Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Архейский высокобарный анатексис континентальных пород Беломорской эклогитовой провинции

К.А. Докукина

Учреждение Российской академии наук Геологический институт РАН, Москва. Россия

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Россия

ksdokukina@gmail.com

В пределах Южно-Кольской активной окраины вдоль северо-восточной границы Беломорского аккреционного орогена размещены тела эклогитов, сформированные в результате мезо-неоархейской субдукции океанических и континентальных комплексов (ассоциации Салма и Гридино) [Минц и др., 2010]. Протолитом эклогитов Салмы были габброиды срединно-океанического медленно-спредингового хребта с возрастом 2.89-2.82 млрд лет. В ассоциации Гридино эклогитизации подвергались континентальные породы, включающие мафические дайки 2.87-2.82 млрд лет и фрагменты мафических пород. Детальные исследования привели нас к выводу о том, что эклогитовый метаморфизм всех пород Беломорской эклогитовой провинции был не позднее 2.7 млрд лет назад [Dokukina, Konilov, 2011]. Событие с возрастом 2.7 млрд лет отвечает пост-эклогитовому декомпрессионному метаморфизму гранулитовой фации повышенных давлений. В это время происходило частичное плавление сложного по строению континентального субстрата, включающего в себя разные типы гранитоидов (тоналит-трондьемитовые гнейсы, граниты и мигматиты) и породы основного состава (мафические дайки и фрагменты мафических пород).

Хороший пример частичного плавления контрастных по составу пород представлен на мысе Варгас, который находится в 3-х километрах от села Гридино (VGS-84: N 65º56’, E 34º40’). Здесь распространены гранитогнейсы тоналитового состава с прослоями амфиболовых гнейсов, интрудированные дайками метагаббро и содержащие многочисленные тела амфиболитов и эклогитов различного (от первых сантиметров до первых метров) размера, от изометричной до сильно уплощенной формы. Кислые и мафические породы испытали частичное плавление в процессе пост-эклогитовой декомпрессии (при уменьшении давления от 20-17 до 12.3-10.9 кбар).

Начальная стадия плавления характеризуется формированием фенгит-содержащей лейкосомы. Многочисленные тонкие жилы (от нескольких до десятков сантиметров в ширину) расщепляют гнейсы и мафические породы и содержат реститовые тела нерасплавленных тоналитов и фрагменты мафических пород. Магматические парагенезисы в лейкосоме представлены Ti- и Ba-содержащими фенгитами (3.15-3.20 катионов Si на 11 атомов O) в равновесии с округлыми выделениями клиноцоизит-кварцевых симплектитов, калиевым и калий-бариевым полевыми шпатами и кислым плагиоклазом. В шлифах удается наблюдать реакционные взаимоотношения: по фенгиту формируется новообразованный тонкокристаллический фенгит в сростках с кварцем, развивается биотит, вокруг которого в свою очередь формируется калишпатовые каймы. По клиноцоизит-кварцевым симплектитам развиваются гранат и клинопироксен, а сами симплектиты вероятно являются реститами от плавления пород основного состава. Оценка давления по фенгитам по геобарометру [Caddick, Thompson, 2008] отвечает эклогитовым условиям и составляет 16-25 кбар для температур 650-800ºC. Оценка температуры и давления по метаморфическим минералам составила 750-800ºС при 10.9-12.3 кбар [Dokukina, Konilov, 2011], что отвечает высокобарической области гранулитовой фации. Лейкосома относится к субщелочным гранитам с калиевой спецификой (Na₂O 2.18-3.2, K₂O 3.8-4.9 вес. %), имеет высокое содержание SiO₂ (69.8-77 вес.%); аномально высокие содержания Ba (1548-3533 ppm) при низких содержаниях всех остальных рассеянных элементов. Лейкосома имеет обогащеный в ЛРЗЭ (La_N/Lu_N = 6.7-68.9, Lu_N/Sm_N = 0.06-0.82) или W-образный (La_N/Lu_N = 2.97-3.27, Lu_N/Sm_N = 1.43-2.26) РЗЭ спектр (рис. 1) с положительной европиевой аномалией (Eu/Eu*=1.1-12.4) и низкие валовые содержание РЗЭ (6-29 ppm), что в совокупности является признаками эвтектической природы лейкосомы [например, Skjerlie, Johnston, 1996]. Цирконы из фенгит-содержащей лейкосомы были датированы классическим и SHRIMP II методами и дали возраст около 2.71 млрд лет [Dokukina, Konilov, 2011].

Прогрессивная  стадия плавления представлена относительно крупными гранитными телами и жилами (от десятков сантиметров до десятков метров в ширину), которые пересекают полосчатость всех метаморфических пород. Граниты также характеризуются калиевой спецификой (Na₂O 2.76-3.9, K₂O 3.1-4.91 вес. %), нормальным содержанием SiO₂ (66.6-74.5 wt. %), пониженным содержанием бария (Ba 429-858 ppm), ЛРЗЭ обогащенным спектром (La_N/Lu_N = 9.7-55, Lu_N/Sm_N = 0.13-0.46) с негативной европиевой аномалией (0.3-0.6) и суммой РЗЭ 110-300 ppm (рис. 1). Цирконы из гранитной жилы были датированы методом LA-ICP-MS и дали возраст 2721 ± 19 млн лет (данные Л.М. Натапова и Е.А. Белоусовой). Этот возраст в пределах ошибки совпадает с конкордантным возрастом 2713±6 млн лет, полученным в фенгит-содержащей лейкосоме.

Зоны частичного плавления с формированием фенгит-содержащей лейкосомы строго приурочены к границам между основными и кислыми породами. Лейкосома сильно расщепляет и пронизывает дайки метагаббро и мафические включения. По-видимому, границы между контрастными по составу средами были наиболее благоприятны для миграции флюидов, которые способствовали частичному плавлению тоналитовых гнейсов и вовлекали в этот процесс мафические породы.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 12-05-00856-а.

Рисунок 1. Распределение REE элементов в породах мыса Варгас. Хондрит по [Sun, McDonough, 1989].

Литература:

Минц М. В., Конилов А. Н., Докукина К. А. и др. Беломорская эклогитовая провинция: уникальные свидетельства мезо-неоархейской субдукции и коллизии // Доклады академии наук. 2010. Т. 434. № 6. С. 776–781.

Caddick M.J., Thompson A.B. Quantifying the tectono-metamorphic evolution of pelitic rocks from a wide range of tectonic settings: mineral compositions in equilibrium. Contributions to Mineralogy and Petrology. 2008. V. 156. P. 177–195.

Dokukina K.A., Konilov A.N. Metamorphic evolution of the Gridino mafic dyke swarm (Belomorian eclogite province, Russia) In: (Dobrzhinetskaya L., Cuthbert S., Faryad W., Wallis S., Eds.) Ultrahigh Pressure Metamorphism: 25 years after the discovery of Coesite and Diamond. 2011. Elsevier, p. 591-634.

Skjerlie K.P., Johnston A.D. Vapour-absent melting from 10 to 20 kbar of crustal rocks that contain multiple hydrous phases: Implications for anatexis in the deep to very deep continental crust and active continental margins. Journal of Petrology 1996. V. 37. P. 661–691.

Sun S.S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. In: (A.D. Saunders and M.J. Norry, Eds.). “Magmatism in the Ocean Basins” Geol. Soc. Lond. Spec. Publ., 1989. V. 42. P. 313-345.