CC BY
13
УДК 552.3+552.11(470.22)
Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 2021. Т. 66. Вып. 3
Два этапа золотосульфидной минерализации в раннепротерозойских габброидах Северного Приладожья*
Ш. К. Балтыбаев1'2, Г. В. Овчинникова1, А. Б. Кузнецов1'2, И. М. Васильева1, Н. Г. Ризванова1, И. А. Алексеев2, П. А. Кириллова1
1 Институт геологии и геохронологии докембрия Российской академии наук, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2
2 Санкт-Петербургский государственный университет,
Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9
Для цитирования: Балтыбаев, Ш. К., Овчинникова, Г. В., Кузнецов, А. Б., Васильева, И. М, Ризванова, Н. Г., Алексеев, И. А., Кириллова, П. А. (2021). Два этапа золотосульфидной минерализации в раннепротерозойских габброидах Северного Приладожья. Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле, 66 (3), 559-577. https://doi.org/10.21638/spbu07.2021.307
Изучение изотопов РЬ полевых шпатов и сульфидов показало, что формирование золотосодержащего сульфидного оруденения в раннепротерозойских габброидах Северного Приладожья связано с разными тектоническими этапами. Такой вывод сделан на основе сравнительного анализа изотопных составов свинца полевых шпатов и сульфидов из раннепротерозойских интрузивных массивов Велимяки и Алатту-Пякюля. Изученные раннеорогенные интрузии имеют одинаковый возраст, занимают сходную геологическую позицию, находясь в зоне сочленения Свекофеннского аккреционного комплекса и Карельского кратона. Для обоих массивов характерна благороднометалльная сульфидная минерализация, связанная с зонами локальных сдвиговых деформаций. Формирование исследованных руд массивов отнесено к свекофеннскому и каледонскому этапам тектогенеза. Полевые шпаты габброидов Велимяки имеют модельный РЬ-возраст заметно древнее и-РЬ-возраста циркона (1.9 млрд лет), что отвечает свекофенн-скому времени магматической кристаллизации габбро и клинопироксенитов массива. А сульфидная пирит-пирротиновая минерализация с золотом в этих габброидах связана с каледонским этапом флюидно-термальной переработки раннепротерозойских магматических минеральных парагенезисов. Полевые шпаты и сульфиды массива Алатту-Пякюля имеют сходные между собой свинцовые изотопные параметры и модельный РЬ-возраст (~2 млрд лет), что несколько древнее и-РЬ-возраста циркона. Формирование породообразующих и рудных сульфидных ассоциаций с золотом массива Алатту-Пякюля происходило во время свекофеннских (раннепротерозойских) плутонических и тектоно-термальных событий. Источник свинца сульфидов массива Велимяки характеризуется параметрами верхней коры с высоким значением ц2 = 238и/204РЬ, в то время как у минералов массива Алатту-Пякюля параметр ц2 несколько ниже, что указывает на участие в образовании магмы вещества мантийно-нижнекорового резервуара. Ключевые слова: изотопный состав свинца, габброиды, Северное Приладожье, сульфиды.
* Работа выполнена за счет финансирования темы НИР Института геологии и геохронологии докембрия РАН (№ РМЦ^-2019-0003) Минобрнауки России.
© Санкт-Петербургский государственный университет, 2021
1. Введение и постановка проблемы
Раннепротерозойские габброиды Северного Приладожья приурочены к зоне сочленения пород Свекофеннского пояса и архейского Карельского кратона (Шаров, 2020). Повышенное внимание исследователей к приладожским габброидам вызвано находками благороднометалльной минерализации во вкрапленно-про-жилковых сульфидных рудах, развитых в зонах локальных сдвиговых деформаций и флюидной активности (Иващенко и др., 2002; Алексеев и др., 2005). Ранее нами были изучены РЬ-изотопные системы полевых шпатов, пирита и пирротина из габброидов и руд раннепротерозойского массива Велимяки Северного Приладожья (Балтыбаев и др., 2017) и установлено, что сульфиды имеют радиогенный изотопный состав РЬ, появление которого было связано с тектоно-термальными событиями каледонского этапа. Выявлено, что модельный РЬ-возраст сульфидов близок к изохронному при условии, что изотопный состав РЬ эволюционировал из геохимического резервуара с возрастом 1.9 млрд лет. Таким образом, следовало, что изотопный состав свинца полевого шпата отвечает протерозойскому времени (2.1-1.9 млрд лет) магматической кристаллизации пород массива, тогда как аномально радиогенный рудный свинец сульфидов из золотосодержащих жил метасоматитов массива фиксирует каледонский этап минералообразования. В соответствии с этим возник вопрос о масштабах рудной минерализации каледонского этапа в Северном Приладожье. В данной работе рассмотрены изотопные системы РЬ золотосодержащих сульфидных руд и полевых шпатов пород, содержащих оруденение, из массива Алатту-Пякюля, занимающего сходную геологическую позицию с изученным ранее массивом Велимяки и практически одновозрастного с ним.
2. Магматизм Северного Приладожья и краткая характеристика
изученных массивов
В Северном Приладожье в зоне сочленения структур протерозойского Свеко-феннского пояса и архейского Карельского кратона найдено более двух десятков интрузий габброидов раннепротерозойского возраста, которые рассматриваются в составе двух раннеорогенных комплексов — кааламского и велимякского (Шаров, 2020). Геологической характеристике массивов региона и их рудоносности посвящен ряд работ: (Алексеев и др., 2005; Алексеев, 2008; Алексеев и Котова, 2010; Алексеев и Кулешевич, 2017; Богачёв и др., 1999; 2013; Балтыбаев и др., 2017; Иващенко и др., 2002; 2008; Иващенко и Голубев, 2011; Кратц, 1976; Лавров и Кулешевич, 2016; Шаров, 2020; Саранчина, 1948; 1949; Светов и др., 1990).
Подавляющая часть магматических образований Северного Приладожья связана со свекофеннской тектоно-термальной активностью региона и постсвеко-феннским рифтингом кратонизированной территории (Шаров, 2020). По отношению к стадиям свекофеннского орогенеза мантийно-коровый магматизм делят на ранне-, син-, поздне- и посторогенный. Отдельной вехой выделяется рифтогенный режим, во время которого были сформированы анорогенные комплексы гранитов рапакиви. Завершение эндогенной активности региона ознаменовано образованием субиотнийских базитовых комплексов (Шаров, 2020).
Все интрузии внедрялись в супракрустальные толщи, представленные в регионе двумя сериями: метаморфизованной преимущественно вулканогенной — сор-тавальской; и метаморфизованной преимущественно осадочной — ладожской. Возрастной диапазон формирования вулканогенного-осадочного комплекса составляет от 1.97-1.96 до 1.89 млрд лет (Шаров, 2020).
На территории Северного Приладожья к раннеорогенным (1.901.87 млрд лет) относятся три габброидных комплекса: два в т. н. Северном домене (Балтыбаев и др., 2009) — кааламский клинопироксенит-габбронорит-диорито-вый и повышенной щелочности велимякский клинопироксенит-габбро-(монцо)-диоритовый, и один в Южном домене (Балтыбаев и др., 2009) — куркиекский но-рит-эндербитовый.
Среди интрузий син- и позднеорогенного этапа (1.88-1.85 млрд лет) выделяются два типа известково-щелочных ассоциаций и, соответственно, комплексов: низко -умереннока лиевый лаув атсарско -импиниемский габбро - диорит-тона литовый и высококалиевый кузнеченский порфировидно-гранитный. К позднеорогенному этапу относятся породы лавиярвинского метадиорит-трондьемитового и терву-ского метадиорит-гранитного комплексов (Балтыбаев и др., 2000).
С посторогенным магматизмом (около 1.80 млрд лет) в Северном Приладожье связано несколько комплексов с широкими вариациями составов пород (гранито-иды, мафиты, апатитоносные ультрамафиты), наиболее распространенными из которых являются шошонитовый элисенваарско-вуоксинский и пегматит-лейкогра-нитовый маткаселькский (Шаров, 2020).
