ПЕТРОЛОГИЯ, 2009, том 17, № 4, с. 355-377
УДК 551.72+551.4
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ СВЕКОФЕННСКОГО (1.9 МЛРД. ЛЕТ) МЕТАМОРФИЗМА УМБИНСКОГО ПОКРОВА ЛАПЛАНДСКОГО КОЛЛИЗИОННОГО ОРОГЕНА
© 2009 г. В. А. Глебовицкий, Ш. К. Балтыбаев, О. А. Левченков, Е. В. Кузьмина
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН наб. Макарова, 2, Санкт-Петербург, 190034, Россия; e-mail: sb@sb2085.spb.edu Поступила в редакцию 27.05.2008 г.
Получена после доработки 11.07.2008 г.
Проведено исследование термодинамического режима кульминационной стадии высокоградного метаморфизма пород Умбинского покрова в составе Лапландского аллохтона и выявлен изотопный возраст акцессорного монацита, кристаллизация которого связана с пиковой стадией метаморфизма. По расчету минальных реакций установлено, что метаморфические минеральные парагенезисы глиноземистых гнейсов из верхней и нижней частей покрова близки к равновесным. Условия метаморфизма пород оцениваются температурой около 800°С и давлением 7 кбар в его верхней части и 9 кбар в его нижней части. Формирование ортопироксен-силлиманитовых агрегатов свидетельствует о повышении давления и температуры на прогрессивной ветви, тогда как развитие кордиерито-вых кайм отражает начальный эффект декомпрессии и охлаждения. Выявленное термобарометрическими методами различие в давлении 2-2.5 кбар для глиноземистых пород верхней и нижней частей пластины соответствует перепаду глубины около 7.5 км, что согласуется с приблизительной оценкой мощности Умбинского покрова. Изучение эклогитоподобных пород, развивающихся за счет пород палеопротерозойского Колвицкого массива габбро-анортозитов, позволило проследить эволюцию Р-Т условий метаморфизма: после температурного пика гранулитовой стадии (11 кбар, 860°С) происходило увеличение давления (до 14 кбар и более), а затем - декомпрессионное охлаждение в связи с эксгумацией Порьегубского покрова вместе с Колвицким массивом. Для глиноземистых гнейсов, залегающих в верхней части Умбинского покрова, получен U-Pb возраст монацита 1904 ± 3 млн. лет, который в пределах погрешности метода соответствует времени метаморфических событий, определенному по метаморфическому циркону в анортозитах Колвицкого массива (1907 ± 2 млн. лет) и по циркону из глиноземистых гнейсов зоны меланжа (1906 ± 3 млн. лет). Эти изотопные данные подтверждают вывод о синхронности высокобарических гранулитовых преобразований в верхней и нижней частях Умбинского покрова.
Умбинский тектонический покров слагает верхнюю часть Кандалакшско-Колвицкого фрагмента гигантского Лапландского аллохтона (рис. 1, в1еЬоуИ8ку й а1., 2001) и контактирует с нижележащим Порьегубским покровом по мощной зоне сдвиговых деформаций, названной В.В. Балаганским (Ранний..., 2005) зоной тектонического меланжа. Колвицкие расслоенные плутоны габбро-анортозитов локализованы ниже Порьегубской пластины, сложенной разнообразными породами, среди которых ведущую роль играют интрузивные базиты и ультрабазиты, су-пракрустальные базиты (вулканиты), метаграув-акки, карбонатные породы и, наконец, мигматиты по тоналито- и эндербито-гнейсам, коррелируемым с архейским беломорским комплексом. Все они испытали метаморфизм гранулитовой фации. Как колвицкие габбро-анортозиты, так и все перечисленные породы сильно деформированы вдоль зон сдвиговых деформаций, параллельных зоне тектонического меланжа. Одна из сдви-
говых зон является северо-восточным контактом габбро-анортозитов.
Умбинский тектонический покров, в отличие от Порьегубского, до настоящего времени был исследован значительно менее детально, а главное, крайне неоднородно. Если для нижней части этой пластины опубликованы более или менее полные данные о петрологии зоны тектонического меланжа, то для верхней части покрова существуют лишь фрагментарные сведения о составе метаморфических пород и предположение об общем соответствии условий метаморфизма гранулитовой фации. Были также указания и на то, что в северо-восточной части территории, в районе пос. Умба, есть переходы к амфиболитовой и более низкотемпературным фациям (Виноградов, Виноградова, 1975). Не было полной информации о времени проявления, синхронности или асинхронности метаморфизма в разных частях умбинской супракрустальной толщи (покрова). Поэтому целью данной работы было сравнитель-
355
2*
Рис. 1. Геологическая схема строения Умбинского участка с точками отбора проб для изучения.
Цифрами на схеме обозначены: 1 - щелочные интрузии; 2 - каскельярвский комплекс; 3 - порьегубский комплекс; 4 -Колвицкий массив; 5 - кандалакшская свита; 6 - яуриокский и лоттинский нестратифицированные комплексы; 7, 8 -лапландский нестратифицированный комплекс; 9 - сергозерская толща; 10 - турьинская свита. Геологическая схема и легенда приведены по данным из Мультимедийного справочника ГИ КНЦ (2001). (а) - участки отбора проб с пирок-сеновыми парагенезисами в нижней части Умбинского покрова, (б) - участки отбора проб с беспироксеновыми пара-генезисами в верхней части этого же покрова.
На врезке показано положение умбинского покрова в структурах Балтийского щита.
