Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геодинамическая эволюция и перспективы алмазоносности восточной части Балтийского щита

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Геодинамическая эволюция и перспективы алмазоносности восточной части Балтийского щита"

РГ6 од 1 1 НОЯ Ш6

На правах рукописи

СОРОХТИН Николай Олегович

ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ АЛМАЗОНОСНОСТИ ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА

УДК 551.2 1.3 + 553.81 + ( Балт. щит)

Специальность - 04.00.01 - общая и региональная геология

АВТОРФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Апатиты 1996

Работа выполнена в Геологическом институте Кольского на ного центра РАН (ГИ КНЦ РАН)

Научный руководигель:

член-корреспондент РАН проф. Ф.П. Митрофанов

Официальные оппоненты: доктор г. -.м. наук H.A. Божко доктор г. - м. наук Н.В. Межеловский

Ведущая организация:

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, ми ралогии и геохимии РАН (ИГЕМ РАН).

Защита состоится /3 1996 года в/? час. На заседании С

анализированного Ученого Совета К.053.05.02 по общей и региона ной геологии при геологическом факультете Московского Государ венного Университета по адресу: 119899 г. Москва Воробьевы Го] МГУ, Геологический факультет, Кафедры исторической и динами ской геологии.

С диссертацией можно ознакомиться^ библиотеке МГУ Автореферат разослан А«.^ _1996 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат г.-м. наук А.Ф. Читалин:

Введение.

Актуальность исследования. Исследования процессов эволюции гра-штационно неустойчивых систем континентальной коры раннего до-сембрия относится к актуальным задачам современной геодинамики. Зешение столь сложной задачи заключается с одной стороны в выявле-гаи последовательности формирования полиметаморфическнх и поли-¡кладчатых континентальных образований. С другой стороны разработ-са непротиворечивой и теоретически обоснованной модели возиикнове-тя и развития континентальной литосферы раннего докембрия позво-шет понять происхождение и основные закономерности размещения юлезных ископаемых на докембрийских платформах. Одним из подхо-юв к решению проблемы может стать рассмотрение механизмов формирования континентальной коры раннего докембрия, характеризовав-иейся тогда повышенной пластичностью и подвижностью, с позиций идродинамики.

Целью исследования является выявление закономерностей развития фоцессов континентального корообразования в раннем докембрии и зеконструкция пространственно-временной изменчивости геодинамиче-:ких обстановок в восточной части Балтийского щита. Обоснование потенциальной алмазоносности региона и выяснение основных закономерностей размещения коренных месторождений алмазов на Кольском юлуострове и в Карелии.

Для достижения поставленной цели в процессе работы необходимо )ыло решить следующие задачи:

-выявить и теоретически обосновать механизмы формирования континентальной литосферы в раннем докембрии; -охарактеризовать причинно-следственные связи, генетические типы и пространственно-временную соподчиненность геодинамических режимов раннего докембрия;

-выявить последовательность проявления процессов континентального корообразования в реперных областях континентальной коры восточной части Балтийского щита;

-определить характер геодинамической эволюции восточной части Балтийского щита;

-использовать основные принципы геодинамического анализа для прогнозирования областей закономерного размещения щелочно-ультраосновного и кимберлитового (в том числе и алмазоносного) магматизма Карело-Кольского региона.

Научная новизна данной работы заключается в создании оригинал ной модели эволюции континентальной коры архея и обосновании ге динамических режимов ее развития. При этом, создана классификац] геодинамических режимов раннего докембрия, отражающая специфи: их проявления. Благодаря проведенным автором исследованиям по п риодизации эндогенных и экзогенных процессов в реперных облает континентальной коры Карело-Кольского региона, рассмотрены осно ные пути ее развития и скоррелированы в пространстве и времени ге динамические режимы эволюции восточной части Балтийского щит Впервые, благодаря применению основных принципов геодинамическ го анализа была установлена генетическая связь между зонами пале субдукщш свекофеннского возраста и закономерно расположенным пространстве щелочно-ультраосновным и кимберлитовым магматизм» палеозойского времени.

Фактическая основа работы. В основу работы положены многолс ние (1987-1995) авторские исследования в области геодинамическо анализа архейских образований северо-западного Беломорья, а так; исследования закономерностей формирования и локализации щелочи ультраосновного и кимберлитового магматизма восточной части В; тийского щита в палеозое. В процессе работы автором было проведе крупномасштабное структурно-геологическое картирование севе]: западного Беломорья. При этом было закартировано 32 детальных у1 стка в масштабе 1:200 - 1:1000 и составлена новая геологическая кар региона масштаба 1:200 000 (площадью более 16 000 кв. км). Изуче около 200 химических анализов из реперных геологических объект« На основании этого отобрано более 70 проб на U/Pb, Pb/Pb, Rb/Sr Sm/Nd датирование. Полученные результаты использованы в диссер-ции. Авторской разработкой также является модель зарождения и i чального развития континентальной литосферы, выявление, обосно] ние и классификация специфических геодинамических режимов ее < Шествования в раннем докембрии.

Практическая значимость работы заключается в применении пру ципов эволюционного геодинамического анализа раннедокембрийск континентально-коровых образований в конкретном регионе, помога щих выявить генетическую связь прогнозируемых металлогеническ провинций и закономерностью проявления корообразующих процесс В частности, разработаны геологические критерии выделения алма носных провинций, поясов и зон. Выявленные закономерности геодм мического анализа и разработанная на их базе методика геодинами'

ского картирования могут быть использованы при проведении геологосъемочных и поисковых работ.

