Серия «Геология докембрия» Трудов Карельского НЦ РАН публикует оригинальные научные и обзорные статьи, в которых представлены результаты исследований строения, состава, сейсмичности и условий формирования литосферы в пределах древнейших щитов планеты. Тематика серии также включает статьи, отражающие исследования в области минерагении докембрия и комплексных технологий освоения месторождений минерального сырья Северо-Запада России.
Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences
Лицензионный договор на право использования научного произведения в "Трудах Карельского научного центра Российской академии наук" может быть заключен от лица первого автора (при условии соласия всех авторов), составляется в двух экземплярах и должен быть отправлен в редакцию журнала по адресу: 185910, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11, КарНЦ РАН, редакция Трудов КарНЦ РАН. Телефон: (8142) 780109. Заполните форму договора. Прикрепите к статье отсканированную версию договора с подписями ВСЕХ авторов на шаге 4 "Загрузка дополнительных файлов".
Минерально-сырьевая база Карелии: промышленные минералы
На протяжении десятилетий промышленным минералам Карелии отводилось большое место в области теоретических исследований и практического применения. В статье объясняется использование термина «промышленные минералы» для определенной группы полезных ископаемых. Отмечено, что некоторые металлические полезные ископаемые без металлургического передела применяются как промышленные минералы. Выделены главные перспективные виды промышленных минералов Карелии, приведен общий анализ состояния изученности минерально-сырьевой базы промышленных минералов с оценкой запасов или ресурсов, выделены стратегически и экономически важные промышленные минералы по многофакторности состояния, в первую очередь нахождения в арктической зоне Республики Карелия. К таким промышленным минералам отнесены графиты и флюориты Приладожья, высокочистый кварц арктической зоны РК, включая пегматитовые отвалы Плотины и Климовского участка, кианиты и мелкочешуйчатый мусковит Хизоваарской структуры, щелочные сиениты Елетьозерского интрузивного комплекса, высокоуглеродистые шунгитовые образования, архейские карбонат-тальковые толщи Каменноозерской структуры, нетрадиционные комплексные источники полевого шпата (Роза-Лампи и др.). Предлагается повысить роль органов государственного управления в области разработки специальных целевых программ, обеспечивающих увеличение масштабов геологоразведки, добычи и глубокой переработки промышленных минералов силами республиканских горных предприятий, а также привлечь Институт геологии КарНЦ РАН и Институт лесных, горных и строительных наук ПетрГУ для участия в систематическом внедрении в производство инновационных технологий и передовых решений в области менеджмента и управления горнодобывающей отраслью.
Ранний докембрий Кольского региона (северо-восток Фенноскандинавского щита)
В истории архейской коры Кольского региона выделяются несколько этапов. 1) Становление гранитоидных и ТТГ комплексов и их переработка (~2,9–2,76 млрд лет). 2) Образование зеленокаменных поясов и их переработка: Колмозеро-Вороньинско-Урагубского, 2,83–2,79 млн лет; Оленегорского, 2,81–2,76 млрд лет (одновременно с ТТГ-породами севера Беломорской провинции, 2,83–2,76 млрд лет) и Воче-Ламбинского, ~2,72 млрд лет. 3) Посторогенный этап в Кейвском террейне: кислые вулканиты, щелочные граниты (все А-типа) и анортозиты, 2,68–2,66 млрд лет. Беломорские архейские эклогиты остаются дискуссионными. Палеопротерозойская история региона – это яркий пример проявления двух главных в палеопротерозое Земли событий: континентального рифтогенеза (2,5–2,0 млрд лет, формирование крупной магматической провинции и Печенга Имандра-Варзугского палеорифта с короткими импульсами магматизма) и роста ювенильной коры в орогенных поясах (2,0–1,8 млрд лет). Палеопротерозойская ювенильная кора образовалась в ядре Лапландско Кольского коллизионного орогена, относящегося к типу mixed-hot orogen. Его история включает раскрытие океана красноморского типа (~2,0–1,97 млрд лет), субдукцию и рост коры (1,98–1,92 млрд лет; позднее надвигание или образование ороклина, 1,86 млрд лет), коллизию (1,93–1,91 млрд лет), быструю эксгумацию ядра орогена (начало декомпрессии 1,90 млрд лет назад) и медленную его юго-западного форланда. Кроме глубинных надвигов в орогенном ядре палеопротерозойская коллизия проявилась как тектоника сорванной средней коры в Кейвском террейне. Палеопротерозойские эклогиты образовались ~ 1,91 млрд лет назад в результате либо тектонического увеличения мощности коры, либо субдукции. Эти данные могут расширить наши представления о неоархейском суперконтиненте Кенорленд и палеопротерозойском суперконтиненте Колумбия (Нуна, Нена).
