ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2010, том 431, № 3, с. 377-381
= ГЕОХИМИЯ
УДК 551.71(470.22)
ПОЛИХРОННОСТЬ ИСТОЧНИКОВ И ИЗОТОПНЫЙ ВОЗРАСТ ВУЛКАНОГЕННОГО КОМПЛЕКСА (АРВАРЕНЧСКАЯ СВИТА) ИМАНДРА-ВАРЗУГСКОЙ СТРУКТУРЫ, КОЛЬСКИЙ ПОЛУОСТРОВ © 2010 г. А. Б. Вревский, Е. С. Богомолов, Т. Ф. Зингер, С. А. Сергеев
Представлено академиком Д.В. Рундквистом 27.05.2009 г. Поступило 04.06.2009 г.
Начиная с середины XX века многие проблемы стратиграфии и корреляции вулканогенно-осадоч-ных разрезов крупнейшей на Фенноскандинавском щите палеопротерозойской интракратонной риф-тогенной Имандра-Варзугской структуры (ИВС) решались с помощью традиционных литолого-стратиграфических методов с использованием таких признаков, как общий состав и фациальная принадлежность пород, цикличность литогенеза, закономерности эволюции минерального и геохимического составов вулканогенно-осадочных комплексов. Возможности этих методов для выделения, расчленения и корреляции существенно вулканогенных образований сумийского надго-ризонта Фенноскандинавского щита имеют ряд важных ограничений, которые прежде всего связаны с большими вариациями формационных особенностей в пределах одной тектонической структуры в зависимости от их положения относительно палеовулканических центров извержения. В региональном плане такая неоднородность тектонического и, соответственно, литолого-формационного строения Пасвик-Полмак—Пе-ченга—Имандра-Варзугской рифтогенной зоны выражены в отсутствии сумийских вулканоген-но-осадочных комплексов в Печенгской и Па-свик-Полмак структурах.
В работе приводятся новые геохимические и изотопные данные для вулканогенных комплексов арваренчской свиты ИВС, которые позволили установить их принадлежность с сумийскому надгоризонту палеопротерозоя и выявить разновозрастные коровые и мантийные источники первичных расплавов.
В региональной стратиграфической шкале су-мийский надгоризонт определяется как формация, объединяющая совокупность преимуще-
Институт геологии и геохронологии докембрия Российской Академии наук, Санкт-Петербург Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского, Санкт-Петербург
ственно вулканогенных комплексов, занимающая конкретное положение между лопием и сариоли-ем и отделенная от них региональными несогласиями [1]. Возрастные границы определены только для сумийско-сариолийского надгоризонта в целом - 2500 ± 50-2300 ± 50 млн. лет [2].
В связи с этим выделение сумийских образований и их изотопно-геохронологическое обоснование выходят за рамки региональных проблем стратиграфии и приобретают большое значение для периодизации докембрия как вещественное выражение архей-протерозойского рубежа в развитии континентальной литосферы Фенноскан-динавского щита.
В настоящее время из-за фациальной и латеральной неоднородности строения вулканоген-но-осадочных толщ и фрагментарности распространения отдельных стратиграфических подразделений отсутствуют единые представления о региональной стратиграфии, объеме и составе су-мийских и сариолийских свит и толщ стрельнин-ской серии нижнекарельского комплекса ИВС. Общее геологическое положение вулканогенно -осадочных образований в объеме свит стрельнин-ской серии и их несогласное залегание, с корой химического выветривания, на эродированной поверхности габброидов расслоенного Монче-плуто-на, имеющих изотопный возраст 2504-2493 млн. лет [3], позволяют определить их возраст как су-мийский. Возраст собственно стрельнинской серии определен и—РЬ-методом по бадделеиту из субвулканических тел гранодиоритов (гранофи-ров-"имандритов") — 2442.2 ± 1.7 млн. лет [4] и магматическому циркону из риодацитов верхне-сейдореченской подсвиты южного Прихибинья — 2448 ± 8 и 2424 ± 5 млн. лет [3, 5].
Одной из наиболее дискуссионных проблем расчленения ИВС являются возраст и стратиграфическая позиция вулканогенно-осадочного разреза горы Арваренч северо-западной оконечности структуры района Монче-полуострова. На основании ряда литологических признаков базальтовые, андезибазальтовые и андезит-дацитовые-риоли-
378
ВРЕВСКИИ и др.
А1203, мас. % 22
20
18
16
14
12
10
хх „
70 75
БЮ2, мас. %
Рис. 1. Положение составов пород вулканогенных комплексов сумия Фенноскандинавского щита на вариационной диаграмме 8Ю2—А120з. 1, 2 — Имандра-Варзугская структура: 1 — арваренчская свита, 2 — сейдореченская свита; 3, 4 — сумийские вулканиты Центральной (3) и Восточной (4) Карелии; 5 — составы пород вулканических комплексов островных дуг.
товые метавулканиты арваренческой свит были отнесены к стратиграфическим аналогам неоархейских вулканогенных комплексов лебяжин-ской свиты Кейвской структуры или воронье-тундровской свиты Колмозеро-Вороньинского зеленокаменного пояса [5, 6]. Главным аргумен-
Порода/ПМ
Рис. 2. Нормированное к примитивной мантии (ПМ) [9] распределение редкоземельных элементов в породах вулканогенного комплекса арваренчской свиты. Поля: 1 — коматииты, 2 — базальты, 3 — андезиты; 4 — дациты.
том для принятия неоархейского времени образования арваренчской свиты является и—РЬ-дискордантный возраст четырех фракций цирконов из кислых метавулканитов горы Арваренч — 2707 ± 11 млн. лет (СКВО = 0.11) [3, 6].
