Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Метасоматиты метаморфических комплексов Карельского геоблока

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Метасоматиты метаморфических комплексов Карельского геоблока"

■Г5 ОД

1 о янв 1235

На правах рукописи

АСТАФЬЕВ Борис Юрьевич

УДК 552.4:553.22(470.22)

МЕТАСОМАТИТЫ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ КАРЕЛЬСКОГО ГЕОБЛОКА

специальность 04.00.08 - петрология, вулканология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-ыинералогических наук

САНКТ - ПЕТЕРБУРГ

1996

Работа выполнена в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН.

Научный руководитель кандидат геолого-минералогических на,

С.А.Бушмин

Официальные оппоненты

доктор геолого-минералогических наук Б.В.Петров (ВСЕГЕИ)

кандидат геолого-минералогических на, Ю.С.Полеховский (СПбГУ)

Ведущая организация Институт геологии Карельского

научного центра РАН

Л /^г.

Защита состоится " £ " февраля 1996 года на заседании Диссертационного совета Д 003.72.01 при Институте геологии и геохронологии докембрия РАН по адресу: 199034, С.-Петербург, наб.Макарова, д.2, в зале заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГГД РАН.

Автореферат разослан "" декабря 1995 года.

Ученый секретарь Диссертационного совета Д 003.72.01

кандидат геолого-минералогических наук / Т.П.Щеглова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы являлось изучение геологического положения и основных закономерностей формирования средне-низкотемпературных метасоматических пород супра-крустальных метаморфических комплексов Карельского геоблока. В связи с этим в основные задачи входило изучение состава, условий образования и позиции метасоматитов в общей последовательности эндогенных процессов региона. Для установления генетической связи различных по составу метасоматических фаций и их металлогеничес-кого значения также требовалось выяснение возрастных и структурных соотношений метасоматитов друг с другом и с вмещающими породами.

Актуальность темы. Изучение геологических и термодинамических условий метаморфизма и метасоматоза можно отнести к одним из наиболее актуальных направлений современной петрологии, поскольку эти данные являются основой геодинамических и металлогенических исследований. Корреляция метасоматитов по составу, возрасту, условиям образования, рудной минерализации и геологической позиции имеет большое значение при оценке рудоносности различных структур, особенно таких важных в металлогеническом отношении как зеленока-менные пояса раннего докембрия.

Основные защитаеиые положения.

1. В метаморфических комплексах Карельского геоблока выделяются метасоматические серии, представляющие собой генетически связанные последовательности средне-низкотемпературных метасоматитов, формирующихся на заключительной стадии регионального метаморфизма позднеархейского и раннепротерозойского возраста.

2. По геологическому положению и составу на территории Карельского блока: выделяются следующие метасоматические серии :

{1} серия метасоматитов зеленокаменных поясов (скёли - пропи-литы - березиты) ;

ÍZ) серия метасоматитов зоны сочленения с глубинным Беломорско-Лапландским метаморфическим поясом (хизовариты - пропилиты -березиты - листвениты) ;

{3} серия метасоматитов раннепротерозойских синклинорных прогибов (пропилиты - альбититы - березиты) ;

{4} серия метасоматитов зоны сочленения с малоглубинным Ладожским метаморфическим поясом (скёли - пропилиты - листвениты).

3. Составы метасоматических серий отражают региональную структурно-метаморфическую зональность Карельского геоблока в поздне-архейское и раннепротерозойское время.

Научная новизна.

1. На территории Карельского геоблока выделены метасоматичесюн серии, представляющие собой устойчиво повторяющиеся ассоциации средне-низкотемпературных метасоматитов, генетически связанные в общей последовательности образования и формирующиеся на заключительных стадиях полнопроявленных тектоно-метаморфических циклов.

2. На основе оригинальных и литературных данных проведено региональное обобщение метасоматитов раннего докембрия Карельского геоблока. Березит-пропилитовые, березит-лиственитовые и другие устойчивые ассоциации метасоматитов (формации, ряды и т.п.) в литературе по Балтийскому щиту отмечались и ранее. Однако они выделялись не в полном объеме (рассматривались либо низко-, либо среднетемпературные фрагменты серий) и не сопоставлялись с мета-соматитами другого возраста и соседних геологических структур.

