U-Pb возраст сфенов (титанитов) из неоархейских санукитоидов Карельского кратона

Нестерова Н.С.*, Кирнозова Т.И.**, Фугзан М.М.**

*ИГ КарНЦ РАН, Петрозаводск, Россия; **ГЕОХИ РАН, Москва, Россия

Поздне- и пост-тектонические санукитоидные массивы характерны для большинства кратонов мира, в том числе и для Карельского кратона Фенноскандинавского щита. Здесь массивы формируют Западную и Восточную зоны (Лобач-Жученко и др., 2007; Bibikova et al., 2005; Lobach-Zhuchenko et al., 2008 и ссылки там). К Западной – относятся в основном однофазные интрузии с возрастом 2700 – 2720 млн лет, их состав варьирует от монцодиоритов до кварцевых монцонитов, редко отмечаются габброиды. Санукитоиды Восточной зоны имеют более древний возраст (2730-2750 млн лет), в их составе присутствуют породы основного и ультраосновного состава, чаще всего такие интрузии имеют многофазное строение. Время формирования большинства санукитоидных массивов Карельского кратона подробно изучено с использованием U-Pb геохронологии цирконов (Бибикова и др., 1997; Овчинникова и др., 1994; Сергеев и др., 2007; Чекулаев и др., 2003; Bibikova et al., 2005 и др.), в то время как датировки сфенов единичны (Бибикова и др., 1997, 1999).

Данная работа посвящена анализу U-Pb возраста сфенов из Панозерского и Чалкинского (новые данные), а также Северо-Карельского массивов. Химическое разложение сфенов и выделение U, Pb выполнялось по методу Т. Кроу (1973). Изотопный состав измерен на многоколлекторном твердофазном масс-спектрометре ТРИТОН (ГЕОХИ РАН, Москва). Изотопные возрасты рассчитаны по программе Людвига (1991). Все ошибки приведены на уровне 2s.

Панозерский массив расположен вблизи границы Центрально-Карельского и Водлозерского террейнов (Слабунов и др., 2006). Он относится к санукитоидам Восточной зоны. Панозерский массив является трехфазной интрузией центрального типа (Лобач-Жученко и др., 2007; Чекулаев и др., 2003; Lobach-Zhuchenko et al., 2008). Породы первой фазы представлены комплексом мафитов-ультрамафитов и метапироксенитами. Вторая фаза сложена диоритами, монцодиоритами и монцонитами. Гранодиориты и кварцевые монцониты формируют третью фазу. Возраст первой фазы Панозерской интрузии по цирконам оценивается в 2765±8 млн лет (Сергеев и др., 2007), второй фазы – 2741±12 млн лет (Bibikova et al., 2005) и 2727.4±4.1 млн лет (Чекулаев и др., 2003), третьей фазы – 2742±18 млн лет (Bibikova et al., 2005) и 2726±14 млн лет (Чекулаев и др., 2003). В рамках исследования было выполнено U-Pb датирование двух проб сфена из монцогаббро первой фазы (пробы 201-Ар99 и Э-ПА-7/1). Сфены полупрозрачные, имеют темно-коричневый цвет. Содержание U и Pb в них высокое, причем в пробе 201-Ар99 оно существенно выше, чем в Э-ПА-7/1. Возраст сфенов – дискордантный. Пробы отобраны из пород одной фазы и, поэтому, вероятно, должны иметь близкий возраст, это дает возможность использовать их для построения дискордии, верхнее пересечение которой с конкордией оценивается в 2691.9±5.8 млн лет (рис. 1).

Рис. 1. Диаграмма с конкордией для сфенов и цирконов из пород Панозерского массива

Рис. 2. Диаграмма с конкордией для сфенов и цирконов из пород Чалкинского массива

Чалкинский санукитоидный массив, как и Панозерский, относится к Восточной зоне. Массив сложен гранодиоритами, которые секут мезоархейские метавулканиты Хаутаваарской структуры Ведлозеро-Сегозерского зеленокаменного пояса. U-Pb возраст массива по цирконам оценивается в 2744.5±4.7млн лет (Овчинникова и др., 1994). Сфены, выделенные из диоритов, представлены прозрачными коричневыми кристаллами. Содержание U и Pb – низкое. Сфены имеют конкордантный возраст, который составляет 2695.4 ±2.3 млн лет (рис. 2).