К внутриплитному магматизму (1.65-1.53 млрд лет) в Северном Приладожье приурочено образование анортозит-рапакивигранитной ассоциации. В изученном регионе находятся два крупнейших плутона гранитов рапакиви: Салминский и Выборгский. На о. Гогланд в Финском заливе с Выборгским массивом ассоциируют комагматичные вулканиты хогландской толщи, в которой бимодальные вулканические серии соответствуют возрасту батолита 1638 ± 4 млн лет (Шаров, 2020). Салминский батолит перекрывается терригенно-вулканогенной толщей иотния и прорывается дайками основных пород, комагматичных интрузивному телу сал-минских гранитов.
Завершают стадии магматической активности в регионе иотнийский и пост-иотнийский магматизм (~1.46 млрд лет и моложе). Породы этого этапа представлены интрузивными телами вааламского комплекса, сложенными феррогаббро, габбродолеритами и монцонитоидами, а также базальтовыми лавами приозерской, трахибазальтами салминской и пашской свит (Шаров, 2020).
Кааламский клинопироксенит-габбронорит-диоритовый комплекс включает одноименный крупный (~80 км2) массив и ряд более мелких (Араминлампи, Иха-ланваара, Сурисуо, Кеккоселька, Винаоя, Кархонланмяки и др.) площадью до нескольких квадратных километров. В состав комплекса входят также гипабиссаль-ные габбродиорит-тоналитовые интрузии участка Алатту-Пякюля (рис. 1).
Для диоритов, тоналитов и гранодиоритов интрузии Алатту-Пякюля, относящейся к кааламскому комплексу, характерны массивные, местами гнейсовидные текстуры, средне- и крупнозернистые структуры. Минеральный состав представлен плагиоклазом (50-80 %), кварцем (5-35 %), биотитом (3-20 %), изредка амфиболом. В основном структура пород гипидиоморфнозернистая (Богачёв и др., 2013),
но встречается и порфировая структура с плагиоклазовыми вкрапленниками, реже кварцевыми, иногда биотитовыми. Характерны крупные скопления биотита и хлорита, иногда с реликтами амфибола. Среди акцессорных минералов превалируют сульфиды (пирит, арсенопирит, халькопирит, молибденит, пирротин, сфалерит, галенит), титанит, апатит, ксеногенный циркон, встречаются также магнетит, ильменит, эпидот, турмалин, барит (Иващенко и др., 2002).
Велимякский комплекс раннеорогенных габброидов включает в себя массив Велимяки (рис. 1), в пределах которого еще в XIX в. производилась эксплуатация месторождений титаномагнетитовых руд, а также небольшие тела габбро и габбро-диоритов, монцогаббро, монцодиоритов, встречающиеся спорадически западнее массива Велимяки.
В Велимякском массиве по петрографическим особенностям выделяются три разновидности пород: пироксениты, габбро и диориты.
Пироксениты представлены крупными телами линзовидной и овальной формы, также встречаются в виде шлировидных, жилоподобных разностей. В зависимости от содержания породообразущих и второстепенных минералов выделяются: плагиоклазсодержащие, биотитовые, роговообманковые и рудные магнетитовые пироксениты. Минеральный состав: клинопироксен (35-95 %), амфибол (7-20 %), биотит (10-20 %), присутствуют апатит, титанит, плагиоклаз (до 1-2 %). Клинопироксен представлен идиоморфными зернами диопсида, размером до 3 мм. Амфиболы образуют непрерывный ряд от паргасита до тремолит-актионолита через магнезиальную роговую обманку. Зерна паргасита и магнезиальной роговой обманки гипидиоморфные, размером 1-5 мм, плеохроируют в буро-зеленых цветах, часто в срастаниях с пироксеном, иногда заполняя межзерновое пространство пироксена. Вторичные изменения выражены амфиболизацией и биотитизацией клинопи-роксена, в меньшей степени в виде образования карбоната в межзерновом пространстве и хлоритизации клинопироксена, развитии титанита в виде кайм вокруг зерен титаномагнетита и образовании отдельных кристаллов титанита внутри биотитовых агрегатов. Наблюдается последовательность вторичных замещений: клинопироксен — актинолит — хлорит. Вторичные изменения предполагаемого магматического биотита сопровождаются появлением титанита и более позднего биотита. Титанит образует мелкие зерна, при этом вблизи титанита биотит становится более светлым. Вторичный биотит частично замещает первично-магматические кристаллы либо выполняет трещины.
Габбро — это мелко-, среднезернистая порода серого цвета, состоит преимущественно из полевых шпатов (35-50 %), амфибола (до 10 %), биотита (до 20 %), пироксена (15-30 %); акцессорные минералы: апатит, цоизит, титанит. Иногда имеет трахитоидную текстуру, обусловленную ориентировкой кристаллов плагиоклаза (Ап — 30-40). В габбро две генерации амфибола: роговая обманка (паргасит) и актинолит. Роговая обманка по спайности замещается зеленым актинолитом и буроватым биотитом. Актинолит имеет зеленую окраску, плеохроирует от светло-зеленого до темно-зеленого.
Диориты представлены средне-мелкозернистой породой, которая по внешнему облику очень схожа с габбро. Основным минералом является плагиоклаз (до 50 %). Темноцветные минералы представлены амфиболом (до 25 %), клинопироксе-ном (до 15 %), биотитом (до 10 %).
Рис. 1. Схемы тектонического районирования Северного Приладожья и геологического строения раннепротерозойских габброидных массивов: А — Алатту-Пякюля, В — Велимяки.
Массив Велимяки (слева): 1 — клинопироксениты; 2 — габбро; 3 — габбродиориты, диориты; 4 — рудоносные клинопироксениты, в том числе с сульфидным золотонесущим оруденением; 5 — гнейсы, сланцы ладожской серии; 6 — видимые и предполагаемые разломы; 7 и 8 — элементы залегания метаморфической полосчатости и сланцеватости: наклонные (7), вертикальные (8).
Западный фрагмент массива Алатту-Пякюля (справа) по (Иващенко и Голубев, 2011): 1 — габбро-диориты, габбро; 2 — тоналиты, гранодиориты, плагиограниты; 3 — риодацитовые кварцевые порфиры; 4 — эруптивные и эксплозивные брекчии, туффизитоподобные породы; 5 — углеродсодержащие алевролиты, кварцитопесчаники, кварциты ладожской серии; 6 — границы сдвиговых зон; 7 — зоны метасоматоза и золотонесущего оруденения; 8 — предполагаемые границы; 9 — элементы залегания плоскостных текстур пород (сланцеватость, полосчатость)
В габбро и диоритах широко проявлены вторичные изменения, выраженные наложенной калишпатизацией с образованием микроклина, что придает породе розоватый оттенок. Также вторичные изменения проявлены в виде биотитизации и карбонатизации, развивающейся по межзерновому пространству, и соссюрити-зации по спайности и трещинкам плагиоклаза; к этим участкам тяготеют образование цоизита в виде мелких синеватых зерен и скопления апатита.
О возрасте пород кааламского комплекса можно судить по возрасту кварцевых диоритов полифазного массива Кааламо, определенному и-РЬ-методом по циркону как 1888 ± 5 млн лет (Богачёв и др., 1999). Этот возраст в пределах ошибки совпадает с и-РЬ-цирконовым возрастом штока Алатту — 1885 ± 3 млн лет (Богачёв
и др., 1999). Близкий и-РЬ-возраст получен для цирконов велимякского комплекса (массив Велимяки), выделенных из габбро, — 1894 ± 6 млн лет и клинопирок-сенитов — 1874 ± 24 млн лет (Алексеев, 2008). Все возрасты совпадают в пределах аналитической погрешности и не противоречат наблюдаемым геологическим соотношениям интрузий с окружающими их породами. Эти оценки согласуются и с и-РЬ-изотопными возрастами цирконов других близких по составу и тектоническому положению габброидов и гранитоидов Северного Приладожья и прилегающей территории Финляндии (Балтыбаев и др., 2009).
