CC BY
36
УДК 551.1:551.73
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РАЗНОВОЗРАСТНЫХ ФОРМАЦИЙ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА
Ю.А. Балашов, Т.Б. Баянова
Г еологический институт КНЦ РАН
Аннотация
На территории Балтийского щита сосредоточены разновозрастные и разнотипные интрузивные, вулканогенные и метаморфические комплексы пород, для которых до сих пор отсутствуют системные данные по вариациям летучести кислорода, хотя подобная информация является одним из важнейших факторов геохимического и петрологического анализа при расшифровке условий генерации отдельных массивов и связанных с ними типов рудоносности. Сделана попытка обобщения окислительно -восстановительных параметров становления и преобразования рудоносных систем Кольского п-ова и других регионов и сопоставления с современными знаниями о летучести кислорода в разновозрастных мантийных и коровых комплексах других регионов Балтийского щита.
Ключевые слова:
литосфера, породы коры и мантии, редкоземельные элементы, летучесть кислорода.
Как уже указывалось [1-3], вариации отношения четырех- и трехвалентного церия (Се+4/Се+3) в цирконах (геохимический буфер - «СеВ») являются удобным параметром для измерения летучести кислорода в породах коры и мантии. Особый интерес представляет переходная зона между верхней частью мантийной литосферы и перекрывающей ее нижней частью коры. Эта зона несет признаки интенсивного окисляющего влияния летучести кислорода на исходные породы и цирконы. Публикация новой информации по цирконам для Балтийского щита [1, 4, 5 и др.] позволяет более детально проследить взаимодействие пород мантии и коры с процессами привноса кислорода в переходной части литосферы. Ниже представлены результаты для ряда пород Балтийского щита в развертке по геохронологическому времени.
Нижняя часть коры в районе Беломорского подвижного пояса (Кандалакша, юго -восточная зона Кольского п-ова) имеет мощность 10-20 км и возраст слагающих ее пород 2.84-0.26 млрд лет [4]. Здесь преобладают архейские и протерозойские цирконы, среди которых отмечаются магматические и метаморфические разности в базальтовых и гранулитовых слоях. По уровню отношения С е+4/Се+3 (рис. 1) архейские цирконы отличаются резко пониженными значениями, тождественными с наблюдаемыми в цирконах нижних частей литосферы, если сопоставлять с цирконами других регионов в перидотитах и кимберлитах [2]. Беломорские цирконы протерозоя разделяются на две группы. Часть цирконов имеют отношения Се+4/Се+3 с восстановительными параметрами нижней части мантийной литосферы, что тождественно архейским аналогам данного района. Другие цирконы обогащены Се+4, что согласуется с цирконами, формировавшимися в резко окислительных условиях [2]. То же касается кандалакшинского циркона палеозоя.
Следует напомнить, что вдоль северного побережья Белого моря отмечаются многочисленные трубки взрыва с геохимическими признаками генерации в мантии.
Приведенные данные о значительных вариациях отношения Се+4/Се+3 более определенно уточняют контрастность глубин генерации мафитовых мантийных источников пород.
10
0,1
♦
♦♦
♦ ♦ ♦
С?
500 1000 1500 2000 2500 3000
Рис. 1. Вариации отношения Св+4/Св+3 в магматических (квадраты) и метаморфических (округлые т.) цирконах, Беломорский подвижный пояс. Пунктиром отмечена пограничная зона между параметрами Св+4/Св+3 нижней и верхней частей мантийной литосферы согласно [2]
1
0
Вторая группа пород, относящаяся к нижней части коры, представлена разновозрастными полиметаморфическими комплексами, несущими признаки вторичной перекристаллизации под влиянием изменений P-T параметров коры: амфиболитовые, гранулитовые и эклогитовые типы пород [5]. Цирконы из этих пород различаются по ряду признаков - размеру, форме, зональности и цвету кристаллов, а также по геохимическим особенностям [5]. Так, например, в междуречье р. Яурийоки и оз. Явр (район пояса Тана) выделены три типа гранулитов: гранат-амфиболовые гнейсы (Тан-2), кислые гранулиты (Тан-3) и основные гранулиты (Тан-4) с возрастом метаморфизма 1915±3 лет. Для них отмечаются следующие вариации отношения Сe+4/Сe+3 в цирконах: 37.4-46, 11.3-13.5 и 22.9-45.9 (рис. 2). Это в целом определенно соответствует резкому преобладанию окислительных по кислороду условий перекристаллизации исходных пород в условиях гранулитового метаморфизма.
Третья группа пород относится к громадной провинции щелочных гранитов восточной части Кольского п-ова [6], среди которых измерение отношения Сe+4/Сe+3 проведено для Понойского массива (рис. 2) [1]. Возраст массива равен 2667±8 лет, а метаморфические цирконы формировались в интервале 1838-1741 лет.
