ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2004, № 2, с. 200-211
УДК 552.4:551.72(470.21)
ОСАДОЧНО-МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ ЛАПЛАНДСКО-КОЛВИЦКОГО ГРАНУЛИТОВОГО ПОЯСА БАЛТИЙСКОГО ЩИТА (ИСХОДНЫЙ МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ, ПЕТРОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ)
© 2004 г. В. Т. Сафронов
Геологический институт РАН 119017 Москва, Пыжевский пер., 7
Поступила в редакцию 25.03.2003 г.
Приводится нормативно-минеральный состав исходных отложений осадочно-метаморфических гранулитового пояса Балтийского щита. На основании ряда данных (исходного состава пород, значения величин индекса зрелости CIA, расположения фигуративных точек изученных пород на диагностических диаграммах) предполагается, что значительная часть исследованных пород сформировалась из отложений невысокой степени зрелости (граувакки, субграувакки). Материал, поступавший в па-леобассейн седиментации, был производным различных по составу пород (ультраосновные-основные-средние-кислые). В палеобассейне была развита органическая жизнь, а в придонной части существовали восстановительные условия. Показано, что корреляционные связи некоторых элементов (Rb, Ba, Pb с K, Sr c Na и Са и др.), характерные для осадочных пород фанерозоя, наблюдаются и в исследованных породах. Восстановлены возможные содержания ОВ (Сорг) и U в исходных отложениях осадочно-метаморфических пород Лапландско-Колвицкого гранулитового пояса Балтийского щита.
Изучение литогенеза ранних этапов геологической истории Земли имеет большое научное и практическое значение. На ранних этапах развития Земли в основном были сформированы (на 80-85%) высокометаморфизованные (гранулито-вые) комплексы, исследование которых затруднено из-за исчезновения при региональном метаморфизме структурных, минеральных, а иногда и текстурных признаков происхождения этих пород. Поэтому восстановление первичной природы глубокометаморфизованных толщ является одной из основных проблем осадочной геологии докембрия.
В то же время, как показывают многочисленные исследования, химический состав осадочно-метаморфических пород при прогрессивном метаморфизме не претерпевает существенных изменений (за исключением потери воды и летучих) вплоть до самых высоких его ступеней (ультраметаморфизма). Поэтому реконструкция исходного минерального состава метаморфических пород на основе петрохимических данных, литохимиче-ских пересчетов, индикаторных отношений ряда петрогенных и малых элементов является наиболее эффективным методом восстановления первичной природы осадочно-метаморфических пород, условий их седиментации.
Вопросами геологического строения Лапландско-Колвицкого гранулитового пояса, генезисом его пород занимались многие российские и зару-
бежные исследователи [Горощенко, 1969; Крылова, 1983; Козлов и др., 1990; Бибикова и др., 1993; Минц и др., 1994; Eskola, 1952; Barbey et al., 1984 и др.]. В данной работе впервые приводится нормативно-минеральный состав исходных отложений основных типов осадочно-метаморфичес-ких пород гранулитового пояса, восстанавливаются возможные содержания ОВ и урана в первичных отложениях, а также рассматривается связь содержаний ряда малых элементов с исходным минеральным составом изученных пород.
Основным объектом исследований послужили первично-осадочные глубокометаморфизован-ные породы (кислые гранулиты) гранулитового пояса Балтийского щита, который прослеживается по территории трех стран - Норвегии, Финляндии и России.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Лапландско-Колвицкий гранулитовый пояс Балтийского щита представляет собой дугообразную структуру длиной около 500 км, разделенную на два разных по величине блока - Лапландский (Сальные тундры, Туадаш-тундры, Лоттин-ская зона - на территории России и далее на северо-запад - Финская и Норвежская Лапландия) и небольшой Колвицкий блок (около 70 км) - Кандалакшские и Колвицкие тундры (рис. 1). На северо-западе породы гранулитового пояса пере-
крываются каледонидами Полярной Норвегии, а на юго-востоке породы комплекса уходят под воду Кандалакшского залива Белого моря.
Впервые высокометаморфизованные гранат-содержащие породы северной Лапландии описал и назвал гранулитами, по аналогии с гранулитами Саксонии, И. Иерн стрем в 1874 г. После этого было опубликовано много данных о первичной природе, составе, метаморфизме гранулитов Балтийского щита, а также связанных с ними полезных ископаемых. При этом, под термином "гра-нулит" понимались либо глубокометаморфизо-ванные магматические породы, либо осадочно-эффузивные, либо первично-осадочные отложения. В последнее время большинство исследователей [Козлов, 1988; Козлов и др., 1990; Минц и др., 1994 и др.] придерживаются мнения об осадочно-вулканогенной природе пород гранулитового комплекса. Весь комплекс подразделяется на две толщи [Козлов, 1988; Козлов и др., 1990]. Нижняя - представлена основными гранулитами (гранат-плагиоклаз-пироксеновыми, плагиоклаз-пирок-сеновыми, двупироксеновыми кристаллическими сланцами), производными метабазальтов, мета-андезит-базальтов, метаандезитов и метадацитов. Верхняя толща сложена в основном парапорода-ми - кислыми гранулитами (гранат-кварц-полевошпатовыми, силлиманит-гранат-кварц-полевошпатовыми породами).
