Эволюция Базит—ультрабазитового магматизма Балтийского щита интервала 3.4-2.4 млрд лет :

Краткое описание

Содержание
ВВЕДЕНИЕ... 5

ЧАСТЫ. ГЕОЛОГИЯ РАННЕГО ДОКЕМБРИЯ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА И

ЭТАПЫ БАЗИТОВОГО МАГМАТИЗМА ГЛАВА 1. КРАТКАЯ ИССТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Основные черты геологии раннего докембрия Балтийского щита... 15

1.2. Раннедокембрийский базитовый магматизм... 22

1.3. Палеомагнитные исследования раннедокембрийских пород и их значение... 25

ГЛАВА 2. ФЕННО-КАРЕЛЬСКАЯ ГРАНИТ-ЗЕЛЕНОКАМЕННАЯ ОБЛАСТЬ (геология опорных участков и местные структурно-возрастные

шкалы геологических событий)... 28

2.1 Архей... 28

2.1.1. Водлозерский домен...29

2.1.2. Западно-Карельский домен... 65

2.1.3. Центрально-Карельский домен... 73

2.2. Ранний протерозой... 81

2.3. Основные особенности развития базитового магматизма в раннем докембрии Карелии... 87

ГЛАВА 3. БЕЛОМОРСКИЙ БЛОК (основные черты строения и геология опорных участков)

3.1. Введение... 91

3.2. Северо-Западное Беломорье... 93

3.3. Южное Беломорье... 105

3.4. Корреляция геологических событий и базитового магматизма Беломорья... 108

ГЛАВА 4. ЭТАПЫ ПРОЯВЛЕНИЯ РАННЕДОКЕМБРИЙСКОГО БАЗИТОВОГО МАГМАТИЗМА И ЕГО РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО ПЛОЩАДИ ЩИТА, УСТАНОВЛЕННОЕ НА ОСНОВАНИИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКИХ ДАННЫХ... 111

ЧАСТЬ П. ПРОИСХОЖДЕНИЕ БАЗИТОВ И ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ИХ ФОРМИРОВАНИЯ, УСТАНОВЛЕННЫЕ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ГЕОХИМИЧЕСКИХ ДАНЫХ ... 123

ГЛАВА 5. СОСТАВ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ БАЗИТОВ С ВОЗРАСТОМ БОЛЕЕ

3.1 МЛРД ЛЕТ... 128

ГЛАВА 6. СОСТАВ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ БАЗИТОВ ЭТАПА 2.99-2.91 МЛРД

ЛЕТ... 134

6.1. Эпизод магматизма 2.99 млрд лет ... 134

6.2. Эпизод магматизма 2.96-2.94 млрд лет ... 139

6.3. Эпизод магматизма 2.92-2.91 млрд лет ... 156

6.4. Изотопные характеристики базитов этапа 2.99-2.91 млрд лет...162

6.5 Основные выводы... 162

ГЛАВА 7. СОСТАВ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ БАЗИТОВ ЭТАПА 2.88-2.81 МЛРД

ЛЕТ... 165

7.1. Эпизод магматизма 2.88-2.86 млрд лет... 165

7.2. Эпизод магматизма 2.85-2.81 млрд лет... 174

7.3. Плутонические породы... 188

7.4. Основные выводы... 192

ГЛАВА 8. СОСТАВ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ БАЗИТОВ ЭТАПА 2.74-2.68 МЛРД

ЛЕТ... 193

8.1. Эпизод магматизма 2.74-2.72 млрд лет... 193

8.2. Эпизод магматизма 2.71-2.68 млрд лет... 201

8.3. Основные выводы ... 204

ГЛАВА 9. СОСТАВ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ БАЗИТОВ ЭТАПА 2.50-2.41 МЛРД

ЛЕТ...206

9.1. Состав и геохимические особенности вулканитов сумийских

структур Карелии... 206

9.2. Состав и геохимические особенности друзитов Беломорья... 212

9.3. Сравнение базитов этапа 2.50-2.45 млрд лет... 219

9.4. Генезис базитов этапа 2.50-2.45 млрд лет... 220

9.5. Основные выводы...223

ЧАСТЬ III. ПАЛЕОМАГНИТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 10. РАННЕПРОТЕРОЗОЙСКАЯ КИНЕМАТИКА КАРЕЛЬСКОГО И

И КОЛЬСКО-БЕЛОМОРСКОГО БЛОКОВ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА, УСТАНОВЛЕННАЯ ПО ПАЛЕОМАГНИТНЫМ ДАННЫМ... 230

10.1. Обоснование объектов исследования... 230

10.2. Методика исследования... 232

10.3. Примеры палеомагнитного исследования раннедокембрийских объектов Балтийского щита... 233

10.4. Обсуждение результатов... 244

10.4. Выводы... 251

ЧАСТЬ IV.