Структурные особенности рудопроявления графита Кимамяки (Карелия, Северное Приладожье)
Вскрытое старинной горной выработкой рудное тело графитового проявления Кимамяки представляет собой зону интенсивного рассланцевания и карбонизации метавулканитов сортавальской серии нижнего протерозоя. С использованием тектонофизических методов выявлены сдвиговые по своей физической сущности многочисленные парагенезисы субплоскостных структурных элементов (ПССЭ). Их наличие – неопровержимый аргумент деформационной сдвиговой природы рудоконтролирующей структуры. Идентифицированные ПССЭ формировались в различных деформационных режимах и, судя по вариативности величин угла скалывания, в изменчивых термодинамических условиях. Это свидетельствует о длительности и прерывистости развития рудоконтролирующей структуры в изменявшихся во времени тектонических обстановках. Сходство ПССЭ, выявленных на рудопроявлении Кимамяки и в породах раннеорогенного кааламского клинопироксенит-габбронорит-диоритового комплекса (возраст не более 1,9 млрд лет), интрудировавших отложения сортавальской и ладожской серий нижнего протерозоя, указывает на посткалевийское время заложения рудоконтролирующей структуры и формирование ее в свекофеннский (1,95–1,85 млрд лет назад) и, возможно, постсвекофеннский (1,8–1,7 млрд лет назад) периоды тектоно-метаморфической переработки. Многократная активизация большинства субплоскостных элементов анизотропии горных пород, изменения их минерального состава, прежде всего интенсивная графитизация в зоне сдвиговых дислокаций, свидетельствуют о высокой флюидопроницаемости рудоконтролирующей структуры и ее фидерной роли. Изотопный состав углерода из графитов Приладожья позволяет предполагать его эндогенную природу, мантийный источник и минерагенез графита в результате пиролиза ювенильного водородно-метанового флюида. Особенности строения и развития изученной рудоконтролирующей структуры, ее эпигенетичность по отношению к вмещающим горным породам, соответствующий мантийному изотопный состав углерода графитов указывают, что главными факторами, определявшими дискретную локализацию графита в гетерогенных геологических образованиях Северо- Ладожской структурно-фациальной зоны, были процессы сдвиговой дефор- мации и флюидной карбонизации.
Эволюция земной коры Бунделкхандского кратона Индийского щита в раннем докембрии
Земная кора Бунделкхандского кратона сформировалась в палео-неоархее (3,56–2,5 млрд лет (Ga)) в ходе субдукционных и аккреционно-коллизионных процессов. В палеоархее образовалась ранняя ассоциация тоналит-трондьемит-гранодиоритов (ТТГ), а также сопряженные с ними амфиболиты и кварциты. В 2,85 Ga формируется зона субдукции в южной части Южно-Бунделкхандского террейна, фрагменты надсубдукционной части которой сохранились в Гирарском зеленокаменном поясе в виде толщи базальтов и BIF. Около 2,81 Ga формируется субдукционная сиcтема к северу от древнего ядра Южно-Бунделкхандского террейна, ее фрагментами являются базальты, риолиты и BIF Мауринипурского зеленокаменного пояса, а также проявления эклогитового метаморфизма. В 2,8 Ga в центральной части этого террейна, вероятно, под влиянием мантийного плюма сформировался крупный Икоунский мафит-ультрамафитовый лополит. Около 2,7 Ga происходят ранние аккреционные процессы, зафиксированные в Южно- и Центрально-Бунделкхандском террейнах метаморфическими преобразованиями в условиях доамфиболитовой фации. В позднем неоархее (2,54–2,50 Ga) происходит главное аккреционно-коллизионное событие, в ходе которого образуется консолидированный блок континентальной коры. В палеопротерозое (2,0–1,8 Ga) земная кора кратона претерпела преобразования под воздействием плюма и наведенных деформаций от коллизионного орогена на краю суперконтинента Колумбия. В неопротерозое раннедокембрийские комплексы оказались перекрыты осадками синеклизы Виндхая и были выведены на поверхность только в фанерозое.
