состава, испытывают фенитизацию и ороговикова-ние. В зоне северного экзоконтакта развиты фени-тизированные породы архейского возраста, представленные, преимущественно, плагиогранитоида-ми, а также высоко глиноземистыми гнейсами кольского метаморфического комплекса, метамор-физованными в условиях высокотемпературной амфиболитовой фации. Фенитизация выражается в частичном или полном метасоматическом замещении первичных минералов (кварца, плагиоклаза и биотита) щелочными новообразованными минералами (микроклином и эгирин-авгитом), при этом ширина зоны фенитизации обычно не превышает 70-100 м [2]. В зоне западного, юго-западного и южного экзоконтактов развиты роговики по породам западного фланга палеопротерозойской Имандра-Варзугской рифтогенной структуры (рис. 1). Здесь в ее составе выделяются три серии: стрельнинская (объединяет кукшинскую и сейдореченскую свиты), варзугская (в составе полисарской и умбинской свит) и томингская, включающая ильмозерскую, соленоозерскую и миттриярвинскую свиты [3, 4]. При этом очевидно, что значительная часть Иманд-ра-Варзугской структуры срезана Хибинским плутоном (рис. 1). На ее западном фланге разрез то-мингской серии редуцирован и представлен только ильмозерской свитой, которая состоит из метаба-зальтов, метаандезибазальтов с маломощными горизонтами углеродистых алевропелитовых сланцев пестрого состава. Непосредственно с Хибинским плутоном контактируют только метабазальты ильмозерской свиты состава актинолит-плагиоклазо-вых сланцев, первоначально метаморфизованные в условиях зеленосланцевой фации при температуре >300-350°С и давлении >2-2.5 кбар [3], особенностям контактовых преобразований которых и посвящена настоящая статья. Из всех образований Имандра-Варзугской структуры в настоящее время и-РЬ методом по циркону надежно определен возраст только кислых метавулканитов сейдоречен-ской свиты, равный 2448 ± 8 млн. лет [5].
Разрез Имандра-Варзугской структуры в значительной степени осложнен габброидами Иманд-ровского лополита (рис. 1) [6], возраст которого, определенный И-РЬ методом по циркону и бадде-леиту, укладывается в интервал 2446-2437 млн.
Рис. 1. Схема геологического строения южной и западной зон контакта Хибинского плутона. 1 - нефелиновые сиениты и фоидолиты Хибинского плутона палеозойского возраста; 2 - раннекарельские щелочные сиениты массива Соустова; 3-6 - вулканогенно-осадочные образования палеопротерозойской (карельской) Имандра-Варзугской рифтогенной структуры: 3 - кукшинская свита, 4 - сейдореченская свита, 5 - полисарская свита, 6 - иль-мозерская свита; 7 - габброиды Имандровского лополита; 8-9 - вулканогенные образования верхнеархейского (ло-пийского) Терско-Аллареченского зеленокаменного пояса: 8 - кислогубская свита, 9 - витегубская свита; 10 - метаморфические и ультраметаморфические породы нижнего (?) и верхнего архея Кольского блока (К) и Беломорского подвижного пояса (Б); 11 - геологические границы (а), разрывные нарушения (•); 12 - места отбора проб и их номера. На схеме Кольского полуострова показаны: горизонтальной штриховкой - палеопротерозойские рифтогенные структуры: Печенгская (П), Имандра-Варзугская (ИВ) и Куолаярвинская (К); наклонной - лопийские зеленокамен-ные пояса: Колмозеро-Воронинский (КВ) и Терско-Аллареченский (ТА); Хибинский (Х) и Ловозерский (Л) плутоны.
]1 пп2 ипш анш ^^ тзб
Рис. 2. Характер контакта роговиков (темно-серое) со щелочными сиенитами (светло-серое) Хибинского плутона на горизонтальной плоскости (а) и в вертикальной стенке (б).
лет [7-11]. Кроме того, породы ильмозерской свиты прорваны щелочными сиенитами массива Соустова (рис. 1), возраст кото
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.