ГЛАВА 11. ЭВОЛЮЦИЯ БАЗИТОВОГО МАГМАТИЗМА И ГЕОДИНАМИКА

БАЛТИЙСКОГО ЩИТА В РАННЕМ ДОКЕМБРИИ... 253

ВЫВОДЫ...:... 272

ЛИТЕРАТУРА...274

ВЕДЕНИЕ
Введение

Актуальность темы. Исследование ранних стадий развития Земли - раннего до- кембрия - определивших особенности её строения и основных направлений эволюции, является одной из наиболее сложных задач геологии. Для реконструкции динамики развития раннедокембрийской литосферы, выявления возможных механизмов, действовавших в раннем докембрии, перспективным является изучение состава базитов и ультраба-зитов - производных мантийных расплавов. Базиты и ультрабазиты, являясь более высокотемпературными образованьями, по сравнению с гранитоидами более устойчивы к по- следующим преобразованиям и в большей степени способны сохранять информацию о составе источника, условиях плавления и последующей эволюции. Результаты изучения геологического положения, возраста состава и петрогенезиса базитов и ультрабазитов и их эволюции во времени служат важным источником информации о геодинамическом состоянии раннедокембрийской литосферы на разных этапах её развития по латерали и вертикали, и позволяет решать вопросы динамики астеносферно-литосферного взаимодействия. Базиты и ультрабазиты - продукты мантийного плавления наиболее раннего периода развития Земли позволяют проследить её термальную историю и историю формирования её глубинных оболочек

Накопленные в последние десятилетия прецизионные геохимические и изотопно- геохимические данные позволили на примере фанерозойских комплексов разработать критерии для соотнесения геохимических характеристик магматических пород с геодинамическими обстановками их образования (Pearce et al., 1984,1996; Kerrich and Wyman, 1997, Kerr et al., 2000 и др.). Одновременно шло сопоставление разновозрастных базитов и применение выработанных критериев для оценки геодинамических обстановок в до- кембрии. В процессе изучения эволюции раннего докембрия были предложены различные, нередко альтернативные, геодинамические модели формирования континентальной коры. Наиболее широко принятым является представление, базирующееся на модели тектоники плит, в том числе и для раннего архея (De Wit et al., 1992). В соответствии с этой моделью, наиболее детально проработанной для территории Канады (Card et al., 1989; Percival et al., 1994; Kusky and Polat, 1999 и др.) формирование континентальной коры происходило на конвергентных границах плит путем аккреции островных дуг, фрагментов океанической коры, осадков аккреционных призм.

Однако вопрос о применимости модели тектоники плит к архейским процессам является дискуссионным. Ряд исследователей считает, что динамика литосферных плит уже в полном объёме действовала в архее (Hoffman, 1989, Кожевников, 2000,2003, Минц

и др., 1996), другие ставят этот вопрос под сомнение (Вревский, 2000, Хильтова и др., 2002 и др.). Они считают, что полноценное развитие плейт-тектонических процессов на- чалось с раннего протерозоя.

В последнее десятилетие на смену господствовавшей в предыдущие годы парадигме плейт-тектонического развития Земли приходит новая парадигма общей или глобальной тектоники. С точки зрения этой теории процесс развития Земли рассматривается как последовательное, а затем и параллельное действие процессов роста ядра, плюм-и плейт-тектонических процессов (Maruyama et al, 1994; Kumazava, Maruyama, 1994; Devies, 1997 и др.). В этой последовательности тектоника плюмов, разработке которой в последнее десятилетие посвящено большое количество исследований (Campbell, Griffiths, 1990, 1992; Hart, 1993; Maruyama, 1994; Грачёв, 1998; 2000, Добрецов и др., 2001 и др.), играет ведущую роль на ранних стадиях развития Земли. Работами ряда исследователей показано, что массоперенос, связанный с подъёмом глубинного мантийно- го вещества был преобладающим на раннедокембрийском этапе геологического развития Земли (Campbell, Griffiths, 1990,1992; Abbott, 1996; Condi, 2001, Вревский, 2000).