Массивы Велимяки и Алатту-Пякюля содержат благороднометалльную минерализацию в зонах локальных сдвиговых деформаций и флюидной активности. Сдвиговые зоны содержат метасоматически измененные магматические породы, в которых распространены разнообразные рудные минералы: арсенопирит, халькопирит, пирит, пирротин, марказит, сфалерит, галенит и блеклые руды. Также в некоторых местах обнаружены самородная сурьма, электрум, самородное высокопробное золото.
В габброидах массива Велимяки есть два основных вида рудной минерализации: 1) титаномагнетитовая, сопровождаемая повышенными содержаниями апатита и ванадия; 2) благороднометалльная сульфидная.
Титаномагнетитовая минерализация локализована в клинопироксенитовых телах как вкрапленные или сплошные руды с содержанием титаномагнетита до 90 об. %. В титаномагнетите и ильмените отмечается до 2 вес. % У205. В некоторых рудах встречается апатит (3-15 об. %).
Сульфидная вкрапленная и вкрапленно-прожилковая пирит-халькопири-товая или халькопирит-пирит-пирротиновая и пиритовая минерализация также приурочена к горизонтам клинопироксенитов, а наиболее обильная минерализация тяготеет к зонам трещиноватости и гидротермально-метасоматической переработки. Протяженность сульфидных жил составляет 1.5-2 м при мощности 15-20 см, иногда до 40 см. В зонах метасоматической переработки фиксируется зональность, связанная со стадийностью минералообразования: сначала развиваются биотит-амфиболовые ассоциации по роговообманковым клинопироксенитам, а затем — кварц-полевошпатовые и карбонатные парагенезисы, метасоматиты с турмалином, биотитом, эпидотом, хлоритом и микроклином. В зонах переработки обычны халькопирит, пирит, пирротин, реже сфалерит, пентландит, галенит, молибденит, кобальтин, арсенопирит и более редкие Ag-Bi-Te-фазы (гессит, теллу-ровисмутит, штютцит, тетрадимит). Вкрапленно-прожилковые сульфидные руды местами содержат самородное золото, его зерна не превышают 150 мкм, а максимальное содержание — 1.2 г/т. В золоте присутствуют серебро и медь (Алексеев и др., 2005). Распределение золотосодержащих сульфидов контролируется зонами трещиноватости восток-северо-восточного простирания и приурочено к кварц-полевошпатовым жилам и эпидот-биотит-турмалин-хлорит-актинолитовым мета-соматитам.
В рудах Алатту-Пякюля также выделяют несколько рудных парагенезисов (Иващенко и др., 2002). Ранние парагенезисы содержат молибденит и шеелит, затем появляются минералы Бе, As, РЬ, 7п и сульфосоли сложного состава, сульфо-антимониды. Наиболее поздние парагенезисы включают гудмундиты, самородную сурьму и антимониты. Золотополисульфидный парагенезис развивается по
тектоническим зонам, где также встречается кварц-молибденитовая ассоциация вместе с маломощными кварцевыми жилами и прожилками северо-западного простирания. Иногда указанные руды наложены на кварц-арсенопиритовый парагенезис.
В региональном плане золотополисульфидная минерализация сосредоточена в северной и северо-восточной частях штока Пякюля, а позднейшая стадия золото-сурьмяного рудообразования обнаруживается в северо-восточной части Пякюля, куда внедряются небольшие тела риолит-дацитов (Иващенко и др., 2002).
3. Результаты исследования
Концентраты полевых шпатов выделялись в тяжелых жидкостях, затем монофракции полевых шпатов и сульфидов отбирались под бинокуляром, отмывались несколько раз в ультразвуковой ванне в чистой воде и растирались в пудру. Растертые пробы полевых шпатов сначала выщелачивались 0.5 часа в 0.5N HF при комнатной температуре, затем 4 часа в концентрированной (16N) HNO3 при температуре 70 °C с последующим выдерживанием около 12 часов при комнатной температуре и после удаления раствора — по такой же схеме в концентрированной (12N) HCl. Выщелачивание полевых шпатов производилось для того, чтобы удалить возможно присутствующий радиогенный Pb, накопившийся из присутствующих в небольшом количестве минералов, содержащих U, а также из окислов железа (на которых может адсорбироваться U). Остаток после выщелачивания разлагался смесью концентрированных HF и HNO3.
Навески растертых сульфидов предварительно выщелачивались 6 часов в 1N HBr при температуре 70 °C, затем 12 часов при комнатной температуре. Остаток после выщелачивания разлагался в HNO3.
Анализ изотопного состава Pb проводился в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН (Санкт-Петербург). Химическое выделение Pb из полевых шпатов и сульфидов проводилось на анионообменной смоле Bio-RadAG1-X8 по методике Мане (Manhes et al., 1978); выделение U из полевых шпатов — на экстракционной смоле UTEVA SPEC.
Общий уровень лабораторного загрязнения Pb и U не превышал 0.08 и 0.002 нг соответственно. Измерение изотопного состава Pb и U выполнялось на многоколлекторном масс-спектрометре Triton TI. Измеренные изотопные отношения Pb исправлены на коэффициент фракционирования, установленный путем многократного определения изотопного состава Pb в стандарте SRM-982 и равный 0.13 % на единицу массы. Погрешности определения изотопных отношений 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb и 208Pb/204Pb в образцах больше ошибок измерения и составляют 0.06, 0.09 и 0.12 % соответственно.
Расчеты изотопных отношений и содержания Pb и U проводились с использованием программы PBDAT (Ludwig, 1991). Расчеты проведены с помощью программы ISOPLOT (Ludwig, 1998).
Известно, что минералы с низким начальным U/Pb-отношением (после удаления радиогенного Pb), не подвергшиеся после формирования термальному воздействию, в ходе которого может произойти перераспределение элементов, должны отражать изотопный состав свинца источника пород. Иначе говоря, Pb-Pb-
изотопный состав таких минералов является генетической меткой происхождения магматических пород (Stacey and Kramers, 1975).
При описании эволюции изотопного состава Pb крупных стратиформных месторождений Стейси и Крамерс (Stacey and Kramers, 1975) рассчитали среднее значение ц2 второй стадии (от 3.7 млрд лет до настоящего времени), которое оказалось равным 9.735. При этой величине ц2 параметры эволюции Pb во времени отвечают среднему значению изотопного состава Pb-силикатной оболочки Земли, тогда как для верхнекоровых пород характерны более высокие значения, а для мантийных и нижнекоровых образований — более низкие. Мантийные и нижнекоровые образования, имеющие низкие значения ц2, различаются по величине и2 = 232Th/238U. В терминах модели Стейси и Крамерса среднекоровое значение и2 = 232Th/238U равно 3.78. Для мантийных и верхнекоровых пород это значение должно быть несколько ниже, а для нижнекоровых — значительно выше.
Изотопные отношения 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, 208Pb/204Pb и параметры ц2 = 238U/204Pb для минералов приведены в таблице. Из этих данных и приведенной диаграммы (рис. 2) видно, что сравниваемые минералы имеют близкие характеристики, за исключением сульфидов и полевых шпатов массива Велимяки. Так, если сопоставление изотопных составов обыкновенного свинца полевых шпатов и рудного свинца сульфидов массива Велимяки показывает их резкое различие (у сульфидов изотопный состав Pb значительно более радиогенный, чем у полевых шпатов), то совершенно иначе обстоит дело с изотопными характеристиками свинца этих минералов в массиве Алатту-Пякюля (см. таблицу и рис. 2).