Мезопротерозойский гранулитовый комплекс оазиса Бангера, Восточная Антарктида: PT-траектории и свидетельства формирования в обстановке тектонического растяжения
В работе обсуждаются вопросы тектоно-термальной эволюции гранулитового комплекса оазиса Бангера, расположенного в пределах провинции Уилкс Восточно-Антарктического подвижного пояса. В состав комплекса входит палеопротерозойская толща переслаивания мигматизированных гранат-силлиманит-кордиеритовых парагнейсов и мафических ортогнейсов, прорванная интрузиями основных, средних и кислых пород чарнокитовой серии. Особенности минерального состава парагнейсов (парагенезис низкоцинкистого герцинита с кварцем, закономерные срастания пламеневидных выделений ильменита и ульвошпинели), а также показания минеральных термобарометров (Grt–Opx, «Ti-в-кварце», тройного полевошпатового, Ti-Mag–Ilm) указывают на сверхвысокие (>900 °C) температуры метаморфизма. PT-траектории, построенные методом изохими- ческих диаграмм (программа Theriak/Domino), отражают два эпизода мета- морфической эволюции гранулитов: (1) изобарический нагрев при 6–7 кбар до ~940–1030 °C и (2) изобарическое или слабокомпрессионное охлаждение при 5–6 кбар до ~750 °C. С учетом результатов U-Pb-геохронологии циркона и монацита, полученных предшественниками, можно сопоставить эти эпизоды с двумя поздне-мезопротерозойскими тектоно-термальными событиями, относящимися к второму этапу эволюции складчатого пояса Олбани-Фрейзер, юго-западной оконечностью которого является оазис Бангера. Проградная ветвь РТ-траектории связана с обстановкой растяжения и демонстрирует изобарический нагрев пород средних горизонтов земной коры (20–23 км) в условиях высокого теплового потока вплоть до условий UHT-метаморфизма. Ретроградная ветвь отражает позднеорогенное событие, приведшее к утолщению земной коры. Подобный сценарий описывает характерные черты тектонической эволюции долгоживущих аккреционных орогенов, выраженной в чередовании периодов растяжения земной коры с кратковременными периодами сжатия, отвечающими за синхронное охлаждение литосферы.
Изотопный отклик на латентные геологические процессы в Беломорском и Свекофеннском подвижных поясах
Обобщены результаты геохронологических исследований некоторых породо- образующих минералов, полученные с использованием U-Pb (Pb-Pb) и Sm-Nd изотопных систем минералов. Объектами изотопного исследования были породообразующие минералы из гнейсов и метаинтрузивных пород Беломорского и Свекофеннского подвижных поясов Фенноскандинавского щита. Для анализа выбраны изотопные данные только по породообразующим минералам, поскольку они чаще позволяют прямо связать полученное значение возраста с минерало- и породообразующим процессом. Делается вывод о высокой чувствительности изотопных систем алюмосиликатных минералов к наличию ксеноморфных фаз и изменению изотопно-геохимических параметров среды минералообразования. Причина дисперсии в распределении изотопов Pb может быть двоякой: из-за включений каких-то минеральных фаз, богатых радиогенным свинцом, или из-за неоднород- ного распределения изотопов свинца при перекристаллизации минерала. В первом случае возраст по полифазным составам будет иметь геологический смысл, если ксеногенная фаза(ы) и минерал-хозяин были когенетичны, а во втором – отражать изотопно-геохимические параметры среды минералообразования во время переуравновешивания изотопной системы, которая обычно связана с полной или неполной перекристаллизацией зерен минерала. Предлагается использовать изотопную гетерогенность породообразующих минералов в качестве индикатора наложенных событий и выявления латентных минералообразующих событий. Такой подход позволил выявить по кианитам чупинских гнейсов в Беломорском поясе пока неизвестное событие 1,1–1,3 млрд лет назад, в пределах российской части Свекофеннского пояса по датированию граната из гнейсов и мигматитов – метаморфическое событие около 1,75 млрд лет назад.
Свидетельства магматических событий раннего палеопротерозоя (2,4–2,1 млрд лет) на юге Сибирского кратона
Проведен анализ новых авторских и ранее опубликованных данных, касающихся геологической истории террейнов, сформировавших Сибирский кратон в палеопротерозое. Показано, что на интервале 2,4–2,1 млрд лет, который ранее считался практически амагматичным, имеются локально проявленные свидетельства магматической активности, имевшей место в отдельных разрозненных террейнах, которые в дальнейшем, при сборке Сибирского кратона, вошли в структуры его орогенных поясов. Индикаторами этих событий рассматриваемого этапа развития сформировавших Сибирский кратон террейнов являются как редкие магматические образования с возрастом 2,25–2,10 млрд лет, так и палеопротерозойские метаморфизованные терригенные породы, содержащие детритовые цирконы с возрастом 2,4–2,1 млрд лет. В связи с тем, что преобладающими породами практически всех орогенных поясов Сибирского кратона являются магматические образования с возрастом 2,00–1,85 млрд лет, сформированные как на стадии орогенеза, так и на этапе постколлизионного растяжения, в мезопротерозойских и неопротерозойских осадочных толщах именно эти колоссальные по своим объемам магматические комплексы обеспечивают подавляющий объем обломочных цирконов, практически полностью затушевывая вклад магматических образований с возрастом 2,4–2,1 млрд лет. Однако эти слабопроявленные события все- таки имели свое место в геологической истории Сибири. Таким образом, прини- мая во внимание новые данные, полученные по магматическим и метаосадочным комплексам Сибирского кратона, можно констатировать для террейнов, входящих в его структуру, не полное прекращение эндогенных процессов (перерыв), как это ранее считалось характерным для большинства древних кратонов, а существенное затухание тектономагматической активности на временном интервале 2,4–2,1 млрд лет, на фоне которого имели место локально проявленные магматические события.