Исследования докембрийских пород для решения задач геодинамического моделирования осложняются тем, что в раннем докембрии приходится изучать глубоко мета-морфизованные сложно деформированные образования. Однако, высокотемпературные базиты и ультрабазиты, способны сохранять информацию об исходных процессах.

Следует учитывать, что для геодинамических реконструкций раннего докембрия зачастую недостаточно даже самого детального исследования одних базит-ультрабазитов, а следует параллельно рассматривать ассоциирующие породы. Длительное развитие архейских кратонов с многократным проявлением эндогенных процессов существенно осложняет геологические реконструкции в раннем докембрии. Метаморфические и метасоматические процессы, широко проявленные в раннем докембрии, и связанная с ними мобильность ряда элементов, также осложняют сопоставление геохимических данных для однотипных фанерозойских и докембрийских пород. Тем не менее, в настоящей работе проводится такое сопоставление, основанное на детальных геологических наблюдениях, многочисленных геохронологических данных и геохимиче- ских характеристиках наименее мобильных элементов. Даже учитывая все вышеперечисленные факторы, иногда невозможно получить однозначного решения. Так, в последних работах подчеркивается роль океанических плато в аккреционных орогенах, в которых накапливаются базитовые, в том числе коматиитовые, лавы, выплавленные из поднимающихся плюмов или из деплетированных верхнемантийных источников под

воздействием плюма (Puchtel et al., 1997, 1998,1999). В то же время, накопление базито-вых и щелочных лав в некоторых районах происходило в условиях окраинно- континентальных рифтов (Volcanic rifted margin), рассекающих как океаническую, так и континентальную литосферу (Кегг et al., 2000; Marzoli et al., 2000).

Восточная часть Балтийского щита сложена преимущественно раннедокембрий-скими породами. Базиты архейского и раннепротерозойского возраста составляют около 20% всех его образований. Несмотря на ограниченный объём базитов и ультрабазитов, исследование эволюции всей их совокупности в пространстве и во времени позволяет делать выводы о развитии Земли в раннем докембрии.

Кроме того, с базитами и ультрабазитами как зеленокаменных поясов, так и расслоенных интрузий, связаны уникальные месторождения Аи, Ni, Си, Pt и ряда других элементов, причём генезис базитов играет важную роль для определения их металлоге-нической специализации.

Целью данной работы является определение роли базитового магматизма в процессе формирования раннедокембрийской коры восточной части Балтийского щита и направления его эволюции в пределах интервала времени 3,4 — 2,4 млрд лет. Для достижения выбранной цели были определены следующие задачи исследования:

1) изучение геологии архейских и раннепротерозойских образований на опорных уча- стках и разработка для них шкал геологической последовательности событий;

2) корреляция в пространстве и во времени основных этапов базитового магматизма в раннем докембрии Балтийского щита;

3) геохимический анализ базитов различных этапов, выделенных на основании геологических и геохронологических данных, для выявления состава источников бази-товых расплавов, их изменения во времени, определения условии плавления при образовании базитов и преобразования первичных базитовых расплавов при их взаимодействии с коровым веществом;

4) восстановление геодинамических условий формирования базитов в пределах различных раннедокембрийских доменов Балтийского щита по аналогии с фанерозой-скими базитами;

5) выявление пространственно-временных ограничений взаимных горизонтальных перемещений блоков Балтийского щита на основании палеомагнитных данных;

6) выявление основных тенденций развития литосферы в раннем докембрии на примере Балтийского щита.

8

Ограничение исследования базитов рамками раннего докембрия связано с основной целью работы, поскольку формирование древней коры Балтийского щита происходило главным образом в архее и раннем протерозое.

В основу работы положены материалы, собранные автором за период работы с 1973 по настоящее время в составе Карельской экспедиции или Карельской научно-исследовательской группы лаборатории геологии и геодинамики ИГГД РАН, которые проводились по плановым темам ИГГД, по проектам РФФИ №№.93-05-08903, 96-05-64657,97-05-64113,00-05-64920, 01-05-64930, 02-05-65052, по международным проектам NTI 000, NTI 300 (проект Сороса), проекту INTAS 01-0073 и проекту СВЕКАЛАПКО, а также материалы собранные коллегами по Карельской группе ИГГД РАН С.Б.Лобач-

Жученко, В.П.Чекулаевым, В.С.Байковой, [H.H.KpbmoBbiMj [А.Ф.Красновой,| В.И.Артеевой, В.А.Матреничевым, К.И.Лоховым, Л.Н.Котовой, И.К.Шулешко, В.Н.Кожевниковым, А.В.Коваленко, Н.И.Гусевой. В работе также использованы опубли-