Очевидно, что магматические цирконы характерны в окислительных по летучести кислорода условиях, а метаморфические цирконы - при нестабильных режимах, сильно варьирующих по отношению Сe+4/Сe+3 примерно в интервале магматической системы.
Самостоятельные группы представляют собой щелочные агпаитовые интрузии центральной части Кольского п-ова и щелочные пегматиты Норвегии.
Для Хибинского и Ловозерского щелочных массивов данных по цирконам нет. Но для петрологического буфера FMQ приближенная оценка близка к нулю [7], что при пересчете на буфер CeB соответствует ~ 3.8, т.е. означает существование слабо окисленной среды. Для магматических цирконов из карбонатитового ядра Ковдора в этих же координатах отмечается интервал от + 0.3 до + 2 [2], что близко к данным для Хибинского щелочного массива. Для щелочных пегматитов Норвегии района Осло [2, 8, 9] выявлены чрезвычайно высокие отношения Сe+4/Сe+3 вплоть до 506 по буферу CeB, что свидетельствует об экстремально окисленных по кислороду условиях преобразования цирконов.
Особый интерес представляют первые данные по отношению Сe+4/Сe+3 в цирконах из расслоенных мафических платиноносных интрузий центральной части Кольского п-ова. По данным для трахитоидных габроноритов Мончетундры с возрастом 2470 лет (Sm-Nd метод, данные В.Ф. Смолькина и Т.Б. Баяновой), по буферу CeB отмечается резкое окисленное состояние для цирконов (от +6.7 до +18.1).
Наконец, отметим первые данные для гнейсов и кварцитов Оленегорского и Кировогорского месторождений центральной части Кольского п-ова с сильно варьирующим отношением Сe+4/Сe+3 от 0.1 до 26.13, что отражает многократное преобразование кислых пород региона.
0 0 (О ю Ce+4 / Ce+3 • Ф 1
40 2 о
▲ о ♦
30 1 1
20 О 1 1 ♦ 1
а 1 ♦ 1
10 О 1
0 ♦ А А , ± А 3 i
1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000
Рис. 2. Вариации отношения Св+4 /Се+3 в магматических цирконах щелочных гранитов Понойского массива (1) и его метаморфической фации (2), а также в гранулитах пояса Тана (3)
Этот обзор по Балтийскому щиту следует рассматривать как первую попытку описать достаточно серьезные масштабы геохимического преобразования мантийных и коровых систем в пограничных зонах перехода от мантийных к коровым разрезам литосферы, о чем до последнего времени отсутствовали какие-либо четкие представления.
ЛИТЕРАТУРА
1. Балашов Ю.А. Контрастность геохимии магматических и вторичных цирконов / Ю.А. Балашов, С.Г. Скублов // Геохимия. 2011. № 6. С. 622-633. 2. Balashov Yu.A. Correlation of oxygen fugacity in the mantle lithosphere between Ce+4/Ce+3 relation of zircons and petrological buffer FMQ / Yu.A. Balashov, E.V. Martynov // Вестник МГТУ. 2012. Т. 15, № 2. P. 311-329. 3. Балашов Б.А. Процессы конденсации и аккреции допланетного облака / Б.А. Балашов, Г.Б. Ферштатер, А.А. Краснобаев, Ф. Беа, П. Монтеро // Вестник Кольского научного центра РАН. 2012. № 3. С. 3-8. 4. Ветрин В.Р. Этапы Формирования нижней коры Беломорского подвижного пояса (Кольский полуостров) / В.Р. Ветрин, Е.Н. Лепехина, И.П. Падерин, Н.В. Родионов // ДАН. 2009. Т. 424, № 5. С. 676-681. 5. Каулина Т.В. Образование и преобразование циркона в полиметаморфических комплексах. Апатиты, 2010. 144 с. 6. Ветрин В.Р. Геология и геохронология неоархейского анорогенного магматизма Кейвской структуры, Кольский полуостров /
B.Р. Ветрин, Н.В. Родионов // Петрология. 2009. Т. 17, № 6. С. 578-600. 7. Рябчиков И.Д. Окислительновосстановительный потенциал Хибинской магматической системы и генезис абиогенных углеводородов в щелочных плутонах / И.Д. Рябчиков, Л.Н. Когарко // Геология рудных месторождений. 2009. Т. 51, № 6.
C. 475-491. 8. Belousova E.A. Igneous zircon: trace element composition as an indicator of source rock type / E.A. Belousova, W.L. Grffin, S.Y. O’Reilly, N.I. Fisher // Contrib. Mineral. Petrol. 2002. Vol. 143. P. 602-622. 9. Belousova E.A. Trace elements in zircon and apatite: application to petrogenesis and mineral exploration. PhD Thesis, 2000, Macquarie University, Australia.
Сведения об авторах
Балашов Юрий Андреевич - д.г.-м.н, главный научный сотрудник, профессор; e-mail: balashov@geoksc.apatity.ru
Баянова Тамара Борисовна - д.г.-м.н, зав. лаб.; e-mail: Tamara@ geoksc.apatity.ru