4. Обсуждение результатов
Наблюдаемые параметры изотопов свинца у минералов массива Велимяки можно объяснить, если предположить, что изотопный состав Pb полевых шпатов соответствует времени кристаллизации габброидов t1, а сульфиды образовались и захватили Pb в момент t2 (время наложенного события), когда во вмещающих габ-броидах накопился радиогенный свинец за время от t1 до t2. Однако расчет изохронного возраста по имеющейся совокупности измеренных аналитических данных определяет t1 как ~2.2-2.0 млрд лет (в зависимости от выбранных точек анализов), что заметно древнее U-Pb-цирконового возраста (~1.9 млрд лет). Эта неопределенность со временем t1 влияет на оценку t2, поэтому расчетная величина последней по трендам изотопных отношений в координатах 207Pb/204Pb — 206Pb/204Pb дается с широким интервалом 0.68-0.40 млрд лет (рис. 2). Но и данный диапазон возраста справедлив только при условии, что не было привноса свинца извне. Критерием отсутствия привноса свинца извне может служить изотопный состав свинца других минералов, главным образом имеющих низкое начальное U/Pb-отношение, к которым в первую очередь относятся полевые шпаты. Нам представляется, что в случае привноса радиогенного свинца в более позднее время изотопный состав полевых шпатов также неизбежно должен был сместиться в сторону повышения содержания радиогенной компоненты Pb. Такое явление отсутствует в изученных образцах. На основании изложенного делается вывод о сульфидном минерало-образовании в момент времени t2, когда только новообразованные сульфиды захватили более радиогенный свинец системы.
Таблица. И-РЬ-аналитические данные для полевых шпатов, пирита, пирротина из габброидов и руд массива Алатту-Пякюля и Велимяки Северного Приладожья
Номер образца Минерал 206РЬ/204РЬ 207РЬ/204РЬ 208РЬ/204РЬ 238у/204РЬ* ы
массив Алатту-Пякюля
309 пирит 14.736 15.078 34.707 9.70
309А пирит (массивная руда) 14.729 15.059 34.645 9.56
309Б пирит (рассланцованная руда) 14.722 15.039 34.591 9.40
309А плагиоклаз (массивная порода) 14.733 (14.747) 15.081 (15.083) 34.712 9.73
309Б плагиоклаз (рассланцованная порода) 14.714 (14.740) 15.045 (15.048) 34.614 9.47
массив Велимяки
976 полевой шпат 15.462 (15.435) 15.208 (15.205) 35.079 9.38
626-1 полевой шпат 15.389 (15.347) 15.178 (15.173) 34.944 9.28
Пр1 пирит 19.330 15.738 40.437 10.09
Пр1 пирротин 18.325 15.609 38.017 9.74
Пр2 пирит 19.960 15.830 41.337 10.38
Пр2 пирротин 20.303 15.895 38.858 10.6
Примечание. Изотопные составы РЬ приведены с учетом поправки на коэффициент фракционирования. В скобках для полевых шпатов показаны значения 206РЬ/204РЬ и 207РЬ/204РЬ с поправкой на содержание урана на возраст массивов.
* Модельное значение 238и/204РЬ.
Ниже обсуждаются дополнительные сведения (в основном изотопно-геохронологические результаты), на основании которых авторам представляется, что оценка вторичной золотосульфидной минерализации в более узком диапазоне (400-460 млн лет) кажется более реалистичной. Отметим, что близким к предполагаемому возрасту 400-460 млн лет получается и модельный возраст сульфидов — 450 млн лет — по пересечению линии регрессии с линией накопления свинца с Ц2 = 10.4 (рис. 2).
Практически одинаковые изотопные составы свинца для полевых шпатов и сульфидов Алатту-Пякюля предполагают, что состав РЬ этих минералов определяется изотопно-геохимическими параметрами среды в момент кристаллизации массива. Примечательно, что и у этих пород модельный РЬ-возраст полевых шпатов и сульфидов (2150-2200 млн лет) оказался древнее возраста циркона. Этот факт объясняется тем, что на изотопные характеристики свинца минералов изученных массивов, расположенных близко к Карельскому кратону (рис. 1), оказывает заметное вли-
Рис. 2. Диаграммы изотопного состава Pb полевых шпатов, пирита и пирротина из габброидов массива Велимяки и Алатту-Пякюля Северного Приладожья.
График эволюции свинца от 3-2.8 млрд лет при |i = 10.4 (Stacey and Kramers, 1975; Huhma, 1986) при начальных отношениях 207Pb/204Pb = 13.356, 206Pb/204Pb = 14.534. Квадраты — фигуративные точки сульфидов, залитые кружочки — полевые шпаты (плагиоклаз и калиевый полевой шпат). Две возможные линии тренда t1-t2 (см. текст) показаны штриховой линией
яние древняя архейская кора. Подобное обогащение коровым Pb наблюдалась при эпигенететической перекристаллизации ятулийских доломитов Карельского кратона в Прионежье (Овчинникова и др., 2007), а также при формировании эпигенететической сульфидной минерализации в рифейских доломитах Южного Урала (Овчинникова и др., 2000). Источник свинца сульфидов и полевых шпатов массива Алатту-Пякюля характеризуется параметрами |2 = 238U/204Pb от 9.4 до 9.75, что указывает на вовлечение вещества мантийно-нижнекорового резервуара в образование магмы.
5. Постсвекофеннские эндогенные события
Одним из наиболее заметных постсвекофеннских геологических процессов на юго-западе Фенноскандии является протяженный этап формирования гранитов рапакиви, охвативший период времени от 1.65 до 1.53 млрд лет (Vaasjoki and Ramo, 1989; Ramo et al., 1994; Andersson, 1997; Claesson and Kresten, 1997; и др.). Более позд-
ние события проявились не столь сильно, но накопившиеся на сегодняшний день геологические факты и наблюдения выявляют их повсеместность, хотя и слабую интенсивность. Так, например, проявлена фанерозойская гидротермальная минерализация с образованием жил с кальцитом, галенитом, флюоритом. Известны такие проявления двух типов: как прожилки в докембрийских породах разного состава или в виде рассеянной минерализации в позднедокембрийских и раннекем-брийских песчаниках; жилы в непосредственном окружении интрузивных пород в областях развития пермской магматической активности (грабен Осло, Норвегия, провинция Сконе, Швеция). Во вмещающих гидротермальные жилы породах с возрастом от архея до раннего — среднего протерозоя зоны гидротермальной минерализации иногда прослеживаются на несколько километров. Ниже приводится ряд примеров тектоно-термальной переработки свекофеннских и более древних пород на Фенноскандинавском щите, включая близко находящиеся к Северному Приладожью площади. Часть этих данных опубликована в научных отчетах (Alm et al., 2005a; 2005b) для компании Швеции, изучающей использование и утилизацию ядерного топлива, и предоставлена нам любезно К. Сундбладом (СПбГУ).
Sm-Nd-система в кальците и флюорите из жил, выявленных вдоль побережья Балтийского моря, изучалась с целью определения времени минерализации (Alm et al., 2005a; 2005b). В пределах Свекофеннского пояса были отобраны образцы из жил, обнаруженных внутри интрузий в провинциях Тиндеред и Гётемар в восточном Смоланде (Швеция), районе Ловиса (плутон выборгских гранитов рапакиви в юго-западной Финляндии) и вкрапленном флюорите из песчаника вблизи каледонского тектонического покрова (р-н Лаисвалл, Норвегия). Флюорит и кальцит содержали некоторое количество Sm и Nd, достаточное для проведения изотопного анализа; предполагается, что эти элементы замещают позицию Ca2+ в этих минералах.
Получен широкий разброс измеренных значений изотопных отношений Sm/ Nd, дающий возраст кальцита и флюорита р-на Лаисвалл — 402 ± 57 млн лет или при использовании в уравнении регрессии фигуративных точек как кальцита, так и флюорита — 406 ± 10 млн лет. Для жил из тел гранитов Гётемар по анализу кальцита и флюорита определена Sm-Nd-изохрона 436 ± 18 млн лет. Для флюоритово-го прожилка в выборгских гранитах рапакиви получен Sm-Nd-изотопный возраст 407 ± 54 млн лет (6 образцов).
Несмотря на большую погрешность определения возраста, следует отметить, что полученные значения возраста близки к выявленным ранее оценкам времени мобилизации Pb в каледонидах с помощью Pb-Pb-датирования — 420 ± 3 млн лет (Stuckless et al., 1982) и Ar-Ar-датированием зонального калиевого полевого шпата песчаников в Центральной Швеции 403 ± 6-453 ± 8 млн лет (Sherlock et al., 2005).