кованные материалы Р.И.Милькевич, А.Б.Вревского, Ю.В.Миллера, |А.Б.Львова[, [В.Л.Дука| сотрудников Институтов геологии Карельского и Кольского Научных Центров

РАН |С.И.Рыбакова|, А.И.Световой, С.А. Светова, В.В.Куликовой, О.А.Володичева, В.Н.Кожевникова, А.И.Слабунова В.С.Степанова, В.Ф.Ветрина, Т.Б.Баяновой, В.Ф. Смолькина, М.Н.Богдановой, М.М.Ефимова, В.В.Балаганского, А.А. Жангурова, Ж.А. Федотова, Е.В.Шаркова. в небольшом объеме использованы результаты исследования керна скважин, любезно предоставленные автору геологами Карельской и Архангельской экспедиций. Палеомагнитные исследования продолжают работы А.Ф.Красновой и проводились совместно и под постоянным руководством Е.Г.Гуськовой, А.Н.Храмова.

Основным методом работы является комплексный подход к решению поставленных задач с использованием данных по геологии, геохимии, петрологии, изотопной геологии и палеомагнетизму. В основе геологических построений лежат результаты детального геологического картирования автором 34 опорных участков Карельского (22), Беломорского (8) и Кольского (4) блоков Балтийского щита, отдельных опорных участков с использованием структурного и метаморфического анализа для которых разработаны детальные шкалы геологической последовательности событий и определено положение базитов в этих шкалах, проведена корреляция шкал с учётом изотопного возраста базитов и выделены различные группы базитов.

Проведено петрографическое и геохимическое изучение базитов, которое включало: петрографическое исследование пород всех опорных участков, исследование со-

держаний породообразующих элементов (около 1000 силикатных анализов), редких (более 1500 рентгено-спектральных анализов, выполненных в лаборатории ИГТД РАН на приборе VRA-30 по авторским методикам И.Н.Крыловым и В.И.Артеевой с использова-нием международных стандартов) и редкоземельных элементов (более 100 анализов ба-зитов-ультрабазитов и, частично, вулканитов среднего и кислого состава, выполненных ICP MS и INAA методом в лаборатории ИГТД РАН и университете Кингстон, Великобритания).

Петрологическое исследование включало расчёт РТ параметров образования бази- тов и ультрабазитов на основе концентраций главных элементов и их отношений, определение условий фракционирования минеральных парагенезисов путём сопоставления трендов природных ассоциаций базитов и ультрабазитов с расчётными трендами фракционирования редких элементов (Ti, Zr, Y, Сг). Тренды рассчитаны с использованием коэффициентов распределения в системе минерал-расплав Исследование моделей рас- пределения редкоземельных элементов, а также отношении редких и редкоземельных элементов проводилось для выявления типа мантийного источника, условий его плавления, возможной последующей контаминации первичных расплавов, а также для выявления геодинамических обстановок при формировании базитовых расплавов.

Изотопно-геохимические исследования пород проведены в лаборатории изотопной геохимии ИГТД РАН, руководимой Л.К.Левским, исследователи О.А.Левченков, С.А.Сергеев, Е.С.Богомолов, А.В.Коваленко, а также в лабораториях ГЕОХИ РАН Е.В.Бибиковой, и ГИ Кольского НЦ РАН Т.Б.Баяновой. . По результатам исследований проведено изучение изотопных возрастов базитов, полученных U-Pb методом по циркону и Sm-Nd изохронным методом по породе в целом, а также изотопного состава неоди-ма для характеристики мантийного источника и возможной контаминации первичных расплавов.

Палеомагнитные исследования были направлены на выявление древних компонент естественной остаточной намагниченности надежно датированных архейских и ранне-протерозойских базитов на 15 объектах различных участков щита, сопоставление положения их древних палеополюсов с кривой кажущейся миграции палеополюса для Бал- тийского щита и выявление возможных взаимных горизонтальных перемещений различных участков коры. Измерения проводились в палеомагнитной лаборатории ВНИГРИ руководимой А.Н.Храмовым, исследователь А.Г.Иосифиди, и в лаборатории магнитных свойств СПбФ ИЗМИР АН Е.Г.Гуськовой. Ступенчатое терморазмагничивание всех образцов производилось на термоустановке системы ВНИГРИ.

