научная статья по теме ПЕТРОЛОГИЯ, ВОЗРАСТ И ПОЛИХРОННОСТЬ ИСТОЧНИКОВ ИНИЦИАЛЬНОГО МАГМАТИЗМА ИМАНДРА-ВАРЗУГСКОГО ПАЛЕОРИФТА ФЕННОСКАНДИНАВСКОГО ЩИТА Геология

Текст научной статьи на тему «ПЕТРОЛОГИЯ, ВОЗРАСТ И ПОЛИХРОННОСТЬ ИСТОЧНИКОВ ИНИЦИАЛЬНОГО МАГМАТИЗМА ИМАНДРА-ВАРЗУГСКОГО ПАЛЕОРИФТА ФЕННОСКАНДИНАВСКОГО ЩИТА»

УДК 55.42+550.93(471.21)

ПЕТРОЛОГИЯ, ВОЗРАСТ И ПОЛИХРОННОСТЬ ИСТОЧНИКОВ ИНИЦИАЛЬНОГО МАГМАТИЗМА ИМАНДРА-ВАРЗУГСКОГО ПАЛЕОРИФТА ФЕННОСКАНДИНАВСКОГО ЩИТА © 2011 г. А. Б. Вревский

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН наб. Макарова, 2, Санкт-Петербург, 199034, Россия; e-mail: vrev@peterlink.ru Поступила в редакцию 27.09.2010 г.

Получена после доработки 09.03.2011 г.

В статье приводятся новые геохимические и изотопные данные для вулканогенных комплексов ар-варенчской толщи Имандра-Варзугской палеорифтовой структуры Фенноскандинавского щита. Установлено хроностратиграфическое положение слагающих ее коматиитов, базальтов, высокомагнезиальных андезитов и дацитов в региональной стратиграфической шкале раннего докембрия Кольско-Норвежской провинции Фенноскандинавского щита как сумийских образовании с U-Pb (SHRIMP II) возрастом в 2429 ± 6.6 млн. лет, что позволяет определить временные границы сумий-ского надгоризонта нижнекарельского комплекса для северо-восточной части Фенноскандинавского щита в пределах 2450—2430 млн. лет. Высокие отрицательные значения sNd, обогащенность ЛРЗЭ и присутствие в кислых метавулканитах арваренчской толщи разновозрастных архейских цирконов с геохимическими характеристиками спектров распределения РЗЭ, отвечающих неравновесной кристаллизации, являются следствием формирования первичных расплавов дацитов при анатектическом плавлении полихронных (3.2, 2.9, 2.8, 2.7 млрд. лет) вещественных комплексов архейской континентальной коры Кольско-Норвежского провинции Фенноскандинавского щита. Результаты численного петролого-геохимического моделирования процессов генерации и эволюции первичных расплавов метавулканитов позволили установить, что особенности изотопно-геохимического состава коматиитов, базальтов и андезибазальтов наиболее полно могут быть описаны в рамках петрогенетической модели фракционной кристаллизации первичного коматиитового расплава контаминированного ~2% архейским коровым веществом тоналитового состава. Мантийный протолит первичного расплава по своим изотопно-геохимическим параметрам был сходен с "обогащенным" мантийным источником палеопротерозойских (2430—2450 млн. лет) основных-ультраосновных расслоенных интрузий Кольско-Норвежской провинции и метавулканитов сумия Фенноскандинавского щита. Происхождение высокомагнезиальных андезитов арваренчской толщи определялось фракционированием контаминированных (~2%) сиалическим коровым веществом магнезиальных базальтов с повышенной глиноземистостью (Al2O3 ~ 15.6 мас. %) с отделением 40— 50% Cpx40—Ol2Q—Opxi0—Pli0—Mag2Q ассоциации при Р < 1 ГПа. Полученные изотопно-геохимические данные и результаты проведенного моделирования петрогенезиса сумийского вулканогенного комплекса Имандра-Варзугской структуры могут быть интерпретированы в рамках внесубдукцион-ной геодинамической модели эволюции мантийного плюма и его взаимодействия с архейской континентальной литосферой на ранней стадии формирования интракратонного рифта.

ВВЕДЕНИЕ

Рубеж архея и протерозоя в развитии континентальной литосферы Земли является одним из важнейших событий как в экзогенной, так и в эндогенной эволюции планеты. С ним связаны: возникновение и глобальное распространение существенно кислородной атмосферы, первые свидетельства оледенения и накопления нефтеносных комплексов, планетарная положительная аномалия изотопного состава углерода, формирование железорудных формаций с гигантскими месторождениями железа (МеЬгЫк й а1., 2007). Эти особенности экзогенной эволюции достаточно хорошо изучены и находятся в сфере интересов многих исследователей.

В эндогенном и геодинамическом развитии Земли граница архей—протерозой отражает коренные изменения в характере мантийных процессов, что, по мнению многих исследователей, было связано с завершением формирования земного ядра. Рост континентальной ювенильной коры в палеопротерозое и изменение стиля тектонического развития литосферы были обусловлены сменой природы эндогенной активности, появлением "обогащенных" изотопно-геохимических мантийных источников глубинного магматизма, внутрикоровым плавлением и активным корово-мантийным взаимодействием в зонах субдукции, т.е. с началом полномасштабной плейт-тектонической геодинамики.

Переход от архея к протерозою на эпиархей-ских кратонах континентов ознаменовался заложением глобальной системы рифтов и бассейнов (Гуронская супергруппа Канадского щита, супергруппы Трансвааль и Грикваленд Капваальского кратона, Карельская эонотема Балтийского щита), тектоническая природа которых определялась плюмовой мантийной геодинамикой.