Применение рамановской спектроскопии включений кварца в гранате для оценки давления (на примере пород Беломорской провинции Фенноскандинавского щита)
Приведен пример использования рамановского геобарометра «кварц в-гранате» для расчета давления при образовании метаморфических пород массива Боярский Беломорской провинции. Метод основан на определении остаточных деформаций во включениях, возникающих при подъеме горной породы из глубины к поверхности. Деформации возникают из-за разницы в упругих свойствах минерала-хозяина и включения. Для расчета остаточного напряжения методом упругой деформации получены рамановские спектры включений кварца и свободного кварца в матриксе и вычислены смещения основных пиков кварца (464, 206 и 128 см-1). После определения деформаций полученные значения использованы для расчета давления, при котором включения были захвачены минералом-хозяином. Изученный образец габбро-пегматита содержит порфиробласты граната размером до 1 мм, насыщенные включениями кварца размером от 5 до 65 мкм. Проанализировано 15 включений кварца диаметром 20–65 мкм и 5 свободных зерен кварца в матриксе. Давления захвата рассчитывались в заданном интервале температур 200–1300 °С с шагом 10 °С. Температура кристаллизации кварца в гранате определялась с помощью термометра Ti in-Qz и составила 725–902 °С, что соответствует давлению 8,9–13,6 кбар, рассчитанному методом рамановской геобарометрии «кварц-в-гранате». Температурный интервал кристаллизации, полученный с ис- пользованием классического Grt-Amph геотермометра, составил 530–580 °C, что соответствует рассчитанному давлению 5,2–6,0 кбар. Полученные значения давления согласуются с ранее проводимыми термобарометрическими оценками условий метаморфизма габбро-пегматитов и вмещающих их метагаббро.
Магматические инклавы в выборгитах Салминского анортозит-рапакивигранитного комплекса
Приводятся результаты минералого-геохимического изучения магматических инклавов в гранитах рапакиви (выборгитах) Салминского анортозит рапакивигранитного комплекса возрастом 1,55–1,53 млрд лет (Южная Карелия). Образцы инклавов детально исследованы методами оптической и электронной микроскопии, рентгено-флюоресцентного анализа, ICP-MS и силикатного анализа. Установлено, что инклавы представлены кварцевыми диоритами, низкощелочными кварцевыми диоритами и гранодиоритами. Петрохимически они характеризуются повышенными в сравнении с гранитоидами содержаниями Fe2O3 total (10,8–15,2 мас. %), TiO2 (1,12–1,59 мас. %), Zr (1370–2240 ppm) и P (1160–1721 ppm), что сближает их с «FTP» породами (имеющими высокое содержание Fe, Ti, P), рассматриваемыми как остаточные расплавы после кристаллизации ассоциирующих с гранитами рапакиви анортозитов. Минералогические особенности (высокожелезистые оливин и пироксен, низкокальциевый плагиоклаз) указывают на вероятную кристаллизацию инклавов из магм, являющихся продуктом фракционирования базитового расплава, сопровождавшегося значительным накоплением железа в расплаве. Сравнительное изучение геохимических особенностей инклавов с подобными Fe, Ti, P-обогащенными породами различных анортозитовых провинций мира (Украина, Бразилия, Северная Америка) показало, что, несмотря на сходство микроэлементного состава, по содержанию кремнезема и щелочей инклавы не попадают в поля типичных анортозит-ассоциированных пород. Это в совокупности с геологическими и петрографическими свидетельствами активного взаимодействия мафической и фельзической магм указывает на гибридную природу инклавов. Являются ли данные инклавы продуктом захвата кислым расплавом остаточной магмы после кристаллизации анортозитов – остается открытым вопросом.
Архейский анортозитовый и субщелочной магматизм Кейвской структуры (Кольский регион): геохронологические и изотопно-геохимические исследования
Проведено изучение габбро-анортозитовых массивов и связанных с ними ин- трузий субщелочных гранитов в Кейвской структуре. На основе U-Pb (SHRIMP) определений циркона установлен возраст кристаллизации Цагинского и Ачинского массивов в 2,67–2,66 млрд лет, а также определено время внедрения субщелочных даек в габбро-анортозиты Цагинского массива с изотопным возрастом 2671 ± 2 млн лет. Полученные в этой работе значения изотопного возраста магматизма Кейвской структуры наряду с предыдущими изотопно-геохронологическими исследованиями других массивов отражают практически одновременную кристаллизацию как габбро-анортозитов, так и субщелочных и щелочных гранитов. Образование магматических комплексов связано с частичным плавле- нием нижнекоровых базитов за счет андерплейтинга в основании нижней коры. На это указывают Sm-Nd (по породе) и Lu-Hf (по циркону) изотопные данные: ƐNd = –1,0÷+3,0; ƐHf = – 3,8÷+1,5 с модельными возрастами 3,1–2,9 млрд лет назад. Значительное преобладание в Кейвской структуре продуктов кислого магматизма над основным магматизмом определяется уровнем современного эрозионного среза. Габбро-анортозитовые массивы, приуроченные к крупным региональным разломам, вероятно, являются частью значительных объемов базитов, находящихся на глубине. Последующая эволюция Кейвской структуры связана с метасоматическими процессами и внедрением редкометалльных и редкоземельных пегматитов палеопротерозойского возраста на рубеже 1,75–1,71 млрд лет.