Апробация работы. Основные положения работы неоднократно док-гсадывались на всесоюзных и международных совещаниях 1987-1995 го-зов. Основными среди них являются: VII Всесоюзное петрографическое :овещание 1987 г. (г. Петрозаводск), Всесоюзное совещание 'Структурный анализ кристаллических комплексов" 1988 г. (г. Тбилиси), Всесоюзное совещание "Эндогенные процессы в зонах глубинных эазломов" 1989 г. (г. Иркутск), Всесоюзное совещание "Тектоника и минералогия с-в СССР" 1990 г. (г. Магадан), II и III Всесоюзное совещание "Тектоника литосферных плит" 1991, 1993 гг. (г. Москва), Международный симпозиум "Докембрийские дайковые поля" 1992 г. (г. Петрозаводск). По теме диссертации опубликовано 18 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Содержание работы изложено на 215 страницах, ил-шострируется 52 рисунками и 7 таблицами. Список литературы содержит 192 наименования, в том числе 33 иностранных авторов.

Во введение определяется цель и задачи поставленного исследования, приведены основные защищаемые положения.

В главе 1 "Геодинамика раннего докембрия — современные представления и взгляды" дается обзор современного состояния проблемы и приводятся взгляды о геодинамической эволюции Земли и ее литосферы.

В главе 2 "Теория формирования континентальной литосферы в раннем докембрии" разбираются возможные механизмы континентального корообразования в интервале времени 3.8 - 2.6 млрд. лет. На основании этого обосновываются основные пути ее эволюции от момента зарождения и до рубежа архей — протерозой. Проведенное автором математическое моделирование процессов формирования континентальной литосферы, а также введение целой системы граничных условий позволило теоретически обосновать характер проявления процессов как внутри козы, так и на ее поверхности и в подстилающем слое мантии. Кроме того, [толученные данные позволили описать основные закономерности гло-эальных вертикальных движений континентальной литосферы, зависящие от изменения температурного режима мантии Земли и определить природу Гуронского оледенения Земли (2.6-2.4 млрд лет назад).

Глава 3 "Моделирование геодинамических режимов раннего докем-5рия" посвящена описанию специфики развития корообразующих процессов в континентальной литосфере того времени. В этой главе приводится система закономерного проявления геодинамических режимов в эазличных областях литосферы и мантии, определяется их ранговость,

соподчиненность и эволюционная изменчивость. Выявленная верп кальная, латеральная и временная зональности развития режимов легл в основу авторской классификации геодинамических режимов раннег докембрия.

В главе 4 "Эволюция процессов континентального корообразовани в восточной части Балтийского щита" приведены данные о последовг тельности формирования континентальной коры Карельской грани" зеленокаменной области, Беломорского подвижного пояса (на пример Ковдозерского домена) и Кольской гранулито-гнейсовой области (г примере Центрально-Кольского, Мурманского, Кейвского и др. дом< нов) с момента их зарождения (более 3.1 млрд. лет назад) и до cert дняшнего дня. Полученные результаты позволили выявить отличия н; чальных этапов формирования каждого из доменов коры в интервал времени ~3.5-2.75 млрд. лет и определить рубеж формирования Карел< Кольской литосферной плиты, характеризующий дальнейшую общност проявления корообразующих процессов в регионе (2.75-0 млрд. лет).

В главе 5 "Геодинамическая эволюция восточной части Балтийског щита, принципы разномасштабного геодинамического картирования сделана попытка объединения выделенных и теоретически обоснова! ных механизмов формирования континентальной литосферы в ранне докембрии с результатами изучения последовательности проявления Э1 догенных и экзогенных процессов в восточной части Балтийского щит Выявленное многообразие условий реализации корообразующих пр< цессов в регионе позволило описать пространственно-временную и менчивость проявления геодинамических режимов и дать обоснован} их закономерному распределению в регионе. В этой главе приводите также методика геодинамического анализа раннедокембрийских код плексов, позволяющая проводить разномасштабное геодинамическс картирование территории. В качестве примера приводится геодинам! ческая карта Ковдозерского домена с-з Беломорья масштаба 1:20000 схематическая карта Кольской гранулито-гнейсовой области масшта( 1:1000000, и схема восточной части Балтийского щита масшта( 1:2500000. Описывается принцип построения легенды.

Глава 6 "Использование основных принципов геодинамическо! анализа в прогнозировании алмазоносной провинции в север! восточной части Балтийского щита" посвящена обоснованию генетич ской связи раннедокембрийских зон палеосубдукции свекофеннско1 возраста (2.2-1.7 млрд. лет), в которых происходило затягивание осадкс и палеозойского магматизма (~400-320 млн. лет), являющегося проду том их глубинной переработки. Применение методики геодинамическо

о анализа и использование современных взглядов на формирование целочно-ультраосновного и кимберлитового магматизма позволили выделить и пространственно локализовать в пределах восточной части »алтайского щита Норвежско-Мезенский пояс алмазоносного кимберлито-ого магматизма. Определены наиболее общие прогнозные критерии поиска лмазоносных трубок взрыва и выявлены перспективные участки.

В заключении представлены обобщающие выводы и определен круг [ерешенных задач.

Автор признателен М.Н. Богдановой, М.М. Ефимову, В.И. Пожилен-:о, В.В. Балаганскому, О.Г. Сорохтину и Д.В. Жирову за помощь и кон-ультации при подготовке дайной работы на разных этапах. Огромную юмощь в оформлении диссертации оказали М.П. Базанов, В.Е. Рявкин и 1.Г. Жихарева. Особую благодарность и признательность автор выражает своему научному руководителю члену-корреспонденту РАН, про-)ессору Митрофанову Ф.П., без помощи и поддержки которого выпол-¡ение этой работы было бы невозможно.

Обоснование защищаемых1 положений.

. Континентальная литосфера архея имела трехслойное строение: верхний - жесткий кристаллический слой коры, средний - высокопластичный слой коровой астеносферы, нижний - кристаллический слой подкоровой литосферы.