ЦКБ - Центрально-Кольский блок, БПП - Беломорский подвижный пояс, КГЗО - Карельская гранит-зеленокамен-ная область. 1 - раннепротерозойские гранулитовые пояса; 2 - подстилающие гранулиты породы, преимущественно основного состава; 3 - массивы щелочных пород; 4 - раннепротерозойские Печенгская и Имандро-Варзугская структуры; 5 - отложения чехла.
ное изучение термодинамического режима метаморфизма пород в верхней и нижней частях Умбинского тектонического покрова и его изотопное датирование. Эти данные дополняются петрологическим материалом по габбро-анортозитам Колвицкого массива. В основу настоящей работы были положены главным образом данные специальных полевых исследований, проведенных в 2003 г. Ш.К. Балтыбаевым, Е.В. Кузьминой (ИГГД РАН), а также дополнительные материалы, собранные в 1999 г. в процессе совместных исследований В.А. Глебовицкого, Д.П. Крылова (ИГГД РАН) с сотрудниками Института петрологии и минералогии Боннского университета (ФРГ) М. Райтом, С. Хернесом, Н. Эрге. В этом же институте сделано более 300 анализов на микрозонде COMEBAX, которые использованы в настоящей статье.
Более ранними исследованиями для региона была установлена общая последовательность геологических событий, среди которых важнейшими были: внедрение габброидов и анортозитов -2460 млн. лет (Фриш и др., 1995) и роя базитовых даек, секущих анортозиты, - 2430 млн. лет (Каули-на и др., 2005), ретроградные преобразования базитовых даек - 2390 млн. лет (Каулина и др., 2005), высокоградный (гранулитовый) метаморфизм
анортозитов - 1907 млн. лет (Фриш и др., 1995), формирование предколлизионного (островодуж-ного) комплекса эндербитов, чарнокитов и порфи-ровидных гранитов - 1912 млн. лет (Glebovitsky et а1., 2001). Важным является датирование высо-коградного и высокобарического гранулитового метаморфизма зоны тектонического меланжа -1906 млн. лет (Балаганский и др., 1998; Кислицын и др., 2000).
С наибольшей детальностью петрология метаморфических пород исследована в зоне, примыкающей к тектоническому меланжу, а именно там, где проявлены наложенные деформации внутри Колвицкого массива и вблизи северо-восточного контакта габбро-анортозитов с вышележащими породами Порьегубского покрова. В первом случае объектом рассмотрения были гра-нат-ортопироксен-силлиманитовые гнейсы, в значительной степени преобразованные при кислотном выщелачивании и сопряженном магнезиальном метасоматозе. В них наблюдается как реликтовый, так и образованный при декомпрессии поздний кордиерит. Изучение состава сосуществующих минералов с применением метода TWEEQU (Вегтап, 1991; Berman, Aranovich, 1996) позволило вывести компрессионный Р-Т тренд (против часовой стрелки) охлаждения. При этом
были получены пиковые условия метаморфизма: Т = 830°С, Р = 9.5 кбар (рис. 2). В каждой рассчитанной точке тренда контролировалось состояние равновесия (Глебовицкий и др., 1997). Тем не менее эти определения нуждались в уточнении в силу их немногочисленности, что и было сделано в настоящей работе на основании новых материалов.
СТРОЕНИЕ УМБИНСКОГО И ПОРЬЕГУБСКОГО ТЕКТОНИЧЕСКИХ ПОКРОВОВ
Умбинский и Порьегубский покровы обнажаются в зоне протяженностью более 100 км. Первый из них сложен исключительно парагнейсами одноименной толщи, которые близки к гнейсам, слагающим верхнюю часть Лапландского покрова. Среди парагнейсов преобладающим распространением пользуются высокоглиноземистые гранат-кордиерит-силлиманитовые мигматизи-рованные гнейсы, а в нижней части достаточно широко представлены биотит-ортопироксеновые (иногда с амфиболом) гнейсы, интерпретирующиеся как граувакки среднего состава (Glebo-vitsky et al., 2001). В них встречаются редкие орто-пироксен-плагиоклазовые сланцы, возможные метавулканиты. Sm-Nd изотопная систематика этого комплекса пород (Daly et al., 2001) позволила сделать вывод о палеопротерозойском возрасте бассейнов седиментации (не древнее 2.1 млрд. лет), что само по себе ограничивает снизу время исследуемого нами метаморфизма (Глебовицкий и др., 1997; Glebovitsky et al., 2001). Порьегубский покров, более сложный по составу, объединяет в себе, по-видимому, как архейские (гранитогнейсы и чарнокитогнейсы), так и протерозойские (супракрустальные толщи, базит-ги-пербазитовые тела) образования.
Зоны сдвиговых деформаций, полого погружающиеся на восток и ориентированные параллельно зоне меланжа, контролируют распределение минеральных ассоциаций гранулитовой фации, которые и являются предметом данного исследования. В нижней части Умбинского тектонического покрова, в верхах Порьегубского покрова и в зоне меланжа наблюдаются главным образом правосдвиговые смещения (Glebovitsky et al., 2001): нижние пластины по слабо наклонным поверхностям были подняты относительно верхних. Это свидетельствует о том, что в рассматриваемых минеральных ассоциациях отражены те стадии эволюции метаморфического комплекса, когда после пика P-T параметров началась эксгумация глубинных частей аллохтона и перевод их на более высокий уровень.
Учитывая ширину выхода Порье
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.