Два этапа неоархейского гранулитового метаморфизма в Вокнаволокском комплексе (Фенноскандинавский щит)
Определение особенностей метаморфической эволюции докембрийских гранулитовых комплексов имеет важное значение для геодинамических реконструкций ранних этапов становления земной коры. В северной части Центрально-Карельского террейна Карельского кратона известен архейский Вокнаволокский гранулитовый комплекс (ВГК): здесь реликты неоархейских эндербитов, чарнокитов и двупироксеновых кристаллических сланцев сохранились среди гнейсов, гранитов и амфиболитов. Геологические, петрологические и геохро нологические исследования указывают на существование в составе комплекса двух разновозрастных (2,76–2,74 и 2,72–2,70 млрд лет) субкомплексов: южного и северного. Возраст (по цирконам) южного субкомплекса оценивается в 2760–2740, а северного – в 2716–2704 млн лет. В составе северного субкомплекса встречаются крупные массивы гранулитов, тогда как в южном преобладают небольшие тела с реликтами гранулитовых минеральных ассоциаций, сохранившихся в интенсивно диафторированных биотитовых гнейсах. РТ-условия образования гранулитовых парагенезисов для южного и северного субкомплексов близки: Р = 3–7 кбар, Т = 750–810 °С (то есть от низко- до умереннобарической гранулитовой фации). Ретроградные изменения пород при снижении РТ условий сопровождаются появлением актинолита, эпидота, карбоната, хлорита и титанита. Возрасты гранулитов коррелируются с проявлениями субдукционных вулканитов в сопряженных зеленокаменных поясах: южный субкомплекс ВГК – с вулканитами гимольской серии Костомукшского зеле- нокаменного пояса, а северный – с дацитами-андезидацитами Хедозерско Большозерского. Имеющиеся данные позволяют предполагать, что рассматриваемые гранулиты формировались в надсубдукционных зонах разновозрастных островодужных систем.
Гранитообразование в докембрийской истории Приполярноуральского литосферного сегмента
В докембрийском разрезе Ляпинского мегантиклинория на Приполярном Урале широко представлены гранитоиды: выделяется более 20 относительно крупных массивов и большое количество мелких тел. Степень их изученности выше, чем в других районах северной части Урала, однако вопросы типизации этих пород остаются нерешенными. Вплоть до 90-х годов прошлого столетия расчленение и корреляция гранитоидов рассматриваемого района в основном базировались на геологической позиции гранитоидных массивов. Выделялись раннепротерозойские, позднерифейско-кембрийские и позднепалеозойские гранитоидные комплексы. С получением в последние 30 лет изотопных геохронологических данных определился основной возрастной интервал проявления процессов гранитогенезиса: 640–490 млн лет назад. Это послужило основанием для многих исследователей рассматривать все приполярноуральские гранитоиды в рамках одного позднери-фейско-кембрийского сальнеро-маньхамбовского комплекса. В статье обоснована ошибочность такой точки зрения. На основе анализа геологической позиции гранитоидных массивов, петрогеохимических особенностей и метаморфизма слагающих их пород, а также результатов изотопного датирования гранитоидов реконструирован длительный и сложный процесс гранитообразования в докембрийской истории Приполярноуральского литосферного сегмента. Показано, что кристаллизация гранитоидов S-типа, ассоциирующихся с высокотемпературными метаморфическими породами, связана с коллизионными процессами при формировании нижнепротерозойского кристаллического основания. В позднем рифее с процессами рифтогенеза, знаменующими начало протоуральско-тиманского тектогенеза, произошло образование гранитоидов А-типа кожимского комплекса, а на субдукционном этапе в раннем венде – гранитоидов I-типа водораздельного комплекса с надсубдукционными характеристиками. Наиболее масштабно процессы гранитообразования проявились в венде и раннем кембрии на коллизионном и постколлизионном этапах развития протоуралид-тиманид, которые привели к образованию гранитоидов I- и А-типов двухфазного сальнеро-маньхамбовского комплекса.