Для определения тепловых режимов существования земной коры и юрмирования литосферных плит в раннем докембрии было решено равнение теплопроводности с подстановкой в общее решение краевых словий, отвечающих су шествовавшим в прошлые геологические эпохи еодинамическим обстановкам. Для более корректного описания среды, ешение этого уравнения находилось отдельно для каждого из выделен-1ых слоев, которые затем образовали единую систему уравнений. При том в пределах таких слоев можно полагать значения определяющих 1араметров среды постоянными. Сшивка отдельных частных решений в бшее производилась по условию равенства температуры на границах лоев. В пределах верхнего слоя/ содержащего радиоактивные элемен-ы, радиогенный поток тепла находился по концентрации в нем ра-.иоактивных элементов.

Зависимость температуры Т(г) от глубины в уравнении теплопровод-:ости определялась с учетом того, что слоистую среду, помимо радио-енного теплового потока пронизывает еще и глубинный (подкоровый) оток тепла цт.

Распределение радиоактивных элементов в Земле весьма неравномерное. Так, в мантии радиоактивных элементов настолько мало, что энергетический вклад в глубинный мантийный поток не превышает 10% [Сорохтин О., Ушаков, 1991]. Поэтому, в решениях уравнения теплопроводности для подкоровых слоев среды - подкоровой литосферы и конвектирующей мантии, можно предположить, что радиогенный поток тепла д/¡«0 (при этом вклад радиогенного тепла мантии косвенно учитывается суммарным глубинным потоком 7}т). В континентальной коре

распределение радиоактивных элементов очень неравномерное и большая их часть, по-видимому, сосредоточена лишь в верхнем слое коры [Любимова, 1968; Тейлор, Мак-Леннан, 1988].

В этом случае, для остальных слоев разреза (кроме верхнего слоя коры) также было положено при дт*0. Тогда общее решение уравнения теплопроводности для подкоровой литосферы можно выразить б классической форме, приводимой например, в работе [Тихонов, Самарский, 1966]. В этом случае, распределение температуры в подкоровой литосфере находилось по выражению

' ег/[2-Н™] (О 24 М

Я

2 Г с2

где ефс ' Iе ~ интегРал ошибок; дк+дт - суммар-

ный тепловой поток, идущий из глубин конвектирующей мантии; а-кофициент температуропроводности; Тт- температура мантии на глуби не 2; Я - теплопроводность; I - время; Нккг мощность континентальной коры.

Распределение же температуры в подлитосферной мантии определить простым решением уравнения теплопроводности не удается, поскольку оно зависит от структуры существующих в ней конвективны: течений и, особенно, от параметров погранслоев возникающих под литосферой. В них главным образом и генерируются тепловые потоки Цт (за счет диссипации энергии вязкого трения в деформируемом мантий ном веществе).

Так как температура в верхней коре нигде не превышает температу ры плавления (солидуса) ее пород, то вещество этого слоя сохраняется I эффективно жестком состоянии. Температура же на подошве коры (н; кровле подкоровой литосферы) определяется уравнением (1). Если ж< температура на подошве континентальной коры превышала температур] плавления (солидуса) коровых пород, то в частично расплавленный

мигматизированных) породах нижней коры мощностью Я* возника-та конвекция и устанавливалась температура, близкая к адиабатическому распределению. Расчеты показали, что мощность нижнего слоя кон-гинентальной коры в архее могла достигать 25-30 км, при общей мощности коры 40-45 км.

Существовавший в низах архейской коры высокопластичный слой впервые был отмечен К.О. Кратцем и Ф.П. Митрофановым [1980] в ка-1сстве корово-астеносферного слоя. Исследования автора [Сорохтин Н., 1989; 1994; 1996] позволили определить, что коровая астеносфера астенолинза)- это способный k вязкому или пластическому течению ¡ижний слой континентальной' коры, характеризующийся процессами частичного плавления сиалического вещества и находящийся в условиях «устойчивого температурного равновесия.

?. Формирование корово-астеносферного слоя в архее происходило в условиях неустойчивого температурного равновесия и сопровождалось конвективным тетомассопереносом внутри него. Решение приведенной выше системы уравнений позволило опреде-тить, что температура в верхней коре нигде и не превышала уровня хпавления (солидуса) ее пород. Температурный же перегрев на подошве <оры (на кровле подкоровой литосферы) мог приводить к возникнове-чию тепловых конвективных движений в слое коровой астеносферы. При реальных значениях параметров, определяющих адиабатическое эаспределение температуры в нижней коре (ускорении силы тяжести ?=981 см/с2; коэффициенте объемного расширения пород а «3-10"5 К"1; rix теплоемкости .2- 107эрг/г-К и «25 км), оказывается, что тем-тература адиабатического распределения меняется мало на интервале •дубин нижней коры, т.е. Г0' ~ . Однако отклонение реальной температуры Т от ее адиабатического распределения в конвектирующем :лое нижней коры можно оценить по критерию Рэлея.

Для возникновения заметной конвекции необходимо, чтобы число Рэлея /?о>1500н-2000. Следовательно, для существования устойчивой теп-повой конвекции в нижней части архейской коры необходимо выполнение условия

• &Т> 2-103--аГ]^ , (2)

Pg&{H 2 )

где г\- вязкость коровых пород после начала их плавления. Принимая идеальную вязкость частично расплавленных ( мигматизированных) по-эод нижней коры равной rj «1018П, найдем, что для возникновения теп-

ловой конвекции в этом слое необходимо, чтобы сверхадиабатическш перепад температур на его поверхностях превышал всего 9°С. При боле низкой вязкости, такие перепады бывают еще меньшими и распределе ние температуры в слое становится практически изометрическим н уровне Т ~ Т*к . Дело в том, что алюмосиликаты гранитоидного ряда > небольшим содержанием в них связанной воды в условиях повышенны: давлений р>2+3 кб начинают плавиться уже при температурах окол 60(Ь-650°С [Жариков, 1976]. При этом вязкость вещества по закону Ар рениуса резко снижается с повышением температуры. Если принять, чт еще при температурах около 400°С породы континентальной коры прак тически сохраняют свою жесткость, характеризуясь эффективной вязке стыо порядка 1023-И024П, то их вязкость при Т»600°С оказывается резк сниженной до значений 101б-Я017П. В этих условиях в нижней коре ар хея неизбежно должны были возникать конвективные течения, вынс сившие избыток тепла от подошвы нижней коры к подошве верхнег слоя коры. Действительно, по критерию Рэлея конвекция возникает да же при сравнительно небольших сверхадиабатических перепадах темпе ратуры ¿47Ы0°С и в относительно тонких слоях ~10 км, не говоря у» обо всей нижней коре, мощностью до Н~ 25-30 км.