3. Региональная структурно-метаморфическая зональность Карельского геоблока выделяется как главный фактор, определяющий распределение метасоматических серий по составу в позднеархейское и раннепротерозойское время. Сходство выделенных метасоматических серий определяется однотипной температурно-кислотной эволюцией, г различия обусловлены режимом давления и активностью подвижных ког понентов.

4. Для определения Р-Т параметров низкотемпературного метаморфизма и метасоматоза разработан оригинальный хлорит-биотит-муско-витовый термобарометр, согласованный с используемыми в работе пег рогенетической схемой метаморфических фаций и гранат-биотитовым геотермобарометром (Термо- и барометрия ..., 1977; Фации метаморфизма ..., 1990). Полученные результаты позволили впервые определить или уточнить термодинамический режим низкотемпературных процессов в изучавшихся структурах Карельского геоблока.

Фактический материал. В работе использовались материалы полевых исследований автора 1985-1993 гг. в районах Хаутаваарской, Уросо-зерской, Каменноозерской, Тунгудской, Семченской, КукасозерскоЙ зеленокаменных структур позднего архея и Онежского, Куолаярвинс-кого и Лехтинского раннепротерозойских прогибов. Полученные ре-

зультаты основываются на геологических и петрографических наблюдениях, данных микроструктурного, парагенетического и фациального анализа, а также термобарометрии и термобарогеохиши. Изучено более 2000 прозрачных, полированных и прозрачно-полированных шлифов, использовались результаты более 1000 микрозондовнх анализов минералов (в том числе около 300 оригинальных анализов).

Практическая значимость. Установленные основные закономерности образования метасоматитов Карелии могут быть использованы при метал-логенических и геодинамических исследованиях, а также при картировании различного масштаба. Полученные новые даннне по термодинамическому режиму метаморфизма и гетерогенному строению Карельского геоблока являются вкладом в изучение проблемы эволюции эндогенных процессов юго-восточной части Балтийского щита. Широкое применение может иметь разработанный хлорит-биотит-мусковитовый геотермобаро-метр, позволяющий оценить условия метаморфизма и метасоматоза при средних и низких значениях температуры и давления.

Апробация и внедрение. Результаты исследований по теме диссертации докладывались на II1-У и VII конференциях молодых ученых памяти К.О.Кратца (1987-1989, 1993 гг.), на VI всесоюзной конференции "Метасоматизм и рудообразование" (Ленинград, 1987), на сессии-семинаре памяти Д.С.Коржинского (Москва, ИГЕМ, 1990), на всесоюзном совещании "Эволюция докембрийской литосферы" (Ленинград, 1991), на сессии ВМО памяти Ю.В.Казицина и Ю.А.Черепанова (С.-Петербург, 1995). Результаты работы используются при создании Карты региональных метасоматитов Карелии масштаба 1:1 ООО ООО по теме, утвержденной Роскомнедра и СЗРГЦ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы (164 наименования) общим объемом 145 машинописных страниц, содержит 129 рисунков и 33 таблицы.

Автор выражает признательность А.С.Воинову, Д.В.Доливо-Добро-вольскому, Г.М.Друговой, Г.Г.Дук, В.В.Жданову, Ю.М.Соколову, С.И.Турченко и Т.П.Щегловой за обсуждение отдельных вопросов и ряд ценных замечаний.

- б -

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Глава 1. Основные черты геологического строения Карельского геоблока.

Рассматриваемый регион представляет собой позднеархейскую гранит-зеленокаменную область, сочленягацуюся на северо-востоке с Беломорско-Лапландским метаморфическим поясом. На юго-западе Карельский блок срезается Ладожским (Свекофеннским) метаморфическим поясом (Докембрийская геология ..., 1988). Б геологическом строении региона выделяются ранне архейский комплекс основания с возрас том около 3.3-3.5 млрд.лет, позднеархейские зеленокаменные пояса (3.0-2.8 млрд.лет) и раннепротерозойские синклинорнне прогибы (2.4-2.2 млрд.лет). В них проявлены разновозрастные деформационные, магматические, метаморфические и метасоматические процессы, объединяемые соответственно в беломорский (саамский, около 3.1 млрд.лет), ребольский (2.7-2.9 млрд.лет), селецкий (2.3-2.4 млрд. лет) и свекофеннский (1.7-1.9 млрд.лет) тектоно-метаморфические циклы (Докембрийская геология ..., 1988). Некоторыми исследователями предлагается более дробное деление метаморфических событий как в позднеархейское время (Котова, 1993), так и в раннем протерозое (Петров, 1995).