Геохимические и изотопные индикаторы источников расплавов для палеопротерозойских коровых адакитов Сарматии
Получены первые данные по возрасту, элементной и изотопной геохимии для С-адакитов Сарматии в пределах Тимского и Воронцовского террейнов c архейским континентальным и палеопротерозойским океаническим типами коры соответственно. В Тимском задуговом бассейне субвулканические тела риолитов с адакитовыми геохимическими характеристиками имеют возраст около 2,05 млрд лет. Они являются метаглиноземистыми и железистыми, с повышенным количеством щелочей и преобладанием K2O над Na2O. В Воронцовском террейне субвулканические тела дацитовых и риолитовых порфиров имеют возраст около 2,07 млрд лет, представляют собой железистые метаглиноземистые породы щелочно-известковой серии. Натровая специализация, низкие концентрации Mg, Cr, Ni, несовместимых элементов с резким фракционированием REE и отсутствием Eu*-аномалий, высокие значения отношения Sr/Y и особенно (Gd/Yb)n, а также радиогенный изотопный состав Nd предполагают ювенильный базитовый источник кислых расплавов. Палеопротерозойские коровые адакиты Сарматии образовались при распаде коллизионного орогена из очагов плавления в основании коры (> 60 км) в равновесии с гранатсодержащим реститом. Калиевые риолиты с адакитовыми характеристиками в Тимском террейне образовались так же, как и натровые риолиты и дациты в Воронцовском террейне, – при распаде единого коллизионного орогена из очагов плавления в основании коры при высоких давлениях в равновесии с гра- натсодержащим реститом. Однако они контрастно отличаются по геохимии и изотопии Nd в зависимости от источника – архейская континентальная кора в Тимском террейне с преобладанием ТТГ и палеопротерозойская базитовая океаническая в Воронцовском.
Диссипативный механизм формирования гранитоидов Посольненского массива Южно-Енисейского кряжа
Представлены результаты 3D численного термомеханического моделирования процессов формирования докембрийского гранитоидного Посольненского массива, расположенного в пределах Ангаро-Канского блока Южно Енисейского кряжа. Геологические и геохронологические данные (U-Pb и 40Ar/39Ar) свидетельствуют о полихронной природе массива, включающей как древние (~1,8 млрд лет) гранитоиды, так и более молодые (~500 млн лет) субщелочные граниты и сиениты. На основе анализа структурно геологических и геохимических особенностей выделены два основных этапа развития массива. Первый этап связан с формированием автохтонных гранитоидов за счет диссипативного нагрева в условиях интенсивных сдвиговых деформаций в Посольненско-Кузеевской тектонической зоне. Моделирование показало, что при скорости сдвига не менее 2 см/год и на глубинах свыше 35 км диссипация энергии деформации могла привести к локальному плавлению корового вещества, обеспечивая образование гранитных расплавов. Второй этап характеризуется внедрением высокотемпературных магм субщелочного состава, для генерации которых требовались температуры выше 800 °C, недостижимые при диссипативном нагреве. Основным источником тепла, вероятно, послужили ман- тийные магмы, внедренные при андерплейтинге. Таким образом, формирование Посольненского массива объясняется комбинацией коровых процессов, обусловленных вязкими деформациями, и мантийного теплового воздействия, что подчеркивает многопричинный характер гранитоидного магматизма в коллизионных поясах.
Новые проявления вендских вулканитов на архипелаге Шпицберген: геохимия, геохронология и геодинамика
Представленный материал впервые дает комплексную характеристику вулкано-генной свиты Тролльхеймен, породы которой известны в пределах Земли Оскара II (остров Западный Шпицберген) и ранее относились большинством исследователей к средне- или позднерифейским образованиям. Только В. Б. Харланд высказал идею об их вендском возрасте и рифтогенной природе. Тем не менее в 2003 году норвежскими геологами при составлении геолкарты-100 этой площади вулканогенный комплекс свиты Тролльхеймен в составе группы Сент-Джонсфьорден был датирован как мезопротерозойский (с вопросом). В настоящей работе рассмотрены структурно-геологические особенности, вещественный состав, возраст и геодинамические интерпретации обстановок формирования свиты Тролльхеймен. В составе свиты описаны разнообразные метавулканиты с порфировой структурой (метабазальты, метаандезиты), а также метатуфы и метатуфобрекчии; изучены их петрохимические характеристики. Среди мета- вулканитов встречаются прослои метапесчаников и метаалевролитов. Мощность самой свиты более 1000 м. Установлено, что осадочно вулканогенный комплекс, описанный в горно-ледниковой части Земли Оскара II, сформировался в вендское время (574–558 млн лет) как результат тектоно-магматической активизации эпигренвильской параплатформы. На основании петрографической и петрогеохимической характеристики выявленных метабазальтов, метаандезитов и метатуфов установлена их рифтогенная природа. Проведена корреляция с выде- ленным ранее осадочно-вулканогенным комплексом серии Чемберлендален (се- верная часть Земли Веделя Ярлсберга). Представленные данные подтверждают высказанные ранее аргументы о вендской (байкальской, тиманской) внутриплитной активизации на архипелаге и широком развитии этих комплексов в составе чехла эпигренвильской параплатформы Шпицбергена.