Данный механизм перемешивания приводил к выравниванию темпе ратурного режима и реализовывался по законам гидродинамики. Пр этом, высокая эффективность выноса тепла поддерживала в нижней кс ре того времени субсолидусные температуры, при которых способн были выплавляться лишь эвтектические расплавы. В процессе конве! ции, вместе с гранитоидными выплавками в верхнюю кору выносилис и многие литофильные компоненты. Нижняя же кора постепенно терял кремнезем, литофильные элементы и обогощалась тугоплавкими оки< лами магния и кальция. При этом несколько повышалась и температур начала плавления нижней коры вплоть до температуры гранулитовог метаморфизма (700 - 800 °С). Описанный процесс в конце концов до; жен был приводить к расслоению континентальной коры на верхни преимущественно гранитоидный и нижний эндербит-чарноки диоритовый (гранулитовый) слои.

Эволюция подкоровой литосферы в архее происходила в условиях пер грева верхней мантии и высоких значениях глубинных тепловых потоков, ее мощность на ранних стадиях развития не превышала 40-50 км.

Для проверки полученных теоретических результатов были деталы исследованы наиболее ранние этапы становления коры континентальш го типа в Ковдозерском домене с-з Беломорья. Изучение структурн

АСТЕНОСФЕРА

_¿Шгы.

ТРМУАМТ-ЪКЯГТЪЪкк

слой

9

Б

+ + + + + + + + +

+ + + + ■*- + + + +

ГРАНУЯИТ • £АЗЛ7ТЗ ЫЙ СЛОЙ »..ее и

ещественных комплексов проводилось в центральной части домена, не одвергшейся значительной переработке наложенными процессами. :амый ранний этап развития онтинентальной коры домена орошо идентифицируется по | аз витию купольных и изомет-1ичных структур, тогда как все ¡олее молодые крупные струк-уры имеют ярко выраженный инейный характер. Площадь >азвития наиболее сохранившихся участков коры состав-[яет около 70 км2 и располага-тся в южной части оз. Ковдо-еро, местами фрагментарно фослеживаясь на юго-восток ю Чу пинской губы Белого мо-1я [Володичев, 1985]. Харак-ерной особенностью раннего щкла, является реликтовый ранулитовый метаморфизм 'меренных давлений

Володичев, 1990], носителями :оторого являются эндербиты [ чарнокиты. В этих породах одержится большое количест-ю ксенолитов основного и 'льтраосновного составов со дедами наиболее ранних труктурно-мегаморфических феобразований.

Периферические зоны Ков-юзерского домена в процессе волюции неоднократно подергались значительной пере->аботке, однако и там можно [аблюдать реликтовые струк-уры раннего (~3.0-2.85 млрд. 1ет) эндогенного цикла, говорящие о вязком течении веще-

каяовм АСГШТСФЕРА

иЛИ.

ГРЛНУЯИГ 'БАЗКГОВЫН СЛОЙ

• ,1И ■

17Г

ж

Рис. 1. Механизм возникновения вертикальной и горизонтальной метаморфической зональности в коровых ассоциациях Ковдозерского домена. А- зарождение купола, Б- всплывание купола (становление вертикальной метаморфической зональности), В- растекание купола в субгоризонтальной плоскости (становление горизонтальной метаморфической зональности). 1- зона частичного плавления и дифференциации в переходном слое от мантии к нижней коре, ■ 2- гранито-гнейсовые (мигматитовые) купола, 3- главные направления распространения потока ниж-некорового субстрата.

ства в субгоризонтальной плоскости [Миллер, 1982; Мигматизацш 1985; Богданова и др., 1990; Сорохтин Н., 1994].

Вслед за О.И. Володичевым [1990], автором было проведено детальнс изучение пород этого комплекса в районе Тупой губы оз. Ковдозеро, с Нольозеро и оз. Нотозеро. В итоге была установлена следующая последов тельность формирования магматических комплексов по первичным геол гическим соотношениям [Богданова и др., 1990; Сорохтин Н., 1994].

1. Двупироксеновые и двупироксен-амфиболовые кристалличесю сланцы, метагаббро, пироксениты и перидотиты.

2. Ранняя эндербитовая мигматизация.

3. Дифференцированный комплекс порфировидных чарнокитов, энде битов, гиперстеновых диоритов, габбродиоритов и габбро.

4. Чарнокиты (гранодиориты), эндербиты (тоналиты), региональн; мигматизация. Формирование метасоматических глиноземистых гне сов.

Изучение метаморфизма показало, что наиболее ранние преобраз вания фиксируются в центральных частях купольных структур и выр жены процессами статического диафтореза высокоградиентных гран лотовых парагенезисов (750-880°С, 6 кб -> 550°С, 5-6 кб) [Володиче 1990; Король, 1990]. Метаморфизм амфиболитовой фации умереннь давлений проявлен только в пределах развития купольных структур, перефирических областях Ковдозерского домена гранулитовый мет морфизм умеренных давлений сменялся низкоградиентным метамо физмом (750-850°С, 8-9 кб) [Другова, 1996]. Возраст проявления данш процессов оценивается интервалом 3.0-2.85 млрд. лет и является самь ранним корообразующим этапом развития Беломорид.