10

Решение вопроса о геодинамической модели формирования и развития раннедо-кембрийской земной коры, а также о временных соотношениях процессов корообразова-ния и мантийно-корового взаимодействия требует изучения не только базит-ультрабазитового магматизма, но и всех процессов магмо- и породообразования, их последовательности и соотношения между собой, а также построения детальной шкалы геологической последовательности эндогенных процессов. Для решения этого вопроса на примере Балтийского щита проведена корреляция последовательности эндогенных процессов в пределах Фенно-Карельской гранит-зеленокаменной области и, по возможности, в пределах восточной части Балтийского щита. Основой для подобной корреляции служат локальные шкалы, построенные для различных типовых районов, и, в частности, положение в них базитов, как важных реперов геодинамической обстановки.

В работе приводится фактический материал, послуживший основой для корреляции геологических событий и, главным образом, времени и характера проявления базит-ультрабазитового магматизма в пределах Фенно-Карельской гранит-зеленокаменной области (глава 2) и в Беломорье (глава 3). Последовательность рассмотрения в работе опорных участков соответствует их положению в выделенных в последнее время (Ло-бач-Жученко и др., 20006) на территории Балтийского щита основных блоковых структурах архея, соответствующих в современной литературе террейнам или доменам. В результате анализа геологических и изотопных (Sm-Nd) данных на территории Карельской гранит-зеленокаменной области выделяются три крупных блоковых структуры: Водло-зерский и Западно-Карельский домены с модельным возрастом гранитоидов более 3.1 и 3.0 млрд лет соответственно и, разделяющий их, более молодой Центрально-Карельский домен, модельный возраст гранитоидов которого не превышает 2.9 млрд лет. Объектами собственных исследований автора в Кольском блоке являлись позднеархейская интрузия санукитоидов и ряд расслоенных раннепротерозойских интрузий, изучение которых проводилось в связи с палеомагнитными исследованиями, и в первой геологической части работы отдельно не рассматриваются. Выделенные архейские домены на территории Балтийского щита и положение опорных участков, рассмотренных в работе, представлены на рисунке (рис.1).

11

;¦ Ладога

Рис. 1. Схема расположения архейских доменов в восточной части Балтийского щита и расположение опорных участков.

Домены (буквы в квадратах): В - Водлозерский, ЗК - Западно-Карельский, ЦК - Центрально-Карельский, Б - Беломорский, К —Кольский.

Архей: 1 - гранитоиды ТТГ комплексов; 2 - зеленокаменные и гнейсовые пояса и их фрагменты; 3 - гнейсы беломорского комплекса. Протерозой. 4 - вулканогенно-осадочные комплексы и базитовые интрузии

12

раннего протерозоя; 5 - рапакиви и рапакивиподобные граниты; 6 - позднепротерозойские образования; 7 - фанерозойские образования; 8 - установленные и предполагаемые границы: а - доменов Карельского блока, б - доменов Кольского блока, в - Беломорского домена.

Опорные участки (цифры в кружках) 1 - р.Черева-р.Винела, 2 - Лай-ручей, 3 - р.Выг, 4 - Шальский, 5 -щ Хаутаваара, 6 - Семчь, 7 - Палая Ламба, 8 - Остер, 9 - Шилос, 10 - Каменные озёра, 11 - Кенозеро, 12 -

Костомукша, 13 — Хизоваара, 14 — Урос озеро, 15 — Панозеро, 16 — Сяргозеро, 17 — Бергаул, 18 — Хижъяр-ви, 19 -Кадилампи, 20 - Кумсинская структура, 21 - оз.Когу (Лехтенская структура) 22 - Авдеевская дайка, 23 -Ковдозеро, 24 - Серяк, 25 - Толстик, 26 - Ковда, 27 - Жемчужный, 28 - Пежостров, 29 - Амбарный, 30 - Южное Беломорье, 31 -г. Генеральская, 32 - Тулома, 33 - Имандровкий массив, 14 - Фёдорова Тундра.

Распространение полученных результатов на территорию всей восточной части Балтийского щита проведено на основе сопоставления собственных результатов автора по л

раннедокембрийским образованиям Карелии и Беломорья с литературными данными для

Кольского полуострова и Финляндии (Вревский, 1999,. 2000; Смолькин, 1992, Zhangurov et al., 1994; Jahn et al., 1984, Gruau et al.,1990; Sorjonen-Ward et al., 1993 и др.).

В работе приводятся и обосновываются следующие основные защищаемые по-^ ложения.