Геология и геодинамика ранней Земли: достижения и перспективы изучения
Древнейшие минералы и породы хадейского возраста, известные в настоящее время, – это несколько тысяч кристаллов циркона с возрастом до 4,4–4,0 млрд лет, метагаббро зеленокаменного пояса Нуввуагиттук (провинция Сьюпириор, Канада) с возрастом 4,16 млрд лет и гранитоиды Акаста (провинция Слейв, Канада), сформировавшиеся 4,02 млрд лет назад. Эти данные позволяют считать, что у Земли уже в хадее существовало ядро, тконтинентальная и океаническая литосфера, гидросфера, бескислородная атмосфера и магнитное поле. Однако горных пород, сформировавшихся на этом самом раннем этапе, известно слишком мало для того, чтобы делать объективные заключения о геодинамических процессах, обеспечивающих развитие литосферы в этот период. Полученные в последние десятилетия данные о геологии мезо- и неоархея позволяют с большой долей уверенности считать, что в этот период уже действовали механизмы тектоники литосферных плит и существовали все известные сегодня геодинамические обстановки. Структуры, сложенные мезо-неоархейскими комплексами, в силу относительно широкого распространения и возможности их детального геологического изучения могут быть хорошими полигонами для тестирования численных моделей геодинамических процессов ранней Земли. Палеогеодинамические реконструкции палео-эоархея возможны только при ведущей роли численного моделирования, так как геологические методы в силу ограниченности распространения этих образований на планете Земля также весьма ограничены. Дальнейший прогресс в изучении хадея будет во многом определяться расширением находок образований этого возраста. Кроме того, следует пристальное внимание уделить изучению гранитоидов ТТГ-ассоциации.
Возраст и РТ-параметры раннего этапа метаморфизма пород Ангаро-Канского блока (Енисейский кряж)
Проведено изучение гранат-кордиеритовых гнейсов северо-восточной части Ангаро-Канского блока (Енисейский кряж), относящихся к Атамановской серии. Установлено, что PT-параметры пика метаморфизма соответствуют гранулитовой фации при умеренном давлении (T = 820 °C, P = 6 кбар) и сопровождают- ся ретроградным PT-трендом по часовой стрелке с изменением направления от околоизотермической декомпрессии до околоизобарического охлаждения при давлении около 3 кбар. Новые данные U-Pb SHRIMP и LA-ICP-MS датирования по циркону и монациту указывают на время гранулитового метаморфизма 1865 ± 5 млн лет. Данные о возрасте, метаморфических минеральных ассоциациях и микротекстурах свидетельствуют, что гранат-кордиерит-силлиманитовые гнейсы не были затронуты более поздним ультравысокотемпературным мета- морфизмом (1,78–1,76 млрд лет), широко распространенным в Ангаро-Канском блоке. Таким образом, блок гранат-кордиерит-силлиманитовых гнейсов Ата- мановской серии можно рассматривать как фрагмент раннего гранулитового метаморфического комплекса. Полученные данные подтверждают двухэтапную историю метаморфизма Ангаро-Канского блока и указывают на коллизионное событие, произошедшее около 1,86 млрд лет назад и характерное для амальгамации Сибирского кратона. Этот метаморфический эпизод привел к выплавлению большого объема постколлизионных гранитоидов и, вероятно, сыграл ключевую роль в подготовке коры к достижению условий UHT в ходе последующего метаморфизма.
Два этапа формирования архейского нурлатского гранулитового комплекса Волго-Уралии
Волго-Уральский сегмент представляет собой один из трех крупных элементов структуры фундамента Восточно Европейской платформы. Докембрийские комплексы здесь полностью перекрыты осадочным чехлом. Нурлатский комплекс, одна из областей распространения гранулитов и гнейсов архейской отрадненской серии, находится в северной части Средневолжского мегаблока Волго-Уралии. анные по микроэлементному составу типичных эндербито-гнейсов комплекса получены впервые. Для геохимической характеристики кристаллических сланцев, присутствующих в составе нурлатского комплекса в подчиненном объеме, необходимы дополнительные исследования. Эндербито-гнейсы нурлатского комплекса близки к породам серий ТТГ по содержанию элементов примесей. Выделены две группы эндербито-гнейсов, отличающихся по геохимическим особенностям и изотопному составу Nd. Величины Lan/Ybn пород группы Нур1 находятся в интервале от 8,3 до 11,6 (TNd(DM) 3,7–3,5 млрд лет); эндербито-гнейсы Нур 2 показывают значенияLan/Ybn от 20 до 21 (TNd(DM) 3,4–3,1 млрд лет). Проведено сравнение эндербито-гнейсов нурлатского комплекса с эндербитами Титовского массива и гранитоидами Бакалинского массива, формирующего восточную часть Средневолжского мегаблока. Протолиты пород Нур 1 (TNd(DM) от 3,7 до 3,5 млрд лет), вероятно, соответствуют первичному вулканогенному материалу нурлатского комплекса. В неоархейское время, не позднее чем 2,7 млрд лет назад, предположительно при частичном плавлении пород Нур 1, сформировались эндербиты Нур 2 нурлатского комплекса (TNd(DM) от 3,4 до 3,1 млрд лет) и эндербиты Титовского массива (TNd(DM) = 3,2 млрд лет). В это же время кристаллизовались диориты и породы лейкосомы мигматитов Бакалинского массива.