В минералах вышеназванных гидротермальных жил найдены двухфазные га-зово-жидкие включения с низкими температурами гомогенизации — 100-150 °C и температурой плавления вещества, указывающей на минерализацию 15-26 вес. % NaCl-эквивалента. Эвтектические температуры у вещества включений показали присутствие солей Na, K, Ca, Mg. Эти результаты близки к раннее полученным результатам изучения газово-жидких включений (Lindblom, 1982): Тгом = 120-180 °C при солености флюида ~24 вес. % NaCl-эквивалента.
Силур-девонская тектоническая активизация и связанная с ней гидротермальная деятельность широко проявлены кроме скандинавских стран в Латвии и про-
слеживаются на территории России (Brangulis et al., 1993; Brangulis and Kanevs, 2002). Эти события предшествуют флювиальным отложениям Пражского стратиграфического уровня, когда формировались красноцветы. Согласно исследованиям (Gradstein et al., 2004), тектонические события в виде складчатости, аплифта и последующей эрозии заключены в рамки 410-415 млн лет.
Достаточно широко проявлены латентные постсвекофеннские геологические события в изотопно-геохимических особенностях протерозойских цирконов. Изученные нами цирконы (SHRIMP-II, ЦИИ «ВСЕГЕИ») из плагиогранитов При-ладожья позволили выявить нижнее пресечение дискордии с линией конкордии на диаграмме Везерилла, соответствующее ~400 млн лет (Балтыбаев и др., 2005). Важно отметить, что в этих плагиогранитах (их U-Pb-цирконовый возраст — 1.88 млрд лет) обнаружены жильные скопления более поздних карбонатов. Эти и подобные данные позволяют предположить причинно-следственную связь между фанерозойской гидротермальной активностью и появлением возрастной метки ~400 млн лет в цирконах изученных пород Приладожья.
Ближе к каледонидам Норвегии известны многочисленные определения цир-конового возраста пород, для которых нарушение U-Pb-системы связывается с термальным импульсом на рубеже ~400-420 млн лет назад, образованием ряда покровно-надвиговых структур с интенсивным метаморфизмом ранее существовавших пород. Примерами последних могут служить высокобарические ассоциации (эклогиты) и мигматиты Норвегии, распространенные в шовных зонах тектонического происхождения. Для циркона из пород свекофеннского возрастного уровня верхнее и нижнее пересечения линии дискордии с конкордией сопоставляют соответственно со свекофеннским орогенезом и каледонской коллизией. Подобная интерпретация поведения U-Pb-системы в цирконах приводилась не только для пород каледонского блока (Skar, 2002), но и для пород свекофеннского блока на территории Швеции (Hogdahl et al., 2001).
Следует отметить, что шведские исследователи (Larson and Tullborg, 1998) были первыми, кто оценил значение нижних пересечений дискордии с конкордией на U-Pb-диаграммах цирконов: они отметили роль каледонской термально-флюидной активизации при ремобилизации Pb с нарушением U-Pb-системы преимущественно метамиктных цирконов.
Непосредственному изучению каледонской активизации и перераспределению Pb-Pb-изотопной системы сульфидов посвящена работа (Romer, 1992). В указанной статье анализируется переуравновешивание изотопов свинца из свинец-цинковых месторождений в песчаниках из ряда месторождений Скандинавии (включая упомянутые выше регионы в Швеции). Автором делается вывод о том, что перераспределение изотопов Pb в сульфидах происходило благодаря широкомасштабному (large-scale) циркулированию по проницаемым зонам в свекофеннских породах гидротермального флюида в каледонскую орогению.
Если обратиться к современному банку данных U-Pb-возрастов циркона из различных пород в пределах Свекофеннский провинции, то можно увидеть, что большинство цирконов с возрастом ~1.9-1.7 млрд лет имеют нижнее пересечение линии дискордии с конкордией, стремящееся к началу координат на диаграммах 235U/207Pb — 238U/206Pb, но также существенная их часть имеет нижнее пересечение, значительно отличающееся от нуля (рис. 3). Статистически примерно треть
Верхнее пересечение, млн лет
Рис. 3. U-Pb-возрасты циркона пород Свекофеннского пояса, полученные по верхнему (абсцисса) и нижнему (ордината) пересечениям линии дискордии с линей конкордии: а — свекофеннские породы на территории Швеции, б и в — на территории Финляндии и России.
На диаграммах а и б также показаны погрешности определения возраста, на диаграмме в — только значение возраста. Использованы опубликованные данные, частично представленные в (Larson and Tullborq, 1998; Балтыбаев и др., 2009)
цирконов несет в себе признаки фанерозойской активизации. Отметим, что такие цирконы обнаружены на значительном удалении от каледонид Норвегии — не только в Финляндии, но и вплоть до территории Северного Приладожья в России (рис. 3, б, в). Непосредственно на площади развития свекофеннских пород в Северном Приладожье выявлена поздняя минерализация с РЬ-РЬ-возрастом галенита 450 млн лет, которую связывают с извлечением в каледонскую эпоху радиогенного РЬ из гранитов рапакиви (Ларин, 2011).
6. Заключение
Полученные данные и обобщение опубликованных ранее результатов исследований позволяют сделать ряд заключений.
1. Изотопные характеристики РЬ полевых шпатов массива Велимяки значительно отличаются от характеристик РЬ сульфидов; более радиогенный состав свинца сульфидной (пирит-пирротиновой) минерализации, с которой связано появление золота, отвечает каледонскому этапу флюидно-термаль-ной переработки раннепротерозойских магматических минеральных пара-генезисов. Каледонский этап нового флюидно-термального минералообра-зования в свекофеннских породах проявлен широко, хотя и не везде одинаково интенсивно.
2. Полевые шпаты и сульфиды массива Алатту-Пякюля имеют весьма сходные изотопные параметры РЬ и практически одинаковые РЬ-модельные возрасты, что говорит о формировании породообразующих и рудных ассоциаций массива во время свекофеннских (раннепротерозойских) плутонических и тектоно-термальных событий.
3. Локализация рудных минералов свекофеннского и каледонского этапов тектогенеза определяется как региональными, так и локальными особенностями развития зон флюидно-термальной переработки в породах. В одних случаях это могут быть протяженные на сотни метров или несколько километров зоны гидротермальной минерализации, а в других — не превышающие нескольких десятков метров маломощные тектонические зоны с наложенным гидротермально-метасоматическим минералообразованием.
Литература
Алексеев, И. А. (2008). Геология и рудоносность массива Вялимяки (Северное Приладожье). Дис. ... канд. геол.-минерал. наук. СПбГУ
Алексеев, И. А., Котова, И. К. (2010). Геологическое строение и рудоносность массива Вялимяки (Северное Приладожье). В: Сборник трудов молодых ученых ИГГД РАН. Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического ун-та, 47-82.
Алексеев, И. А., Котова, И. К., Петров, С. В. (2005). Рудопроявление золота в массиве Вялимяки (Северное Приладожье). Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 7. Геология. География, (3), 107-110.
Алексеев, И. А., Кулешевич, Л. В. (2017). Благороднометалльная минерализация массива Вялимяки (Северное Приладожье, Карелия). Труды Карельского научного центра Российской академии наук. Геология докембрия, (2), 60-72.
Балтыбаев, Ш. К., Бережная, Н. Г., Глебовицкий, В. А., Левский, Л. К., Левченков, О. А., Матуков, Д. И. (2005). и-РЬ датирование циркона интрузии плагиогранитов в свекофеннидах юго-востока Балтийского щита: особенности верхнего и нижнего пересечения дискордии с конкордией. Доклады АН, 402 (6), 800-803.
Балтыбаев, Ш. К., Глебовицкий, В. А., Козырева, И. В., Конопелько, Д. Л., Левченков, О. А., Седова, И. С., Шульдинер, В. И. (2000). Геология и петрология свекофеннид Приладожья. Санкт-Петербург.: Изд-во С.-Петерб. ун-та.