1. В раннем докембрии Балтийского щита в интервале 3.4-2.4 млрд лет выделяются пять этапов базитового магматизма. В каждом этапе установлено от двух до трёх пиков магматической активности. Продолжительность каждого этапа (начиная со второго) составляет 80-90 млн. лет, а длительность интервалов между ними возрас-

ш тает от 30 до 120 млн. лет.

2. Все этапы характеризовались формированием высокотемпературных базитовых и ультрабазитовых расплавов — производных плюмов. Высокотемпературные расплавы внедрялись как в континентальную, так и океаническую кору, образуя глубинные интрузии в более мощных участках сиалической коры и вулканиты, сформиро-

ф ванные в обстановках океанических и окраинноконтинетальных плато.

3. Во время второго и третьего этапов магматизма (2.99-2.81 млрд лет) наряду с базальтами плато формируются базальты островных дуг и задуговых бассейнов. Базальты, образованные в различных геодинамических обстановках, впоследствии были тектонически совмещены в единых зеленокаменных поясах. Совокупные действия плюм-тектонических процессов, обеспечивших привнос ювенильного вещества и плейт-тектоническх процессов, обеспечивших малоглубинную диффе-

''" ренциацию, привели к формированию единой Карело-Кольской плиты.

4. Начиная с 2.74 млрд лет происходит смена источника глубинных базитовых расплавов. Формирование исходных расплавов базитов обусловлено суммарным действием процессов смешения расплавов, выплавлявшихся из достаточно мощной к

13

данному времени литосферной мантии, с расплавами плюмов и процессов коровой

контаминации.

Структура работы. Работа построена по принципу последовательного рассмотре-ния и анализа фактического материала и вытекающих из него выводов. Защищаемые положения являются закономерными выводами, вытекающими из анализа материала. Работа состоит из введения, одиннадцати глав, объединённых в четыре части и выводов.

Первая часть - геологическая, состоит из четырёх глав. В ней рассмотрены краткая история исследования района, геологическое описание опорных участков исследования и положение базитов в локальных шкалах последовательности событий. Завершается часть выделением этапов базитового магматизма в раннем докембрии Балтийского шита.

Вторая часть содержит пять глав и посвящена геохимическому, изотопному и петрологическому исследованию базитов различных этапов. На основании геохимических исследований и петрологических выводов в соответствии с геологическими данными обосновываются геодинамической обстановке при формировании исходных расплавов базитов.

Третья часть работы состоит из одной главы и посвящена раннедокембрийской кинематике Балтийского щита, установленной при палеомагнитном исследовании базитов. Эта часть работы служит надёжным количественным подтверждением ряда выводов, сделанных на основе геологических, геохимических и петрологических исследовании.

Четвёртая часть состоит из одной главы, в которой рассматривается эволюция базитов и их источников во времени в пределах Балтийского щита

Научная новизна. В работе рассмотрен весь комплекс базитов и ультрабазитов Балтийского щита архейского и раннепротерозойского возраста интервала 3.4-2.4 млрд лет. В результате проведённых исследований в интервале времени 3,4-2,4 млрд лет выделено пять этапов проявления базит-ультрабазитового магматизма, показано, что все выделенные этапы связаны с излияниями или внедрением в кору высокотемпературных расплавов, производных плюмов, показана смена примитивных и деплетированных мантийных источников высокотемпературных базитовых расплавов на обогащенные мантийные источники в позднеархейское время. Установлено, что наряду с высокотемпера- турными базитами, связанными с плюмовым магматизмом, в зеленокаменных поясах присутствуют базиты сформированные в обстановках островных дуг и задуговых бассейнов, которые тектонически совмещены в зеленокаменных поясах. В работе показано, что формирование единой Карело-Кольской плиты происходило в результате совокупного действия плюм- и плейт-тектонических механизмов и завершилось к этапу 2,5 млрд

/А'

14

лет, а внутрикратонные движения Карельской и Кольской плит завершились до начала ятулийского времени.

Практическая значимость. Схема корреляции и последовательности геологических событий, разработанная в процессе исследований может быть использована для составления стратиграфической шкалы раннего докембрия Балтийского щита и легенд к геологическим картам. Обобщение результатов многолетних исследований по геологии, петрологии и палеомагнетизму базитов и эволюции базитового магматизма раннего докембрия Балтийского щита, представляет собой определённый вклад в фундаментальные исследования наук о Земле и позволяет применить полученные выводы для корреляции процессов на межрегиональном и межконтинентальном уровне.