Самым крупным массивом санукитоидов в пределах Карельского кратона является Северо-Карельский. Он расположен в северной части Центрально-Карельского террейна (Слабунов и др., 2006). Состав пород массива меняется от габброидов до лейкогранитов, с преобладанием кварцевых диоритов и гранодиоритов (Бибикова и др., 1997; Ларионова и др., 2007). U-Pb возраст цирконов из кварцевых диоритов – 2724.4±8 млн лет, сфен из этой же пробы имеет более молодой конкордантный возраст 2696±5 млн лет, кроме него в породе присутствует светлый сфен с возрастом 2640.7 ±63 млн лет (Бибикова и др., 1997; Бибикова и др., 1999).

Таким образом, сфены из всех трех массивов санукитоидов имеют близкие датировки (в пределах ошибки), тогда как U-Pb возраст магматической стадии становления массивов (который оценивался по цирконам) – различный. То есть не устанавливается зависимость между возрастом сфенов и цирконов. Так как массивы санукитоидов расположены в пределах или на границе Центрально-Карельского террейна, то можно предположить, что возраст сфена показывает время тектонического выведения пород террейна в область с температурой ниже температуры закрытия сфена, в ходе, например, неоархейских аккреционных процессов (Слабунов и др., 2006).

Авторы выражают благодарность Е.В. Бибиковой (ГЕОХИ РАН, Москва) и А.И. Слабунову (ИГ КарНЦ РАН, г. Петрозаводск) за содействие в исследовании и обсуждение результатов, Н.В. Гусьевой (ИГГД РАН, Санкт-Петербург) за любезно предоставленные образцы для анализа.

Литература

Бибикова Е.В., Слабунов А.И., Богданова С.В., Шельд Т. Тектоно-термальная эволюция земной коры Карельской и Беломорской провинции Балтийского щита в раннем докембрии по данным изотопного U-Pb-исследования сфенов и рутилов // Геохимия. 1999. № 8. С. 842-857

Бибикова Е.В., Слабунов А.И., Кирнозова Т.И., Марков В.А., Борисова Е. Ю., Кевлич В.И. U-Pb геохронология и петрохимия диорит-плагиогранитного батолита Северной Карелии // Геохимия. 1997. № 11. С. 1154-1160

Ларионова Ю.О., Самсонов А.В., Шатагин К.Н. Источники архейских санукитоидов (высоко-Mg субщелочных гранитоидов) Карельского кратона: Sm-Nd и Rb-Sr изотопно-геохимические данные // Петрология. 2007. Т. 15. № 6. С. 590-612

Лобач-Жученко С.Б. Роллинсон Х., Чекулаев В.П., Гусева Н.С., Арестова Н.А., Коваленко А.В. Геология и петрология архейского высококалиевого и высокомагнезиального Панозерского масива Центральной Карелии // Петрология. 2007. Т. 15. № 5. С. 493-523

Овчинникова Г.В., Матреничев В.А., Левченков О.А., Сергеев С.А., Яковлева С.З., Гороховский Б.М. U-Pb и Pb-Pb изотопные исследования кислых вулканитов Хаутаваарской зеленокаменной структуры, Центральная Карелия // Петрология. 1994. Т. 2. № 3. С. 266–281

Сергеев С.А., Лобач-Жученко С.Б., Ларионов А.Н. Бережная Н.Г. Гусева Н.С. Архейский возраст миаскитовых лампроитов Панозерского комплекса Карелии // ДАН. 2007. Т. 413. № 4. С. 541–544

Слабунов А.И., Лобач-Жученко С.Б., Бибикова Е.В., Балаганский В.В., Сорьонен-Вард П., Володичев О.И., Щипанский А.А., Светов С.А., Чекулаев В.П., Арестова Н.А., Степанов В.С. Архей Балтийского щита: геология, геохронология, геодинамические обстановки // Геотектоника. №6. 2006. С. 3-32

Чекулаев В.П., Левченков О.А., Иваников В.В., Арестова Н.А., Коваленко А.В., Гусьева Н.С., Комаров А.Н. Состав, возраст и Sm-Nd систематика архейских высоко-Mg гранитоидов (санукитоидов) Панозерского масива, Карелия // Геохимия. 2003. № 8. С. 817-828

Bibikova E.V., Petrova A., Claesson S. The temporal evolution of sanukitoids in the Karelian Craton, Baltic shield: an ion microprobe U-Th-Pb isotopic study of zircons // Lithos. 2005. Vol. 79. P. 129–145

Lobach-Zhuchenko S.B., Rollinson H.R., Chekulaev V.P., Savatenkov V.M., Kovalenko A.V., Martin H., Guseva N.S., Arestova N.A. Petrology of a Late Archaean, Highly Potassic, Sanukitoid Pluton from the Baltic Shield: Insights into Late Archaean Mantle Metasomatism // Journal of Petrology. 2008. Vol. 49. N. 3. P. 393-420