Балтыбаев, Ш. К., Левченков, О. А., Левский, Л. К. (2009). Свекофеннский пояс Фенноскандии: пространственно-временная корреляция раннепротерозойских эндогенных процессов. Санкт-Петербург: Наука.
Балтыбаев, Ш. К., Овчинникова, Г. В., Глебовицкий, В. А., Алексеев, И. А., Васильева, И. М., Ризвано-ва, Н. Г. (2017). Каледонское время образования золотосодержащих сульфидных руд в ранне-
протерозойских габброидах Северного Приладожья. Доклады АН, 476 (2), 181-185. https://doi. org/10.7868/S0869565217260139
Богачёв, В. А., Беляцкий, Б. В., Гольцин, Н. А., Иваников, В. В., Иващенко, В. И., Крымский, Р. Ш., Сергеев, С. А. (2013). Изохронный Re-Os возраст молибденитов раннедокембрийских порфировых месторождений Карелии. Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 7. Геология. География, (2), 3-20.
Богачёв, В. А., Иваников, В. В., Козырева, И. В., Конопелько, Д. Л., Левченков, О. А., Шульдинер, В. И. (1999). Результаты U-Pb цирконового датирования синорогенных габбро-диоритовых и гра-нитоидных интрузий (1.89-1.87 GA) Северного Приладожья. Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 7. Геология. География, (3), 23-31.
Иващенко, В. И., Голубев, А. И. (2011). Золото и платина Карелии: формационно-генетические типы оруденения и перспективы. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН.
Иващенко, В. И., Лавров, О. Б., Кондрашова, Н. И. (2008). Перспективы рудоносности (Ni, Cu, Pt, Pd, Au) Кааламского и Велимякского массивов Северного Приладожья. В: Проблемы рудогенеза докембрийских щитов, труды всерос. науч. конф., Апатиты, 17-18 ноября 2008 г. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 98-101.
Иващенко, В. И., Ручьев, А. М., Лавров, О. Б., Кондрашова, Н. И. (2002). Рудопроявление Пякюля — новый высокоперспективный тип благороднометального оруденения в докембрии Карелии. Доклады АН, 384 (2), 232-237.
Кратц, К. О. (ред.) (1976). Интрузивные базит-ультрабазитовые комплексы докембрия Карелии. Ленинград: Наука.
Лавров, О. Б., Кулешевич, Л. В. (2016). Перспективы поисков платиноидов в массивах Кааламского дифференцированного комплекса (Северное Приладожье, Карелия). Отечественная геология, (3), 46-56.
Ларин, А. М. (2011). Граниты рапакиви и ассоциирующие породы. Санкт-Петербург: Наука.
Овчинникова, Г. В., Васильева, И. М., Семихатов, М. А., Горохов, И. М., Кузнецов, А. Б., Гороховский, Б. М., Левский, Л. К. (2000). Возможности Pb-Pb датирования карбонатных пород с нарушенными U-Pb системами: миньярская свита стратотипа верхнего рифея, Южный Урал. Стратиграфия. Геологическая корреляция, 8 (6), 3-19.
Овчинникова, Г. В., Кузнецов, А. Б., Мележик, В. А., Горохов, И. М., Васильева, И. М., Гороховский, Б. М. (2007). Pb-Pb возраст ятулийских карбонатных пород: туломозерская свита юго-восточной Карелии. Стратиграфия. Геологическая корреляция, 15 (4), 20-33.
Саранчина, Г. М. (1948). Петрология Вялимякской интрузии и связанное с нею рудопроявление. Известия Карело-Финской научно-исследовательской базы АН СССР, (2), 32-42.
Саранчина, Г. М. (1949). Петрология Кааламской интрузии (юго-западная Карелия). Известия Карело-Финской научно-исследовательской базы АН СССР, (2), 57-80.
Светов, А. П., Свириденко, Л. П., Иващенко, В. И. (1990). Вулкано-плутонизм свекокарелид Балтийского щита. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН.
Шаров, Н. В. (ред.) (2020). Ладожская протерозойская структура (геология, глубинное строение и минерагения). Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН.
Alm, E., Huhma, H. and Sundblad, K. (2005a). Preliminary Palaeozoic Sm-Nd ages of fluorite-calcite-galena veins in the southeastern part of the Fennoscandian Shield. [report] Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Co, SKB Rapport R-04-27. Stockholm.
Alm, E., Sundblad, K. and Huhma, H. (2005b). Sm-Nd isotope determinations of low-temperature fluorite-cal-cite-galena mineralization in the margins of the Fennoscandian Shield. [report] Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Co, SKB Rapport R-05-66. Stockholm.
Andersson, U. B. (1997). The late Svecofennian, high-grade contact and regional metamorphism in southwestern Bergslagen (central southern Sweden). [report] Final report 970519, SGU-project 03-819/93.
Brangulis, A. and Kanevs, S. (2002). Latvijas Tektonika. Riga.
Brangulis, A. P., Kanev, S. V., Margulis, L. S. and Pomerantseva, R. A. (1993). Geology and hydrocarbon prospects of the Paleozoic in the Baltic region. In: J. R. Parker, ed., Petroleum Geology of NWEurope. Proceedings of the 4th Conference, March — April, 1992. London: Geological Society, 651-656.
Claesson, S. and Kresten, P. (1997). The anorogenic Noran granite — a Mesoproterozoic rapakivi massif in south-central Sweden. Geologiska Foreningens i Stockholm Forhandlingar, 119, 115-122. https://doi. org/10.1080/11035899709546466
Gradstein, F., Ogg, J. and Smith, A. (eds). (2005). A Geologic Time Scale 2004. Cambridge: Cambridge University Press. https://d0i.org/10.1017/CB09780511536045
Hogdahl, K., Gromet, L. P. and Broman, C. (2001). Low P-T Caledonian resetting of U-rich Paleoproterozoic zircons, Central Sweden. American Mineralogist, 86, 534-546.
Huhma, H. (1986). Sm-Nd, U-Pb and Pb-Pb isotopic evidence for the origin of the early Proterozoic Sve-cokarelian crust in Finland. In: Geological Survey of Finland, Bulletin, 337. Espoo.
Larson, S. A. and Tullborq, E.-L. (1998). Why Baltic Shield zircons yield late Paleozoic, lower-intercept ages on U-Pb Concordia. Geology, 26 (10), 919-922.
Lindblom, S. (1982). Fluid inclusion studies of the Laisvall sandstone lead-zinc deposit, Sweden. Stockholm: Stockholm University Press.
Ludwig, K. R. (1991). PbDAT for MS-DOS, version 1.21. U.S. Geological Survey Open-File Rept., 88-542.
Ludwig, K. R. (1998). Isoplot/Ex. Version 1.00. A geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geo-chronology Center. Special Publication, no. 1.
Manhes, G., Minster, J. E. and Allegre, C. J. (1978). Comparative uranium-thorium-lead and rubidium-strontium study of the Severin amphoterite: consequances for Early Solar System chronology. Earth and Planetary Science Letters, 39 (1), 14-24.
Ramo, T., Haapala, I. and Salonsaari, P. (1994). Rapakivi granite magmatism: implications for lithospheric evolution. In: M. Pajunen, ed., High temperature-low pressure metamorphism and deep crustal structures. Meeting of IGCP project 304 "Deep Crustal Processes" in Finland, 16-20 Sept. 1994. Geological Survey of Finland, Guide, 37, 61-68.
Romer, R. L. (1992). Sandstone-hosted lead-zinc mineral deposits and their relation to the tectonic mobilization of the Baltic shield during the Caledonian orogeny — a reinterpretation. Mineralogy and Petrology, 47, 67-85.
Sherlock, S., Tim, L., Kelley, S. and Barnicoat, A. (2005). A high resolution record of multiple diagenetic events: Ultraviolet laser microprobe Ar/Ar analysis of zoned K-feldspar overgrowths. Earth and Planetary Science Letters, 238, 329-341.