Имеющийся фактический материал указывает на наличие в глуби ных частях коры того времени вертикальной и горизонтальной ветв метаморфической зональности, которая отражает специфические геод намические условия развития континентальнокоровой системы. Теор тически определив возможность реализации механизма конвективно тепломассопереноса в высокопластичном слое архейской коры, мож: предположить, что подъем тоналит-гранодиоритовых куполов в це тральной части домена маркирует восходящую ветвь конвективн ячеи. При достижении диапирами зоны перехода к жесткой коре о: должны были растекаться в стороны, образуя области вязкого течен вещества в субгоризонтальной плоскости (горизонтальная ветвь яче (рис. 1). Следует отметить, что область перехода от нижней - высо! пластичной к верхней - жесткой коре должна была служить также бус] ром и по отношению к сопровождавшему процесс диапиризма флк»

ому потоку. При этом могли возникать специфические породные ассо-иации к которым автор относит широко развитые в периферической бласти домена глиноземистые гнейсы. Плащевидный характер их зале-шия, специфический метаморфизм и состав хорошо объясняются этой оделью и позволяют по новому взглянуть на традиционно стратифици-уемые вещественные комплексы архея.

. Позднеархейский коллизионный геодинамический режим в Карело-Кольском регионе (2830-2600 млн. лет), является первым региональным режимом, проявившимся во всех без исключения доменах архейской коры и знаменующгш начало совместной эволюции земной коры восточной части Балтийского щита. Доколлизионный же этап развития каждого из доменов, характеризуется индивидуальным и присущим только ему стилем, указывающим на их пространственно-временную обособленность.

Изучение раннедокембрийской истории развития восточной части алтайского щита выявило, что наиболее значимыми моментами ее су-1ествования были процессы зарождения слагающих ее континенталь-ых областей и их объединение в позднем архее (2830-2600 млн. лет на-1д) в Карело-Кольскую литосферную плиту. Процессы образования гой плиты сопровождались исключительно интенсивной структурно-стаморфической переработкой континентально-корового вещества и обавлением нового, а также формированием пограничных структур соллизионных швов), маркируемых зеленокаменными и гранулитовы-и поясами. Эти процессы имели явную пространственную неоднород-ость развития и местами привели к практически полному стиранию нформации о ранних этапах становления коры, а в отдельных регионах роявились очень слабо (Карельская ГЗО). Столь изменчивое проявле-ие процессов данного возраста привело к возникновению региональной етаморфической зональности. Анализ характера развития выявленной энапьности указывает на определенные закономерности ее формирова-ия. Зоной наиболее интенсивного проявления низкоградиентного ме-шорфизма гранулитовой фации, являлась узкая линейная область севе-о-западного простирания, располагающаяся в пределах Централыю-ольского домена. Эта же территория характеризовалась максимальным роявленнем процессов вязкого течения позднеархейского коллизион-ого процесса, сопровождавшихся пластическими деформациями. В об-асти развития синколлизионного гранулитового метаморфизма выделятся осевая зона проявления структур вязкого течения вещества, харак-:ризующаяся условиями нагнетания объема корового вещества. Так, к >гу от нее процессы глубинного надвигообразования развивались в се-

веро-восточном направлении, а к северу в юго-западном. Суммируя по лученные данные, можно заключить, что описываемая область, являлаа осевой зоной позднеархейского коллизиона [Авакян, 1990]. В предела? Мурманского домена, и Беломорского подвижного пояса параметрь позднеархейского коллизионного метаморфизма соответствовали амфи болитовой фации повышенных давлений й сопровождались интенсив ными пластическими деформациями.

Анализ геохронологических данных позволяет выявить и возрастнук зональность проявления коллизионных событий в восточной части Бал тийского щита. Так, процессы столкновения Мурманского и Централь но-Кольского доменов происходили в интервале 2830-2600 млн. лет на зад, а в пределах Беломорского подвижного пояса и Карельской ГЗО ] интервале 2750-2600 млн. лет назад. Столь явное пространственное омо ложение начального момента коллизии косвенно указывает на то, что про цессы латерального перемещения континентальных образований и их по следоЕательное слипание происходило в юго-западном направлении.

Описанные выше события хорошо узнаваемы при изучении геологи ческого строения континентальной коры восточной части Балтийскоп щита практически повсеместно и могут являться своеобразным марке ром, позволяющим восстанавливать относительно него в каждом кон кретном случае последовательность проявления корообразующих и прс образующих процессов.

В таблице 1 приведены данные о характере геодинамической эволюции каж дого из изученных доменов и областей коры восточной части Балтийского щи г и показаны их временные соотношения. В таблицу не включены лишь дан ные по Восточно-Кольскому, Терскому и Чапомскому доменам кор! (Кольской гранулито-гнейсовой области), ввиду их крайне слабой из> ченности. Как уже неоднократно отмечалось, геодинамический стил развития восточной части Балтийского щита указывает на двухэтапно становление континентальной литосферы в архее.

Первый этап характеризовался зарождением и начальным развитие! отдельных обособленных в пространстве сегментов континентально литосферы (домены, террейны, области, микроплиты). Этот этап огра ничен временным интервалом 3100(3550)-2830 млн. лет. Несмотря н общие тенденции развития континентальной литосферы восточной час ти Балтийского щита (формирование тоналит-гранодиоритовой коры з счет частичного плавления и метаморфической дифференциации протс коры базитового состава) в каждом из доменов коры наблюдаются раз личия во времени зарождения и характере эволюции.

1650

I

(- 2000

2400 2500 2600

2830 [- 2900

I

I

I

I- 3100

Корреляция гродинамических режимов восточной части Балтийского щита.

Таблица 1.