Публикации и апробация работы. Основные результаты диссертации опубликованы в трёх коллективных монографиях и более чем в 60 статьях и кратких сообщениях. Результаты исследований докладывались на региональных, всесоюзных и международных конференциях, совещаниях и симпозиумах, последние из которых: MAEGS ,С.-Петербург, 1995; С.-Петербург, 1996; Докембрий Северной Евразии, С.Петербург, 1997, Проблемы генезиса магматических и метаморфических пород...; С.Петербург, СПбГУ, 1998; Петрозаводск, 1999; Early Precambrian...,Москва, 1999, Международный симпозиум. Петрозаводск. "Мантийные плюмы и металлогения". 2002; Глубинное строение и геодинамика Фенноскандии, Петрозаводск, 2002, Москва,2002 Проект SVEKALAPKO, 1997,1998, 1999, 2000,2001, EGS-AGU-EUG, Ницца 2003. и

ДР-

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность своему наставнику и руководителю С.Б.Лобач-Жученко и коллегам по Карельской группе ИГГД РАН

В.П.Чекулаеву, В.С.Байковой, [И.Н.Крылову^ |А.Ф.Красновой^ В.И.Артеевой, А.В. Кова-

ленко, Н.С.Гусевой, А.Б.Вревскому. Палеомагнитные исследования продолжают работы А.Ф.Красновой и проводились совместно и под постоянным руководством Е.Г.Гуськовой (СПбФ ИЗМИРАН) и А.Н.Храмова (ВНИГРИ).

Автор благодарит В.И.Артееву, Г.П.Плескач и Е.А.Оборонкову за помощь при оформлении работы и графики. Особую благодарность автор приносит В.А.Глебовицкому и А.Б.Вревскому, внимательно прочитавшим работу и сделавшим конструктивные замечания.

15

ЧАСТЬ 1. ГЕОЛОГИЯ РАННЕГО ДОКЕМБРИЯ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА И

ЭТАПЫ БАЗИТОВОГО МАГМАТИЗМА

ГЛАВА 1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1.Основные черты геологии раннего докембрия Балтийского щита

Раннедокембрийские образования представлены преимущественно в восточной части Балтийского щита, где они слагают три крупные структуры: Кольскую гранулит-гнейсовую область, Беломорский складчатый пояс и Карельскую гранит-зеленокаменную область. Объектом исследования данной работы является главным образом Карельская гранит-зеленокаменная область и часть Беломорского складчатого пояса. Результаты исследований Кольской гранулит-гнейсовой область приводятся преимущественно по данным других исследователей: А.Б.Вревского, В.В.Балаганского, В.Ф.Смолькина. Из собственных данных автора к Кольской области относятся исследования Туломской позднеархейской санукитоидной интрузии и расслоенных интрузий раннего протерозоя: Генеральской, Федровой Тундре и Имандровской. Данные по Кольскому блоку приводятся главным образом для сопоставления и создания общей картины развития магматизма в восточной части Балтийского щита.

За многолетнюю историю исследования этого региона представление о его строении, возрасте и условиях формирования комплексов пород существенно менялись, отражая парадигму своего времени.

Начало геологических исследований Карелии относится ко второй половине 19 столетия. Первые исследования касались преимущественно Центральной и Южной Карелии. В это время Г.ПГельмерсеном (1860) бьшо высказано предположение о докембрийском возрасте карельских образований. В начале 20 века появились первые стратиграфические схемы Южной и Юго-Западной Карелии.

Основные представления о геологии Карелии сформировались в результате комплексных исследований второй половины 20 столетия.

Согласно первой схеме строения, представленной А.А.Полкановым (1939), восточная часть Балтийского щита представляет собой складчатый пояс карелид, а субзоны карелид разделены Финляндско-Карельским и Беломорско-Норвежским блоками архея, представляющими срединные массивы внутри Карельской геосинклинали. Н.С.Шатский (1946) рассматривал эту часть щита как складчато-

геосинклинальную область карелид, ограниченную на юго-западе Свекофеннской платформой, а на северо-востоке - Беломорской складчатой структурой.

16

М.АХилярова (1948) впервые показала четкое геологическое различие между доятулийскими и ятулийскими образованиями как по вещественному составу, так и по характеру складчатости, и провела между ними границу раздела архея (докарелия) и протерозоя (карелия).

Работы сотрудников Геологического института Карельского филиала АН подтвердили существование двух возрастных групп, выделенных М.А.Гиляровой, но обе эти группы считались протерозойскими и выделялись как нижний и верхний Карелии. В результате обобщения материалов производственных и тематических работ СЗТГУ к концу пятидесятых годов было принято трехчленное деление протерозоя на нижний, средний и верхний.