Skar, O. (2002). U-Pb geochronology and geochemistry of early Proterozoic rocks of the tectonic basement windows in central Nordland, Caledonides of north-central Norway. Precambrian Research, 116, 265-283.
Stacey, J. S. and Kramers, J. D. (1975). Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a two-stage model. Earth and Planetary Science Letters, 26 (2), 207-221.
Stuckless, J. S., Troeng, B., Hedge, C. E., Nkomo, I. T. and Simmons, K. R. (1982). Age of uranium mineralization at Lilljuthatten, Sweden, and constraints on the ore genesis. In: Sveriges Geologiska Undersokning, Ser. C (798). Uppsala: Schmidts Boktryckeri AB, Helsingborg.
Vaasjoki, M. and Ramo, O. T. (1989). New zircon age determinations from the Wiborg rapakivi batholith, southeastern Finland. Geological Survey of Finland, Special Paper, 8, 132.
Статья поступила в редакцию 25 октября 2019 г.
Статья рекомендована в печать 18 июня 2021 г.
Контактная информация:
Балтыбаев Шаукет Каимович — shauket@mail.ru Овчинникова Галина Владимировна — galinaovch@gmail.com Кузнецов Антон Борисович — antonbor9@mail.ru Васильева Ирина Михайловна — vasilievaim@yandex.ru Ризванова Наиля Гаптрахмановна — rizng@mail.ru Алексеев Иван Александрович — i.alekseev@spbu.ru Кириллова Полина Алексеевна — polinageo94@gmail.com
Two stage of gold-bearing sulfide ores of early Proterozoic gabbroids in the North Ladoga area*
Sh. K. Baltybaev1'2, G. V. Ovchinnikova1, A. B. Kuznetsov1'2, I. M. Vasilieva1, N. G. Rizvanova1,1. A. Alekseev2, P. A. Kirillova1,2
1 Institute of Precambrian Geology and Geochronology of the Russian Academy of Sciences,
2, nab. Makarova, St. Petersburg, 199034, Russian Federation
2 St. Petersburg State University,
7-9, Universitetskaya nab., St. Petersburg, 199034, Russian Federation
For citation: Baltybaev, Sh. K., Ovchinnikova, G. V., Kuznetsov, A. B., Alekseev, I. A., Vasilieva, I. M., Rizvanova, N. G., Kirillova, P. A. (2021). Two stage of gold-bearing sulfide ores of early Proterozoic gabbroids in the North Ladoga area. Vestnik of Saint Petersburg University. Earth Sciences, 66 (3), 559-577. https://doi.org/10.21638/spbu07.2021.307 (In Russian)
The article presents a study based on Pb isotopes, which revealed that the formation of goldsulfide mineralization in the Early Proterozoic gabbros of the Northern Ladoga region is associated with different tectonic phases. This conclusion is based on the comparative analysis of isotopic data for feldspars and lead sulfides in two Early Proterozoic intrusions: Velimäki and Alattu-Päkylä. The investigated intrusions have similar geological settings at the junction of the Svecofennian accretionary complex and the Karelian craton. Both massifs are characterized by manifestations of noble metal sulfide mineralization associated with zones of local shear deformations. The formation of the studied ore massifs is attributed to the Svecofennian and Caledonian tectonic stages. Feldspars of Velimäki intrusion have parameters and a model age of Pb, significantly older than the U-Pb age of zircon (1.9 Ga), even though they correspond to the Svecofennian time of magmatic crystallization of gabbro and clinopyroxenites. Sulfide py-rite-pyrrhotite mineralization is associated with gold in these rocks with the Caledonian stage of fluid-thermal processing of the Early Proterozoic magmatic mineral paracenteses. Feldspars and sulfides of the Alattu-Päkylä intrusion have similar lead isotopic parameters and a Pb model age (~2 Ga), also somewhat older than the U-Pb age of zircon, but at the same time indicating the formation of rock-forming and ore sulfide associations with gold during the Svecofennian (Early Proterozoic) plutonic and tectonic-thermal events. The source of lead sulfides of the Velimäki massif is characterized by the parameters of the upper crust with high |i2 = 238U/204Pb, while the |i2 parameter of the minerals of the Alattu-Päkylä massif is slightly lower, which indicates the participation of the mantle-lower crustal reservoir material in the formation of magma.
Keywords: isotope composition of lead, Ladoga region, gabbroides, sulfides. References
Alekseev, I. A. (2008). Geology and ore bearing of the Velimäki intrusion (Northern Ladoga area). Dr. Sci.
thesis. St. Petersburg State University, St. Petersburg. (In Russian) Alekseev, I. A. and Kotova, I. K. (2010). Geological structure and ore content of the Vyalimyaki massif (Northern Ladoga area). In: Collection of works of young scientists IGGD RAS. St. Petersburg: Publishing house of Polytechnic University, 47-82. (In Russian) Alekseev, I. A. and Kuleshevich, L. V. (2017). Noble metal mineralization of the Vyalimyaki massif (Northern Ladoga area, Karelia). Transactions of KarRC RAS. Precambrian Geology, (2), 60-72. (In Russian) Alekseev, I. A., Kotova, I. K. and Petrov, S. V. (2005). The gold ore mineralization in the Velimäki intrusion (Northern Ladoga area). Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Seriia 7. Geologiia. Geografiia, (3), 107-110. (In Russian)
* This work was supported by the research scientific project of the Institute of Precambrian Geology and Geochronology of the Russian Academy of Sciences (no. FMUW-2019-0003) of The Ministry of Education and Science of the Russian Federation.
Alm, E., Huhma, H. and Sundblad, K. (2005a). Preliminary Palaeozoic Sm-Nd ages of fluorite-calcite-galena veins in the southeastern part of the Fennoscandian Shield. [report] Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Co, SKB Rapport R-04-27. Stockholm. Alm, E., Sundblad, K. and Huhma, H. (2005b). Sm-Nd isotope determinations of low-temperature fluorite-cal-cite-galena mineralization in the margins of the Fennoscandian Shield. [report] Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Co, SKB Rapport R-05-66. Stockholm. Andersson, U. B. (1997). The late Svecofennian, high-grade contact and regional metamorphism in southwestern Bergslagen (central southern Sweden). [report] Final report 970519, SGU-project 03-819/93. Baltybaev, Sh. K., Berezhnaia, N. G., Glebovitskii, V. A., Levskii, L. K., Levchenkov, O. A. and Matukov, D. I. (2005). U-Pb dating of zircon of plagiogranite intrusion in beetophennids of the southeastern Baltic Shield: features of the upper and lower intersection of discordia with Concordia. Doklady Earth Sciences, 403 (5), 750-753.
Baltybaev, Sh. K., Glebovitsky, V. A., Kozyreva, I. V., Konopel'ko, D. L., Levchenkov, O. A., Sedova, I. S. and Shul'diner, V. I. (2000). Geology and petrology of Svecofennids of the Ladoga area. St. Petersburg: St. Petersburg University Press. (In Russian) Baltybaev, Sh. K., Levchenkov, O. A. and Levskij, L. K. (2009). Svecofennian belt of Fennoscandia: spatial-temporal correlation of the Early Proterozoic endogenous processes. St. Petersburg: Nauka Publ. (In Russian) Baltybaev, Sh. K., Ovchinnikova, G. V., Glebovitskii, V A., Alekseev, I. A., Vasileva, I. M. and Rizvanova, N. G. (2017). Caledonian formation of gold-bearing sulfides of Early Proterozoic gabbroids in the North Ladoga Area. Doklady AN, 476 (1), 992-996. https://doi.org/10.7868/S0869565217260139 (In Russian) Bogachev, V. A., Belyatsky, B. V., Goltsin, N. A., Ivanikov, V. V., Ivaschenko, V. I., Krymsky, R. S. and Ser-geev, S. A. (2013). Re-Os molybdenite isochron age for early precambrian porphyry deposits in Karelia. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Seriia 7. Geologiia. Geografiia, (2), 3-20. (In Russian) Bogachev, V A., Ivanikov, V V, Kozyreva, I. V., Konopel'ko, D. L., Levchenkov, O. A. and Shul'diner, V. I. (1999). U-Pb zircon dating of sinorogenic gabbro-diorite and granitic intrusions of the Northern Ladoga area. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Seriia 7. Geologiia. Geografiia, (3), 23-33. (In Russian) Brangulis, A. and Kanevs, S. (2002). Latvijas Tektonika. Riga.
