ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2013, № 4, с. 82-104
УДК 550.384:551.7.03
ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ, ГЕОХРОНОЛОГИЯ И МАГНИТНАЯ МИНЕРАЛОГИЯ ДАЕК КОЛЬСКОЙ ДЕВОНСКОЙ МАГМАТИЧЕСКОЙ ПРОВИНЦИИ © 2013 г. Р. В. Веселовский1, 2, А. А. Арзамасцев3, Л. И. Демина1, А. В. Травин4, С. Б. Боцюн1
Геологический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, г. Москва E-mail: roman.veselovskiy@ya.ru 2Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва 3Институт геологии и геохронологии докембрия РАН, г. Санкт-Петербург
E-mail: arzamas@ipgg.ru 4Институт геологии и минералогии имени В.С. Соболева СО РАН, г. Новосибирск
E-mail: travin@igm.nsc.ru Поступила в редакцию 16.05.2012 г.
Приводятся новые палеомагнитные данные, полученные по 40 дайкам и двум интрузивным массивам девонского возраста, расположенных в разных районах Кольского полуострова и не охваченных ранее систематическими палеомагнитными исследованиями. В работе представлены результаты петромагнитных, петрографических и микрозондовых исследований девонских даек, а также датировки их изотопного возраста (40Ar/39Ar, ступенчатый прогрев). Показано, что в пределах изученной территории практически все девонские дайки, метаморфические архей-протерозойские комплексы Фенноскандинавского щита и дайки протерозойского возраста подверглись низкотемпературному гидротермально-метасоматическому воздействию, приведшему к образованию новых магнитных минералов и приобретению ими вторичной компоненты намагниченности химической природы. Возраст вторичной компоненты косвенно, исходя из сравнения палеомагнитных полюсов, оценивается как раннеюрский. Мы предполагаем, что источником регионального перемагничивания является эндогенная активность, генетически связанная со становлением 200—170 млн. лет назад Ба-ренцевоморской трапповой провинции. На основе полученных данных рассчитан предварительный девонский палеомагнитный полюс Восточно-Европейской платформы.
Ключевые слова: палеомагнетизм, геохронология, петромагнетизм, Кольский полуостров, девон, магматическая провинция, дайки, перемагничивание, изотопный возраст, 40Ar/39Ar метод.
DOI: 10.7868/S0002333713030186
ВВЕДЕНИЕ
Согласно современным представлениям крупные континентальные магматические провинции являются основным источником наших знаний о природе и эволюции глубинных процессов планетарного масштаба, происходящих в ядре и мантии Земли. Важную роль при изучении крупных магматических провинций играет реконструкция их геодинамической позиции, которая может быть выполнена при помощи построения палео-тектонических реконструкций с привлечением палеомагнитных, геохимических и петрологических данных. Результаты петролого-геохимиче-ских исследований Кольской девонской магматической провинции последних лет позволили существенно продвинуться в понимании ее магматической эволюции, однако геодинамические обстановки, в которых находилась Фенноскан-дия в момент формирования и развития этой маг-
матической провинции, до сих пор не определены из-за отсутствия надежных детальных палеотекто-нических реконструкций Фенноскандии для среднего-позднего девона.
В настоящее время положение Фенноскан-дии в системе глобальных палеотектонических реконструкций среднего палеозоя определяется на основании единичных палеомагнитных полюсов, входящих в состав кривой кажущейся миграции палеомагнитного полюса (КМП) Восточно-Европейской платформы [ТогзуЛ е! а1., 1996; Храмов и др., 1982]. Наиболее спорным является отрезок кривой КМП, отвечающий интервалу 400—350 млн. лет, геометрия которого определяется в значительной степени на основе интерполяции. За последние годы получен ряд палеомагнитных полюсов по осадочным объектам средне-верхнедевонского возраста [Родионов, 2010; Свяжина и др., 2008], однако этих дан-
ных, очевидно, недостаточно для построения детальных реконструкций Фенноскандии в девонское время.
Среди образований Кольской девонской магматической провинции наиболее подходящим объектом для проведения детальных палеомаг-нитных исследований являются многочисленные дайки, а также интрузивные массивы щелочных и щелочно-ультраосновных пород, распространенные на обширной территории Кольского полуострова и охарактеризованные результатами пет-ролого-геохимических и изотопно-геохронологических исследований [Арзамасцев и др., 2009].
Данная работа проводилась с целью получения надежных палеомагнитных определений по интрузивным телам Кольской девонской магматической провинции, на основе которых возможно построение детальных палеотектонических реконструкций Фенноскандии в интервале времени от 400 до 360 млн. лет. Помимо собственно палео-магнитных исследований, предварительно был проведен комплекс работ, связанных с систематизацией и отбором наиболее перспективных геологических объектов на основе петрографических и геохимических данных, а также выполнено их геохронологическое датирование.
МЕТОДЫ И ОБРАЗЦЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
Отбор ориентированных образцов для палео-магнитных коллекций осуществлялся преимущественно с использованием портативного мини-бура, либо вручную, путем отбора ориентированных штуфов, из которых на камнерезном станке выпиливались образцы кубической формы с ребром 2 см. Для ориентировки керна и штуфов в пространстве использовался горный и солнечный компас.