В 1963 году К.О.Кратц предложил следующую стратиграфическую схему. По схеме К.О.Кратца восточная часть Балтийского щита представляет протерозойскую (Карельскую) геосинклинальную область, расчлененную на чередующиеся антиклинорные и синклинорные зоны северо-западного направления. В строении карелид К.О.Кратц вьщелил докарельский (архейский) гранито-гнейсовый фундамент и три структурных яруса карельских образований, а в тектонической истории три крупных периода деформаций: ребольский, селецкий и шуйский.

Л.Я.Харитонов (1966) рассматривал карелиды как геосинклинальные образования, слагающие Карельскую и Кольскую области, разделенные архейским Беломорским блоком, представляющим собой срединный массив.

В 1964 году был установлен радиологический рубеж между археем и протерозоем для Восточно-Европейской платформы равный 2600±100 млн. лет (Афанасьев и др., 1964). С учетом этих данных было принято следующее стратиграфическое деление докембрия Карелии (Келлер, Кратц, 1977; Семихатов, Шуркин и др.,1991). Граница между археем и протерозоем определена в 2600±100 млн. лет и в Карелии проведена между лопием и сумием, на том основании, что лопийские образования прорываются гранитами с возрастом 2700 млн. лет, а среди сумийских образований граниты отсутствуют. Граница между нижним и верхним археем 3150±50 млн. лет. Граница между сумийско-сариолийским и ятулийскими образованиями внутри нижнего Карелия составляет 2300±50 млн. лет.

Позднее появляется ряд работ (Земная кора... 1978, 1983; Металлогения, 1982 и др.), где за основу геологии восточной части Балтийского щита принималось его блоковое строение. В последние годы строение и эволюция восточной части

17

Балтийского щита рассматривается с позиции геотектонической концепции тектоники плит, при этом рассматривается тесное взаимодействие Кольского, Беломорского и

^ Карельского блоков. Согласно модели блокового строения, в Карельском блоке

выделены более мелкие стабильные блоки разного порядка, разделённые мобильно-проницаемыми зонами, по которым происходило заложение зеленокаменных поясов (Горлов,1975; Лобач-Жученко и др., 1974, 1976; Геология и петрология..., 1978; Зеленокаменные.., 1988; Рыбаков, 1980). Представления о природе зеленокаменных поясов, в которых активно проявлен базитовый магматизм, существенно различались и

¦л менялись со временем. Структуры зеленокаменных поясов рассматривались как узкие

шовные прогибы, аналоги протогеосинклиналей (Корсакова и др., 1993), рифтогенные структуры (Зеленокаменные пояса, 1988, Куликов и др., 1988; Рыбаков и др. 1987, Горьковец, 1987, 1993) и системы островных дуг (Кожевников, 1992, Зеленокаменные пояса, 1988). В последние годы развивается представление о зеленокаменных поясах как

^ об аккреционных орогенах (Зеленокаменные пояса, 1988) и о широким развитии

процессов обдукции мафических океанических ассоциаций на континентальную кору (Puchtel et al, 1997,1998; Кожевников, 1982,2000 и др.)

Следует отметить, что в процессе исследований наиболее существенные изменения претерпели взгляды на строение Беломорского блока или Беломорского складчатого

г* пояса. Длительное время гнейсы и большинство амфиболитов рассматривались как

метаморфизованные и мигматизированные супракрустальные образования беломорской серии (Шуркин, 1964). Наиболее распространенным представлением в области стратиграфии было представление о трехчленном строении беломорской серии с наличием трех свит: керетской, хетоламбинской и чупинской. В то же время высказаны

^ представления о полициклическом развитии Беломорья (Судовиков, 1939), которые

впоследствии стали преобладающими (Стенарь, 1972; Володичев, 1975; Геология и пегматитоносность..., 1985). Было показано вовлечение пород Беломорского блока в позднем архее и в свекофеннское время в структурно-метаморфическую переработку (Кратц, Лобач-Жученко, 1972). Позднее установлено наличие в составе комплекса позднеархейских супракрустальных пород, сопоставимых с породами зеленокаменных

Ф поясов Карельской гранит-зеленокаменной области (Степанов, 1981; Степанов,

Слабунов, 1989; Рыбаков и др., 1983; Балаганский и др.,1986; Геология Карелии, 1987 и

ДР-)-

Список литературы