Brangulis, A. P., Kanev, S. V., Margulis, L. S. and Pomerantseva, R. A. (1993). Geology and hydrocarbon prospects of the Paleozoic in the Baltic region. In: J. R. Parker, ed., Petroleum Geology of NW Europe. Proceedings of the 4th Conference, March — April, 1992. London: Geological Society, 651-656. Claesson, S. and Kresten, P. (1997). The anorogenic Noran granite — a Mesoproterozoic rapakivi massif in south-central Sweden. Geologiska Foreningens i Stockholm Forhandlingar, 119, 115-122. https://doi. org/10.1080/11035899709546466 Gradstein, F., Ogg, J. and Smith, A. (eds). (2005). A Geologic Time Scale 2004. Cambridge: Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9780511536045 Hogdahl, K., Gromet, L. P. and Broman, C. (2001). Low P-T Caledonian resetting of U-rich Paleoproterozoic
zircons, Central Sweden. American Mineralogist, 86, 534-546. Huhma, H. (1986). Sm-Nd, U-Pb and Pb-Pb isotopic evidence for the origin of the early Proterozoic Sve-
cokarelian crust in Finland. In: Geological Survey of Finland, Bulletin, 337. Espoo. Ivaschenko, V. I., Lavrov, O. B. and Kondrashova, N. I. (2008). Prospects for ore content (Ni, Cu, Pt, Pd, Au) of the Kaalam and Velimyak massifs of the North Ladoga area. In: Problems of ore genesis of Precambrian shields, Proceedings of the All-Russian Scientific Conference, Apatity, 17-18 Nov. 2008. Apatity: KSC RAS Publ., 98-101. (In Russian) Ivashchenko, V. I. and Golubev, A. I. (2011). Gold and platinum of Karelia: genetic types of mineralization and
prospects. Petrozavodsk: KarRC RAS Publ. (In Russian) Ivashchenko, V. I., Ruch'ev, A. M., Lavrov, O. B. and Kondrashova, N. I. (2002). Pyakyulya ore occurrence is a new highly promising type of noble metal mineralization in Precambrian Karelia. Doklady AN, 384 (2), 232-237. (In Russian) Kratts, K. O. (ed.) (1976). Intrusive mafic-ultramafic complexes of the Precambrian of Karelia. Leningrad: Nauka Publ. (In Russian)
Larin, A. M. (2011). Rapakivi Granites and Associated Rocks. St. Petersburg: Nauka Publ. (In Russian) Larson, S. A. and Tullborq, E.-L. (1998). Why Baltic Shield zircons yield late Paleozoic, lower-intercept ages
on U-Pb Concordia. Geology, 26 (10), 919-922. Lavrov, O. B. and Kuleshevich, L. V. (2016). Prospects for prospecting for platinoids in the massifs ofthe Kaalam differentiated complex (Northern Ladoga area, Karelia). Domestic geology, (3), 46-56. (In Russian)
Lindblom, S. (1982). Fluid inclusion studies of the Laisvall sandstone lead-zinc deposit, Sweden. Stockholm: Stockholm University Press.
Ludwig, K. R. (1991). PbDAT for MS-DOS, version 1.21. U.S. Geological Survey Open-File Rept., 88-542.
Ludwig, K. R. (1998). Isoplot/Ex. Version 1.00. A geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geo-chronology Center. Special Publication, no. 1.
Manhes, G., Minster, J. E. and Allegre, C. J. (1978). Comparative uranium-thorium-lead and rubidium-strontium study of the Severin amphoterite: consequances for Early Solar System chronology. Earth and Planetary Science Letters, 39 (1), 14-24.
Ovchinnikova, G. V., Kuznetsov, A. B., Melezhik, V. A., Gorokhov, I. M., Vasil'eva, I. M. and Gorokhovskii, B. M. (2007). Pb-Pb age of Jatulian carbonate rocks: The Tulomozero Formation of Southeast Karelia. Stratigraphy and Geological Correlation, 15 (4), 359-372. https://doi.org/10.1134/S0869593807040028
Ovchinnikova, G. V., Vasil'eva, I. M., Semikhatov, M. A., Gorokhov, I. M., Kuznetsov, A. B., Gorokhovskii, B. M. and Levskii, L. K. (2000). The Pb-Pb trail dating of carbonates with open U-Pb systems: the Myn'yar Formation of the Upper Riphean stratotype, southern Urals. Stratigraphy and Geological Correlation, 8 (6), 529-543.
Ramo, T., Haapala, I. and Salonsaari, P. (1994). Rapakivi granite magmatism: implications for lithospher-ic evolution. In: M. Pajunen, ed., High temperature-low pressure metamorphism and deep crustal structures. Meeting of IGCP project 304 "Deep Crustal Processes" in Finland, 16-20 Sept. 1994. Geological Survey of Finland, Guide, 37, 61-68.
Romer, R. L. (1992). Sandstone-hosted lead-zinc mineral deposits and their relation to the tectonic mobilization of the Baltic shield during the Caledonian orogeny — a reinterpretation. Mineralogy and Petrology, 47, 67-85.
Saranchina, G. M. (1948). Petrology of the Vyalimyak intrusion and associated ore occurrence. Izvestiia Karelo-Finskoi nauchno-issledovatel'skoi bazy AN SSSR, (2), 32-42. (In Russian)
Saranchina, G. M. (1949). Petrology of the Kaalam intrusion (southwestern Karelia) Izvestiia Karelo-Finskoi nauchno-issledovatel'skoi bazy AN SSSR, (2), 57-80. (In Russian)
Sharov, N. V (ed.) (2020). Proterozoic Ladoga structure (geology, deep structure and mineral genesis). Petrozavodsk: KarRC RAS Publ. (In Russian)
Sherlock, S., Tim, L., Kelley, S. and Barnicoat, A. (2005). A high resolution record of multiple diagenetic events: Ultraviolet laser microprobe Ar/Ar analysis of zoned K-feldspar overgrowths. Earth and Planetary Science Letters, 238, 329-341.
Skar, O. (2002). U-Pb geochronology and geochemistry of early Proterozoic rocks of the tectonic basement windows in central Nordland, Caledonides of north-central Norway. Precambrian Research, 116, 265-283.
Stacey, J. S. and Kramers, J. D. (1975). Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a two-stage model. Earth and Planetary Science Letters, 26 (2), 207-221.
Stuckless, J. S., Troeng, B., Hedge, C. E., Nkomo, I. T. and Simmons, K. R. (1982). Age of uranium mineralization at Lilljuthatten, Sweden, and constraints on the ore genesis. In: Sveriges Geologiska Undersokning, Ser. C (798). Uppsala: Schmidts Boktryckeri AB, Helsingborg.
Svetov, A. P., Sviridenko, L. P. and Ivaschenko, V. I. (1990). Volcano-plutonism of the beetroot of the Baltic Shield. Petrozavodsk: KarRC RAS Publ. (In Russian)
Vaasjoki, M. and Ramo, O. T. (1989). New zircon age determinations from the Wiborg rapakivi batholith, southeastern Finland. Geological Survey of Finland, Special Paper, 8, 132.
Received: October 25, 2019 Accepted: June 18, 2021
Contact information:
Shauket K. Baltybaev — shauket@mail.ru Galina V. Ovchinnikova — galinaovch@gmail.com Anton B. Kuznetsov — antonbor9@mail.ru Irina M. Vasilyeva — vasilievaim@yandex.ru Nailya G. Rizvanova — rizng@mail.ru Ivan A. Alekseev — i.alekseev@spbu.ru Polina A. Kirillova — polinageo94@gmail.com