Вулканогенно-осадочные породы арваренчской свиты представлены широким спектром вулканитов, по составу варьирующих от комати-итов до дацитов, с прослоями осадочных и вулка-ногенно-осадочных пород. При низкой степени динамометаморфических преобразований в породах хорошо различимы реликты подушечной, кластолавовой, миндалекаменной и порфировой текстур лавовых потоков, слоистой текстуры туф-фитов и терригенных пород.
В основании вулканогенного разреза свиты залегают базальты с массивной, подушечной и миндалекаменной структурами, агломератовые лавы и лавобрекчии базальтов и несколько пачек и тел коматиитов и коматиитовых базальтов туфовой и гипабиссальных фаций, мощностью от 5 до 12 м. Вышележащая часть вулканогенного разреза представлена четырьмя толщами (потоками, пачками) вулканитов среднего и кислого составов мощностью от 50 до 100—120 м с маломощными прослоями агломератовых туфов.
По составу основные, средние и кислые мета-вулканиты арваренчской свиты принадлежат из-
206рь/238и
207Pb/235U
Рис. 3. Диаграмма с конкордией для палеопротерозойских цирконов из дацитов арваренчской свиты ИВС.
вестково-щелочной петрохимической серии, близки по основным геохимическим параметрам су-мийским вулканитам Карелии и ИВС и заметно отличаются от островодужных вулканических серий пониженной глиноземистостью (рис. 1). Все разновидности вулканитов арваренчской свиты характеризуются высоко фракционированным распределением ЛРЗЭ и менее фракционированным — ТРЗЭ (рис. 2, табл. 1). Для коматиитов отмечается нехарактерная для этого типа пород положительная аномалия Ей (Ей* = 1.6—1.7) (рис. 2).
По результатам 8ш—Мё-изотопного анализа (табл. 1) метавулканитов арваренчской свиты установлено, что коматииты, андезиты и дациты характеризуются отрицательными значениями 6Ш, а базальты — положительными (табл. 1). Все
метавулканиты имеют близкие значения архейского возраста протолита, как по одностадийной, так и по двустадийной моделям (табл. 1).
Полученные изотопные и геохимические характеристики метавулканитов арваренчской свиты близки к таковым для вулканитов сейдореченской свиты ИВС [5] и принципиально отличаются низкими первичными изотопными отношениями № и высоко фракционированным распределением ЛРЗЭ от вулканических серий неоархейских зеле-нокаменных поясов Кольского региона [7].
Для определения возраста и стратиграфического положения вулканитов арваренчской свиты проведено и—РЬ-датирование цирконов на ионном микрозонде SHRIMP-II в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ по методике [8]. Из двух
Таблица 1. Средние значения соотношений редкоземельных элементов, изотопного состава Nd и модельного Sm-Nd-возраста (TDM) для вулканитов арваренчской свиты ИВС
Параметр Коматииты Базальты Андезиты Дациты
(Ce/Sm)w 1.9-1.65 2.0-1.4 1.8-2.2 3.0-4.2
(Gd/Yb)w 1.45 1.0-1.3 1.45 1.7-2.0
£Nd(^2.43) (-) 4.1-1.6 (+) 0.4-1.4; (-1.9) (-) 0.8-2.2 (-) 3.3-8.4
TDM, млрд. лет 3.6-3.7 2.8-2.9 3.0-3.2 3.0-3.3
ТDM2, млрд. лет 2.95-3.15 2.7-3.0 2.9-3.0 3.1-3.5
Примечание. Изотопные измерения Nd и Sm выполнены на масс-спектрометре Finnigan МАТ-261 (ИГГД РАН), концентрации редкоземельных элементов — MS ISP (ВСЕГЕИ).
380
ВРЕВСКИЙ и др.
206pb/238u
207Pb/235U
Рис. 4. Диаграмма с конкордией для неоархейских
цирконов из дацитов арваренчской свиты ИВС.
пачек идентичных по геохимическому составу плагио- и кварцевых дацитовых метапорфиров, разделенных горизонтом (0.5—1.5 м) туфов анде-зибазальтового состава, отобраны пробы 204 и 206 по 2 кг, из которых выделено более 30 зерен цирконов различной морфологии. Катодолюми-несцентное изучение кристаллов цирконов показало, что большинство из них хорошо огранены и обнаруживают осцилляционную зональность. Для 20 кристаллов цирконов получены следующие U-Pb-датировки (рис. 3, 4). В пробе 204 для двух крупных (60 х 40 мкм) длиннопризматиче-ских кристаллов определены конкордантные значения возраста 2.95 и 3.23 млрд. лет (рис. 3). Для 8 короткопризматических, прозрачных, светло-коричневых зерен цирконов пробы 204 и одного зерна из пробы 206 (рис. 3) построена дис-кордия с верхним пересечением 2429 ± 6.6 млн. лет (СКВО = 1.5) и нижним — 0 млн. лет. Для 8 зерен цирконов из пробы 206 рассчитаны две дискор-
дии с верхними пересечениями 2735 ± 19 (СКВО = 0.54) и 2833 ± 14 (СКВО = 0.99) и с нижними пересечениями — 640 ± 72 и 445 ± 130 млн. лет соответственно (рис. 4).
Полученные результаты позволяют сформулировать следующие выводы:
1. Возраст кислых метавулканитов арваренчской свиты составляет 2429 ± 6.6 млн. лет, что дает возможность уверенно коррелировать их с сумийски-ми метариодацитами сейдореченской свиты ИВС и определить временной интервал сумия на Кольском полуострове в границах 2550—2430 млн. лет. Присутствие в метадацитах популяции ксеноген-ных цирконов архейского возраста позволяет рассматривать ранее полученную [3, 6] для этих метавулканитов дискордию с возрастом 2707 ± 11 млн. лет
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.