Карельская ГЗО

центр периферия ,

кратонизации коллизионный

! кратонизации 1

рифтогекный

кратонизации

кратоштции

коллизионным

зарождения сиалических ядер протоокеаническяи

Водлозерский домен

Ковдозерский домен

КОЛЛИЗИОННЫЙ

кратонизации

рифтогенный

кратонизации

коллизионным

коллизионньш

кратонизации

рифтогенный

кратонизации

коллизионньш

кратонизации

I

корово-асте-носферный,

зарождения, |

протоокеаннческий |

I корово-астено-

сферный, | зарождения, I протею кеаннческнй

Кольская ГГО

Центрально~ Кейвский Кольский домен домен !_

Мурманский домен

коллизионным

кратонизации

рифтогенный

кратонизации

коллизионный | кратонизации

кратонизации

корово-асте-носферный, зарождения,

гтротоокеани-ческнй

коллизионным

корово-асте-носфсгрный, зарождения, протоокеани-ческий

3550

Так например, образование континентальной коры Карельской лигосфер-ной плиты происходило в интервале 3100-2750 млн. лет. При этом, была сформирована типичная структура фаниг-зеленокаменных областей мира В пределах Водлозерского домена зарождение континентаяьно-коровых ассоциаций происходило ~3550 млн. лет назад. Наиболее изученные домены коры Кольской гранулито-гнейсовой области (Центрально-Кольский, Мурманский) формировались в интервале ~3100-2830 млн. лет. При этом, Центрально-Кольский домен имеет наиболее зрелый тип коры, выраженный наличием вулканогенно-осадочнош комплекса чехольного типа и маркирующего этап кратонизации (~2830 млн. лет назад) (см. табл. 1). Самый молодой возраст зарождения континентальной коры отаечен в с-з Беломорье (~3000 млн. лет назад).

Второй, продолжающийся до сегодняшнего дня этап развития отмечается общностью проявления корообразующих процессов. Данный отрезок времени (~2800-0 млн. лет) характеризуется формированием единой архейской континентальной литосферной плиты около 2830-2750 млн. лет назад и дальнейшей ее эволюцией (см. табл. 1). 4. В пределах Северо-восточной части Балтийского щита выделяется Норвежско-Мезенский пояс кимберлитового магматизма, являющегося составной частью крутой алмазоносной провинции севера России. Выявлена генетическая связь между раннепротерозойскими зонами палеосубдукции и областями локализации щелочно-ультраосновного и кимберлитового магматизма. В работе за основу принята модель, по которой алмазоносные кимберлиты и родственные им щелочно-ультраосновные магматические комплексы формируются за счет затягивания вместе с океанической корой на большие глубины (до 200-220 км) под древние континенты тяжелых (железистых) осадков раннего протерозоя, их переплавления, магматической дифференциации, и последующего стремительного извержения на поверхность Земли во время более поздних процессов раскола литосферы [Шарп,1974; Соболев,1980; Каминский, 1981; Сорохтин О., 1985; 1987; Eldridgeetal., 1991; Сорохтин О. и др., 1996 идр.].

Рассматриваемая модель и богатый фактический материал, позволяет в самой общей форме сформулировать основные критерии нахождения соответствующих пород на поверхности Земли:

1. Коренные алмазоносные породы карбонатит-кимберлит-лампроитового ряда и родственные им комплексы могут возникать только в архейской континентальной коре и никогда не должны встречаться на молодых (фанерозойских) платформах.

I. Алмазоносные кимберлитовые, карбонатитовые и лампроитовые фубки взрыва и родственные им щелочно-ультраосновные интрузии зсегда располагаются над зонами поддвига плит свекофеннского ^карельского) возраста, функционировавшими около 2.0-1.8 млрд. лет назад.

3. В соответствии с глубинностью образования рассматриваемой серии пород, ближе всего к фронту бывшей (раннепротерозой ской) зоны поддвига плит, на расстояниях от 100 до 200-300 км от фронта, должны располагаться щелочно-ультраосновные интрузии и щелочные

(натриевые) кар-бонатиты. Затем (на расстоянии от 200 до 400 км) следует зона формирования мели-лититовых, а иногда и кимберлито-вых, но неалмазоносных или крайне слабоалмазоносных трубок взрыва. Алмазоносные кимберлитовые, лампроитовые и кальциевые - карбонати-

и« шь т* шз< & с*>

Рис. 2. Схема экстраполяции плоскости погружения восточной зоны палеосубдукции и расположение областей возможного размещения щелочно-ультраосновного и кимберлитового магматизма в северо-восточной части Балтийского щита. 1- зоны поддвига плит свекофеннского возраста (1.9-1.8 млрд. лет); 2- зона возможного проявления щелочно-ультраосновного магматизма; 3- зона возможного проявления пикритового и мелилититового магматизма; 4- зона возможного проявления кимберлитового магматизма; 5- интрузии щелочно-ультраосновного состава и нефелиновых сиенитов; 6- трубки взрыва пикритового и мелилититового состава; 7- кимберлитовые трубки взрыва.

товые диатремы располагаются дальше других аналогичных образовг ний - приблизительно на расстоянии от 400 до 600-650 км от фронт раннепротерозойской зоны поддвига плит (рис. 2) [Сорохтин О. и др 1996].

Процессы формирования очагов щелочно-ультраосновных и кимбepл^ товых магм и их консервация в нижних частях литосферы Балтийского пап происходила во время закрытия Свекофеннского океана около 1.9 млрд. ле назад.

Основная зона поддвига плиты располагалась на юго-западе от Каре ло-Кольского архейского континента. Поддвиг происходил прибл^ тельно в северо-восточном направлении перпендикулярно простирант фронтальной части зоны. Это позволяет нам предположить, что движе ние поглощаемой плиты Свекофеннского палеоокеана к западу от Кар« ло-Кольской плиты происходило параллельно простиранию выделение го трансформного разлома. Тогда расстояние от фронта поддвига пли до спроецированных на поверхность областей формирования магмап ческих очагов щелочно-ультраосновного, мелилититового и кимберл! тового составов следует измерять вдоль этой же линии (рис. 2). При о; ной и той же глубине зарождения глубинных расплавов, горизонтально расстояние между шовной и эпиочаговой зонами, естественно, должно зав> сеть от угла наклона бывшей зоны поддвига плит.

Проведенные оценки показали, что в раннем протерозое он состан лял ~ 18-20° Рассчитанные с помощью угла наклона палеозоны субду! ции расстояния до эпиочаговых областей приведены выше. Аналоги* ные расчеты делались и для западной зоны палеосубдкции.