В основании гранулитового пояса расположена гнейсово-амфиболитовая толща (пояс Тана) с интрузивными телами габбро-анортозитов, которая, в свою очередь, подстилается разнообразными плагиогнейсами и амфиболитами беломорского и кольского комплексов верхнего архея (рис. 2).
Надо заметить, что распространенность и мощность кислых гранулитов в различных районах пояса не одинакова, что хорошо видно на рисунках 1 и 2. Возраст метаморфизма пород гранулитового комплекса, по данным Е.В. Бибиковой с соавторами [1993], колеблется в пределах 2.21.9 млрд. лет, а по данным Л.Л. Перчука и А.В. Кротова [1999], максимальные параметры метаморфизма кислых гранулитов комплекса имеют следующие значения: Т = 825°С и Р = 8 кбар.
Ниже будет рассмотрена только верхняя толща гранулитового пояса, то есть его осадочно-ме-таморфическая часть (кислые гранулиты).
ПЕТРОХИМИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ И ПЕРВИЧНЫЙ МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ОСАДОЧНО-МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОД ГРАНУЛИТОВОГО ПОЯСА
Кислые гранулиты - это высокометаморфизованные породы кислые по химическому и лейко-кратовые по минеральному составу, содержащие кварц, плагиоклаз, калиевый полевой шпат, гра-
30° 36°
Рис. 1. Схема расположения Лапландско-Колвицкого гранулитового пояса Балтийского щита. 1 - верхняя толща, 2 - нижняя толща, 3 - массивы ме-тагаббро-анортозитов.
нат, иногда небольшие количества силлиманита, кианита, биотита, кордиерита, пироксена; акцессорные минералы - рутил, ильменит, циркон, монацит, апатит, графит, шпинель. Наиболее распространены гранат-кварц-полевошпатовые и силлиманит-гранат-кварц-полевошпатовые разности кислых гранулитов. Характерным текстурным признаком этих пород является вытянутая (линзовидная) форма зерен кварца, или, как его иногда называют, - ленточный кварц. Многими исследователями отмечается, что кислые грану-литы Балтийского щита по минеральному составу и структурно-текстурным признакам аналогичны классическим гранулитам Саксонии.
Судя по литературным данным [Козлов и др., 1990; Розен, 1993 и др.], большинство авторов считают кислые гранулиты метаморфическими производными метаграувакковых, метасубграу-вакковых и, в меньшей мере, метапелитовых отложений, что соответствует результатам и наших исследований. Так, фигуративные точки исследованных пород (табл. 1) на диагностических диаграммах О.М. Розена [1993] (рис. 3) и Ф. Петтид-жона ложатся в поля граувакк, субграувакк, грау-вакковых пелитов, а также аркозов.
Изученные породы были разбиты по содержанию 8Ю2 и А1203 и минеральному составу на ряд разновидностей (см. табл. 1), причем, исходя из данных этой таблицы, можно предположить, что исходными отложениями был ряд: песчанистые глины - глинистые песчаники - существенно кварцевые песчаники. Характерной чертой химического состава исследованных пород является
км 6
р-н р. Яурийоки (Лоттинская зона)
Колвицкие тундры
к Метаграувакки, метасубграувакки й метапелиты
л Глиноземистые метаандезиты
ч Глиноземистые метабазальты о т
Ц Метаандезиты
^ Метабазальты и
® Конгломераты с туфовым цементом
Риодациты
Рис. 2. Сопоставление обобщенных литостратиграфических колонок различных районов гранулитового пояса Балтийского щита [Козлов и др., 1990].
повышенное содержание К20 относительно Na2O и довольно частое превышение MgO над СаО, что, в целом , характерно для терригенных пород фанерозоя. Особенностью осадочно-метаморфических пород гранулитового комплекса является пониженное относительно осадочных пород содержание MnO и Р205 и постоянное превышение FeO над Fe2Oз ^м. табл. 1).
В конце таблицы приведены для сопоставления химические составы хорошо изученных гра-нулитов Шотландии и Саксонии.
При изучении осадочно-метаморфических комплексов конечной целью является реконст-
105
9*
8
••Л
•Л _
Субграувакки
Граувакки
/
V •
•и»
Граувакковые пелиты I_I_I_I_I_I_I
2
% *
/ "
. «г* * •
- ~ #•" I- '
_|_I_I_|_
7
МО СаО
1 1
БЮт
М2О3
К2О №2О
Рис. 3. Расположение фигуративных точек осадочно-метаморфических пород гранулитового пояса Балтийского щита на диагностической диаграмме О.М. Розена [1993].
рукция первичного минерального состава пород и условий их формирования. В качестве основного метода реконструкции исходного минерального состава исследованных пород принят метод лито-химических пересчетов О.М. Розена [Розен и др., 1999]. В его основе - признание качественного сходства докембрийских и фанерозойских процессов и продуктов поверхностного разложения, выветривания, осадконакопления, а также сохранности главнейших особенностей химического состава горных пород при региональном метаморфизме. Этот метод позволяет восстановить исходный (первичный) минеральный состав метаморфических пород и сопоставлять однотипные породы независимо от их возраста и степени метаморфизма.
Проведенные литохимические пересчеты силикатных анализов наиболее представительных пород гранулитового пояса показали (табл. 2), что в обломочной части исходных отложений преобладал кварц
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.