Отбор палеомагнитных коллекций производился по сайтовой методике. Из мощных даек (более 5 м) отбиралось от 12 до 24 образцов по профилю вкрест простирания дайки; при возможности опробовались экзо- и эндоконтакто-вые зоны. Такие объекты рассматривались как один сайт. Из даек, мощность которых не превышала 1—2 метров, отбиралось по 5—10 образцов, при этом несколько близкорасположенных (до первых десятков метров) даек при обработке палеомагнитных данных объединялись в один сайт. Для проведения теста контакта образцы отбирались также из вмещающих метаморфических пород фундамента (на удалении до 100 м от мощных даек) и даек протерозойского возраста. Всего в ходе выполненных палеомагнитных исследований опробовано 40 магматических объектов девонского и 11 протерозойского возраста.
Лабораторные палеомагнитные исследования выполнялись в Лаборатории палеомагнетизма
Геологического института РАН, Лаборатории главного геомагнитного поля и петромагнетизма Института физики Земли РАН, Петромагнитной лаборатории геологического факультета МГУ и Палеомагнитной лаборатории Массачусетского технологического института (США) в соответствии со стандартной методикой [Zijderveld, 1967; Храмов и др., 1982; Шипунов, 1999; McFadden, 1988; McFadden, McElhinny, 1990; Torsvik et al., 1990]. Все образцы были подвергнуты детальной температурной чистке, которая выполнялась до температур 580—630°С; контрольные измерения были выполнены на дублях некоторых образцов, подвергнутых чистке переменным магнитным полем до 100 мТл. Число шагов чистки составляло не менее 12. Для размагничивания образцов использовались немагнитные печи TD-80 (Magnetic Measurements Ltd., Великобритания), TD-48 (ASC, США) и размагничивающие устройства переменного тока конструкции ИФЗ РАН с величиной некомпенсированного поля не более 5—10 нТл. Измерения остаточной намагниченности производились на спин-магнитометрах производства AGICO (Чехия) JR-4, JR-5, JR-6, а также на SQUID-маг-нитометре производства 2G Enterprises (США) и выполнялись в пространстве, экранированном от внешнего магнитного поля системой колец Гельмгольца или многослойным пермаллоевым экраном. Обработка результатов измерений выполнялась при помощи пакета программ Р. Энки-на [Enkin, 1994] и М. Чадимы [Chadima, Hrouda, 2006], использующих при выделении компонент намагниченности метод PCA [Kirschvink, 1980].
Петромагнитные характеристики образцов определялись на установке для снятия параметров петли гистерезиса (ГО "Борок") и при помощи каппометра MFK1-FA, оборудованного приставкой-печью CS4 (AGICO, Чехия). Микрозон-довые исследования проводились на кафедре петрологии геологического факультета МГУ при помощи сканирующего электронного микроскопа Jeol JSM-6480LV (Япония) с энергодисперсионным анализатором INCA Energy-350 и волновым дифракционным спектрометром INCA Wave-500 Oxford Instrument Ltd (Великобритания).
40Аг/39Аг-изотопно-геохронологические исследования выполнены в Институте геологии и минералогии СО РАН (Новосибирск). Датирование проведено по зернам флогопита, биотита и плагиоклаза, отбор которых производился вручную под бинокулярной лупой из фракции 0.25— 0.15 мм измельченного образца. Выделение аргона из образцов проводили методом ступенчатого прогрева по методике, опубликованной в работах [Пономарчук и др., 1998; Лепезин и др., 2006]. Навески образцов, совместно с мусковитом МСА-11 (К-Аг-возраст 313 млн. лет) и биотитом LP-6 (возраст 128.1 млн. лет), используемыми в качестве мониторов, заворачивали в алюминие-
вую фольгу, помещали в кварцевую ампулу, которую, после откачки воздуха, запаивали. Затем пробы облучали в кадмированном канале научного реактора ВВР-К-типа в Научно-исследовательском институте ядерной физики (Томск). Градиент нейтронного потока не превышал 0.5% в размере образца. Эксперименты по ступенчатому прогреву проводили в кварцевом реакторе с печью внешнего прогрева. Холостой опыт по определению 40Аг (10 мин при 1200°С) не превышал 5 х 10-10 н см3. Очистку аргона производили с помощью Ti- и ZrAl-SAES-геттеров. Изотопный состав аргона измерялся на масс-спектрометре "Noble gas 5400" фирмы "Микромасс" (Англия). Ошибки измерений соответствуют интервалу ±1ст. Для коррекции на изотопы 36, 37, 40Аг, полученные при облучении Са, Cl и К, использовали следующие коэффициенты: (39Аг/37Аг)Са = 0.00073 ± 0.000026, (36Аг/37Аг)Са = = 0.00032 ± 0.000021, (40Аг/39Аг)к = 0.0641 ± 0.0001. Перед измерениями производили предварительную дегазацию образцов при температуре 300°С. Особое внимание уделялось контролю фактора изотопной дискриминации с помощью измерения порции очищенного атмосферного аргона. Среднее значение отношения 40Аг/36Аг на период измерений составило 296.5 ± 0.5. При интерпретации возрастных спектров использовали критерии, предложенные в работах [Fleck et al., 1977; Gustafson et al., 2001].
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕ
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.