Следующие крупные этапы тектонической активизации, в результат которой описываемые магматические комплексы были выведены на пс верхность в рассматриваемом регионе проявились в каледонское врем около 480-450 млн.лет назад при закрытии палеоатлантического океан Япетус. В раннем и среднем девоне (390-370 млн.лет назад) произошл столкновение Североамериканской плиты с Восточно-Европейским ко! тинентом [Зоненшайн и др., 1990]. В это же время, был сформирова каледонский пояс складчатости, протянувшийся от Аппалачей до север Скандинавии и островов Шпицбергена, маркируя линию столкновени; Во второй половине девона и в раннем карбоне (340-320 млн.лет нaзa^ континенты продолжали сближаться друг с другом, постепенно форм! руя фрагмент суперконтинента Пангея [Зоненшайн и др., 1990].

Клиновидная форма восточной части Гренландской плиты пр столкновении с Европейской плитой, привела к возникновению растяп вающих напряжений в северной части Балтийского щита по линии С(

1ерная Норвегия -Сольский полуост->ов - Архангель-:кая область (рис. i). Аналогично (тому, при закрытии девонского 1алеоуральского жеана и при :толкновении в (онце карбона За-1адносибирской ¡пипалеозойской тлатформы с Русской платформой произошло зало-кение зоны растягивающих напряжений по линии l-i :1овая Земля - ост- Рис. 3. Схема, ■>ов Нокуев - г. Кандалакша - Бот-шческий залив рис. 3).

Произошедшие $ обрамлении Балтийского щита со-

-3

Н

показывающая механизм возникновения обстановок растяжения и сжатия при столкновениях с Баптийско-Баренцевоморской плитой Гренландской и Западно-Сибирско-Карскоморской плит, происходивших соответственно около 400 и 320 млн. лет назад; 1- па-правления давления плит; 2- генеральные простирания зон растяжения;' 3- напряжения растяжения; 4- напряжения сжатия; 5- характерные простирания субме-ридианстьных и субширотных разломов, оперяющих эытия, не могли не главные диагональные зоны растяжения. жазать активного

влияния на его внутреннее физическое состояние. В результате этого, в юсточной части щита были сформированы две ортогональных системы эазрывных нарушений (основная и оперяющая), имеющие северо-ипадное - северо-восточное и субмеридианапьно-субширотное направ-1ения ветвей (рис. 3). Формирование оперяющей системы в описываемый период времени носило второстепенный характер и реализовыва-юсь без сколько-нибудь значительных перемещений по разломам. Опи-:ываемые процессы привели также к образованию системы рифтоген-шх структур. Анализ особенностей пространственно-временной лока-шзации магматических образований в восточной части Балтийского цита, показал их закономерное расположение в непосредственной бли-

зости от узлов пересечения всех четырех направлений наиболее крупных разрывных нарушений. Всего в пределах описываемого региона выделяется 15 крупных узлов, в 12 из которых магматизм проявлен достаточно широко. Остальные три области находятся в восточной части Кольского полуострова и не имеют пока подтверждения о проявлениях магматизма. Кроме того магматизм отмечен и в бортах развитых в регионе риф-товых структур.

Наложение экстраполированных на поверхность областей формирования кимберли-товых магм в нижних частях литосферы Балтийского щита (рис. 2), зон развития рифтов, а также узле пересечения систем разрывных нарушений позволило определить, что на) более перспективными областями расположения алмазоносных пород явл; ются места их взаимного пересечения, образующие Норвежско-Мезенски пояс (рис. 4).

Заключение.

Изложенные в диссертационной работе материалы, позволяют сфо{ мулировать следующие выводы:

1. Выявленное при изучение геодинамической эволюции восточно части Балтийского щита многообразие условий реализации короо( разующих процессов, связано с неоднородностью проявления собь тий планетарного и регионального рангов. В результате этого, можн заключить, что стиль эволюции других архейских литосферных шп и террейнов может отличаться от предлагаемой схемы не только г локальном, но и на региональном уровне проявления событий. Одн; ко общие закономерности развития при этом, должны сохраняться.

2. Характер развития восточной части Балтийского щита указывает ь двухэтапное становление континентальной литосферы Кареле

Мезенского алмазоносного пояса в пределах северо-восточной части Балтийского щита севера Русской платформы.

Кольского региона. Первый этап включает процессы зарождения и начального формирования отдельных обособленных в пространстве сегментов континентальной литосферы (домены, террейны, области, микроплиты). Этот этап ограничен временным интервалом 36002830 (2750) млн. лет. Второй, продолжающийся до сегодняшнего дня отмечается общностью проявления корообразующих процессов. Данный отрезок времени (2830(2750)-0 млн. лет) характеризуется формированием единой архейской континентальной литосферной плиты около 2830-2750 млн. лет назад и дальнейшей ее эволюцией. . Условия формирования коры континентального типа в архее приводили к ее расслоению на верхний - жесткий и нижний - высокопластичный слои. Мощность нижнего слоя могла достигать 25-30 км при общей мощности коры 40-45 км. . Процессы архейской эволюции континентальной коры сопровождались конвективным тепломассопереносом в нижней ее части. Кондуктивный механизм переноса тепла носил подчиненный характер. Охлаждение вещества мантии Земли в раннем протерозое привело к быстрому отмиранию описываемых процессов и консолидации литосферы. . Применение принципов геодинамического анализа позволило выявить и пространственно ограничить Норвежско-Мезенский пояс алмазоносного кимберлитового магматизма в восточной части Балтийского щита и севера Русской платформы. . Анализ характера геодинамической эволюции Балтийского щита, позволяет выделить три отличных друг от друга по стилю проявления геодинамических режимов временных интервалов: а- господство геодинамических режимов архея (3550-2600 млн. лет); б- переходный этап смены стилей проявления геодинамических режимов (2600-1650 млн. лет);

в- господство режимов тектоники литосферных плит (1650-0 млн. лет). Список опубликованных работ по теме диссертации:

Ефимов М.М., Богданова М.Н., Сорохтин Н.О. О структурной организации етаморфических комплексов, их корреляции и пространственно-временных ютношениях (с-з Беломорье, Кольский геодинамический полигон). Тезисы зкладов 11 "Всесоюзной школы Структурный анализ кристаллических ком-пексов". М.1988, с. 17.