Изучение эндогенного развития начальной стадии заложение системы внутриконтинентальных рифтов Фенноскандинавского щита в последнее десятилетие сконцентрировано, главным образом, на исследовании расслоенных мафит-ультрамафи-товых интрузий (2.42—2.5 млрд. лет) предрифроген-ной стадии развития палеопротерозойской коры, с которыми ассоциируют крупнейшие месторождения Сг, Си-№ и платиноидов (Вауапоуа й а1., 2009). В то же время инициальный магматизм, связанный с ранней стадией растяжения коры и заложения системы рифтов, изучен фрагментарно в отдельных структурах Фенноскандинавского щита. Этот этап развития континентальной коры геологически выражен существенно вулканогенными комплексами сумийско-сариолийского стратиграфического над-горизонта, представленного в различных структурах палеорифтовой системы коматиитовыми, пикритовыми, толеитовыми и известково-щелоч-ными вулкано-плутоническими сериями.

В региональной стратиграфической шкале Фенноскандинавского щита "сумий", с одной стороны, определяется как формация, объединяющая совокупность вулканогенных пород, а с другой — как стратиграфическое подразделение, занимающее конкретное положение между лопием и сариолием, отделенное от них региональными несогласиями (Негруца, Негруца, 2006). Согласно общей стратиграфической шкале Северной Евразии (Семихатов, 1993), возрастные границы определены только для сумийско-сариолийского надгоризонта в интервале 2500 ± 50 — 2300 ± 50 млн. лет. В рамках региональной геохронологической шкалы палеопротерозоя Фенноскандинавского щита, предложенной Ю.А. Балашовым (1996), граница сумия и сариолия определяется в 2404 ± 8 млн. лет.

Начиная с середины XX века в Кольско-Нор-вежской провинции Фенноскандинавского щита для крупнейшей палепротерозойской Пасвик-Пол-мак—Печенга—Имандра- Варзугской структуры многие проблемы стратиграфического расчленения и корреляции разрезов вулканогенно-осадочных комплексов, в том числе и выделение сумийских образований, решались с помощью традиционных литолого-стратиграфических методов. Возможности этих методов для выделения преимущественно вулканогенных образований сумийского надгори-зонта, основанных на корреляции общего набора пород, условиях их отложения, фациальной принадлежности, закономерностях эволюции их минерального и геохимического составов, имеют ряд важных ограничений. Прежде всего, такие ограни-

чения связаны с большими вариациями этих признаков в пределах одной тектонической структуры в зависимости от их положения относительно палео-вулканических центров извержений. В региональном плане такая неоднородность тектонического и, соответственно, литолого-формационного строения Пасвик-Полмак—Печенга—Имандра-Варзугской рифтогенной структуры выражена в отсутствии сумийских вулканогенно-осадочных комплексов в Печенгской и Пасвик-Полмак структурах (Загородный, Радченко, 1988; Имандра-Варзуг-ская..., 1982; Melezhik, Sturt, 1994). Кроме того, в настоящее время рядом исследователей (Berthelsen, Marker, 1986; Минц и др., 1996) предложена концепция развития Печенга-Имандра-Варзугской структуры по сценарию полного цикла Уилсона с трансформацией спрединго-субдукционной геодинамической системы (2.5-1.9 млрд. лет) в коллизионный покровно-надвиговый ороген (1.84-1.77 млрд. лет), что, в принципе, означает бессмысленность каких-либо стратиграфических корреляции супракру-стальных комплексов Имандра-Варзугской структуры. В этой связи при идентификации и расчленении сумийских комплексов Фенноскандинавского щита особое значение приобретают методы изотопной геохронологии, позволяющие проводить корреляцию латерально разобщенных магматических комплексов, часто связанных с различными эндогенными процессами и источниками в коре и мантии.

Выделение и изотопно-геохронологическое обоснование сумийских породных комплексов Фенноскандинавского щита выходит за рамками региональных проблем стратиграфии раннего докембрия, в связи с этим эти комплексы имеют большое значение как для понимания геодинамической эволюции литосферы в палеопротерозое, так и для общей периодизации эндогенных событий раннего докембрия в качестве вещественного выражения архей-протерозойского рубежа в развитии континентальной литосферы древних материков.

Определяющим при выборе в качестве объекта детальных геологических и изотопно-геохимических исследований, вулканогенной ассоциации арваренчской толщи Имандра-Варзугской структуры, являлось, во-первых, неопределенность и дискуссионность ее хроностратиграфического положения в региональной шкале раннего докембрия Фенноскандинавского щита и, во-вторых, присутствие в разрезе толщи впервые установленных здесь коматиитов и высокомагнезиальных андезитов, условия образования которых, являются индикаторными для геодинамических реконструкций эволюции процессов корово-ман-тийного взаимодействия.

В настоящей статье приводятся новые геохимические и изотопные данные для вулканогенных комплексов арваренчской толщи Имандра-Варзуг-ской структуры, которые позволили установить их принадлежность с сумийскому надгоризонту па-леопротерозоя и выявить разновозрастные коровые

и мантийные источники первичных расплавов слагающих ее коматиитов, базальтов, высокомагнезиальных андезитов и дацитов.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ИВАНДРА-ВАРЗУГСКОЙ СТРУКТУРЫ

Имандра-Варзугская структура (ИВС) является частью крупнейшего на Фенноскандинавском щите протерозойского Пасвик-Полмак—Печенга— Имандра-Варзугского интракратонного прогиба грабен-синклинального типа (рис. 1), который протягивается почти на 600 км чер

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