Лапландско-Кольская орогения и происхождение Беломорских эклогитов, северо-восток Фенноскандинавского щита
Беломорский подвижный пояс (БПП) представляет собой пояс высокоградных пород, сложенный преимущественно мезо- и неоархейскими тоналит трондьемит-гранодиоритовыми (ТТГ) гнейсами, в которых запечатаны многочисленные блоки ретроградно измененных эклогитов (ретроэклогитов), что определяет уникальность БПП, поскольку в других подобных архейских областях мира эклогиты неизвестны. До сих пор происхождение беломорских эклогитов связывалось с субдукцией палеопротерозойской океанической коры с последующей коллизией Лапландско-Кольской и Карельской литосферных плит, что предполагает поздне-палеопротерозойский возраст эклогитов. Этой модели противоречат критически важные данные, вытекающие из тектонического анализа северо-восточной части литосферы Фенноскандинавского щита. Во-первых, распространение ретроэклогитов ограничено архейской литосферой. Во-вторых, протолиты ретроэклогитов являются гиперстен-нормативными, а основные расплавы Лапландско Кольского палеоокеана – нефелин-нормативными. В-третьих, сейсмическая картина в области наибольшего распространения эклогитов не обнаруживает ни малейших свидетельств тектонического расслоения коры. Новая модель происхождения БПП связывается с формированием в людиковии антиформного форланда Лапландско-Кольского компрессионного орогена (ЛКО) в результате девиаторного ортогонального сжатия (тектонического давления) Лапландско-Кольской и Карельской литосферных плит. В наибольшей степени тектоническому давлению была подвержена область Северо-Беломорского синтаксиса, где в ТТГ-гнейсах архея расположено большинство тел ретроэклогитов. Здесь фиксируется флексурный изгиб архейской литосферы, приведшей к ее геометрическому укорочению на ~10 %, вызвав значительное усиление дислокационной ползучести не только в ее коровой, но и в мантийной части, и активизацию флюидной активности. Ретроэклогиты ББП имеют двойственную природу: (1) изначально эклогиты образовались в результате глубокой и, вероятно, холодной субдукции архейской океанической коры как значимый компонент алмазоносной литосферной мантии; (2) их выведение на поверхность происходило длительное время с заметным продвижением в процессе Лапландско -Кольской орогении по законам неньютоновской реологии.
Синхронность частичного плавления в чупинских гнейсах и метагабброидах Беломорского подвижного пояса: РТ-условия мигматитообразования и возраст мигматитов
Оценены РТ-условия и время частичного плавления мигматизированных пород Беломорского подвижного пояса: кианитсодержащих гнейсов чупинской толщи и прорывающих их протерозойских метагабброидов. В исследовании были применены методы термодинамического моделирования минералообразования на основе минимизации энергии Гиббса и U-Pb-метод датирования монацита и титанита методом изотопного разбавления (ID TIMS). Моделирование минералообразования (PERPLE_X) и минеральная термобарометрия показали, что РТ-оценки формирования пород характеризуют метаморфизм в условиях высокотемпературной амфиболитовой, начальной гранулитовой фации умеренно высоких давлений: Т = 650–750 °C, Р = 7,5–9,5 кбар для глиноземистых гнейсов и Р = 8,0–10,5 кбар для метагабброидов, с регрессивной ветвью метаморфизма, доходящего до Т = 550–590 °C при давлениях Р = 4,5–6,0 кбар. Установлено, что водонасыщенное плавление гнейсов и метагабброидов приводит к образованию гранитных или гранодиорит-тоналитовых расплавов при температуре 680–730 °C при средних и умеренных давлениях. Моделирование минералообразования с соотношением СО2 : Н2О = 0,2 : 0,8 наилучшим образом воспроизводит наблюдаемый минеральный парагенезис в обоих типах пород. Определение времени частичного плавления чупинских гнейсов выполнялось U-Pb-датированием монацита, а время мигматизации метагабброида устанавливалось U-Pb-датированием титанита. Результаты геохронометрии с использованием двух минералов выявили синхронность протекания частичного плавления в контрастных по составу протолитах: получены совпадающие в пределах погрешности определения возраста значения ~1,85 млрд лет для мигматитов по глиноземистым гнейсам и метагабброидам. РТ-оценки и результаты геохронометрии свидетельствуют о палеопротерозойском этапе тектоно-термальных событий, широко проявленном в пределах Беломорского подвижного пояса.
К 90-летию со дня рождения Юрия Клавдиевича Калинина (1936-2015)