Митрофанов Ф.П., Богданова М.Н., Ефимов М.М., Сорохтин Н.О. Этапы гра-этообразования в инфракомплексе релерного объекта Воче-ламбина. Пре-эинт, Апатиты, изд. Кольского филиала АН СССР, 1988, 22 е.. Сорохтин Н.О. О комплементарной складчатости в пределах вязкого тектони-;ского потока (Толстиковский полигон, с-з Беломорье). Тезисы докладов 11

Всесоюзной школы "Структурный анализ кристаллических комплексов". М, 1988, с.22.

4. Ефимов М.М., Богданова М.Н., Сорохтин Н.О. Особенности магматизма и метаморфизма зон сочленения архейских мегаблоков на примере главного Беломорского шва (Кольский геодинамический полигон). Тезисы докладов совещания "Эндогенные процессы в зонах глубинных разломов". Иркутск, 1989, с.21-22.

5. Сорохтин Н.О. Термореологические характеристики в модели формирования коры континентального типа в архес. Препринт, Апатиты, 1989, 16 с.

6. Богданова М.Н., Ефимов М.М., Сорохтин Н.О. Полициклическое развитие гранито-гнейсовых и амфиболито-сланцевых комплексов северо-западного Бе-ломорья и их структурная организация (Кольский геодинамический полигон). Е кн.: Геология и геохронология докембрия Восточно-европейской платформы. Л, Наука, 1990, с.36-47.

7. Жуланова И.Л., Богданова М.Н., Ефимов М.М., Сорохтин Н.О. О природе ли неаментов, контролирующих ультрабазит-базитовые комплексы (сравнительны! анализ эволюции Пекульнейского офиолитового и Лапландского гранулитовогс поясов). Тезисы докладов совещания "Тектоника и минералогия с-в СССР". Ma гадан, 1990.

8. Митрофанов Ф.П., Балаганский В.В., Богданова М.Н., Ганибал Л. Ф., Ефимо! М.М., Королева Л.Н., Кощеев О.А., Кравченко М.П.,Рюнгенен Г.И., Сорохтю Н.О.. Ульяненко Н.А., Квашнин Ю,А. Датирование архейских пород Кольской п-ова, полигон Воче-ламбина. В препринте: Новые данные по геохронологии i геохимии изотопов докембрия Кольского полуострова. Апатиты, изд. КНЦ А! СССР, 1990, с.3-10.

9. Богданова М.Н., Ефимов М.М., Сорохтин H.O.. Бакушкин Е.М., Балитош И. Эволюция гранитоидного и базит-гипербазитового магматизма. В кн.:- Во челамбинский архейский геодинамический полигон Кольского полуостров! Под редакцией Митрофанова Ф.П. Апатиты, изд.КНЦ АН СССР, 1991, с 139-170.

10. Митрофанов Ф.П., Ефимов М.М., Сорохтин Н.О.. Лищенко А.А. Результат] радиологического датирования и их геологическая интерпретация. В ки.:- Во челамбинский архейский геодинамический полигон Кольского полуостров; Под редакцией Митрофанова Ф.П. Апатиты, изд. КНЦ АН СССР, 1991, с 171-184.

11. Богданова M.H., Ефимов М.М., Сорохтин Н.О. Элементы архейской геод1 намики в с-з Беломорье. В кн. Геодинамика и глубинное строение Советско части Балтийского щита. Апатиты, изд. КНЦ АН РАН, 1992, с.81-92.

12. Daly J.S., Timmerman M., Balagansky V.V., Mitrofanov F.P., Pozhiltnko V.l Sorokhtin N.O.. Vetrin V.R. Late archean crustal growth in the Kola peninsul; Russia./ International symposium "IGCP progect 257 Precamrian dyke swarm Petrozavodsk, 1992, p. 18-19.

13. M.J. Timmerman, J.S. Daly, V. Balagansky, N. Kozlov, F. Mitrofanov, 1 Pozhilenko, N. Sorokhtin. V.Vetrin. Evolution of the Kola région, Baltic Shieli Russia: Late Archean crust in a Paleoproterozoic craton./ Abstract. EUG VI Strasbourg, France, No 1, V. 5. 1993, p. 322.

14. Богданова M.H., Ефимов M.M., Сорохтин H.O.. Балашов Ю.А., Ганнибг Л.Ф., Рюнгенен Г.И. Развитие полиметаморфизма в гранулитовом поясе Кол]

кого полуострова (Колвицкая зона) и U/Pb датирование диафтореза анортози-овой ассоциации. ДАН РАН 1993, т.331, с.332-334.

5. Сорохтин Н.О. Теоретические аспекты геодинамики раннего докембрия на при-îepe континентального корообразования северо-западного Беломорья. В кн.: -еологическое картирование раннедокембрийских комплексов. М., 1994, с. 438-498.

6. Сорохтин О.Г., Сорохтин Н.О. Сб. Тепловые режимы формирования конти-[ентальных плит в раннем докембрии. В сб. "Жизнь Земли":- Строение и эво-юция литосферы. М., Изд. МГУ, 1995, с. 95-113.

7. Сорохтин О.Г., Митрофанов Ф.П., Сорохтин Н.О. Происхождение алмазов и ¡ерспективы алмазоносности восточной части Балтийского щита. Апатиты, 996, 148 с.

8. Сорохтин Н.О.. Сорохтин О.Г. Высота стояния континентов и природа ран-епротерозойского оледенения. ДАН РАН (в печати).