Метасоматические породы в супракрустальных комплексах Карельского геоблока пользуются региональным распространением и обнаруживаются практически во всех структурах (Карта минеральных ..., 1991). В литературе описывались метаморфогенные метасоматиты различного состава (Глебовицкий, Бушмин, 1983; Володичев, Кулешевич и др., 1989; и др.), а также автометасоматические пропилиты в основных вулканитах (Рыбаков, 1980) и гранитоидах (Костин, 1989).

В метаморфических комплексах зоны сочленения с Беломорско-Лап лавдским метаморфическим поясом широко распространены основные и кислотные фации хизоваритов (Ои+Ку+йгч^+НЪ), а на остальной част Карельского геоблока - скёли (Ои+АШ+Сот+Сй) и куммингтонит-гра-нат-роговообманковые метасоматиты. В области низкотемпературного метаморфизма преобладают альбит-эпидот-хлоритовые пропилиты, хлорит-карбонатные листвениты и мусковит-кварцевые березиты (Карта минеральных ..., 1991). В гнейсо-гранитных ареалах Карельской гра нит-зеленокаменной области широко распространены кварц-полевоша-товые метасоматиты как позднеархейского, так и раннепротерозойско го возраста (Воинов, Полеховский, 1985).

Глзва 2. Некоторые вопросы методики исследований.

В основе методики исследования находится генетический подход, в соответствии с которым главными факторами региональной корреляции метасоматитов становятся возраст, состав и последовательность образования пород в ходе гидротермального цикла. Сопоставление метасоматических проявлений с этапами эндогенного развития региона проводилось по структурным соотношениям и термодинамическому соответствию с разновозрастными тектоно-метаморфическими циклами.

Под гидротермальным циклом (Жариков, Омельяненко, 1978) понимается процесс образования всех метасоматических пород, сформировавшихся в ходе однократного проявления метасоматоза (т.е. миграции одной порции остывающих минерализованных растворов или флюидов) при сопряженном растворении и переотлозкении компонентов. Тек-тоно-метаморфический цикл (Миллер, 1982; 1988) определяется как закономерная совокупность тектонических, магматических, метаморфических и метасоматических процессов, присущих однократному проявлению регионального метаморфизма. В работе используются петро-генетическая схема фаций В.А.Глебовицкого (1973; Фации метаморфизма ..., 1990), фациальное деление метасоматитов по С.А.Бушмину (1987; 1989).

Для описания естественной последовательности образования генетически связанных метасоматитов различного состава в ходе гидротермального цикла используется понятие "метасоматическая серия". В отличие от терминов "формация" или "естественный ряд фаций" это определение не содержит ограничений по масштабу проявления, минеральному составу или исходному субстрату. Поэтому выделение закономерных сочетаний метасоматических пород, сформированных в ходе единого гидротермального цикла, применимо как к отдельному мета-соматическому телу, так и (в обобщенном виде) к метасоматитам крупных геологических структур в целом (зеленокаменных поясов, складчатых областей и т.п.). Этот подход является наиболее удобным при типизации и региональной корреляции метасоматитов, а также предоставляет дополнительные возможности при их изображении на средне-мелкомасштабных картах.

Для решения поставленных, задач большое значение имело определение Р-Т условий образования метаморфических и метасоматических пород. В условиях сравнительно низких температур (не превышающих условия эпидот-амфиболитовой фации) это затруднено как отсутствием

согласованных методик, так и широко проявленными неравновесными соотношениями минералов в ассоциациях.

При обработке большого числа анализов хлоритов, биотитов и мусковитов, как характерных минералов низкотемпературных пород, были выявлены основные закономерности изменения их состава в различных условиях. Для этих минералов с ростом Р-Т параметров образования обнаруживается отчетливое увеличение глиноземистости, для слюд - глиноземистости и натровости. С учетом магнезиальное™ и соотношения алюминия в разных координациях полученные данные позволяют установить возможность количественной оценки Р-Т параметра метаморфизма и метасоматоза для хлоритсодержащих парагенезисов. При калибровке диаграмм было использовано 140 образцов из оригинальных материалов и литературных данных по различным геологическим комплексам мира. В основу калибровки были положены используемые в работе схема метаморфических фаций и согласованный с ней гранат-биотитовый термобарометр (Терло- и барометрия ..., 1977).

Составленные диаграммы и выделенные коэффициенты глиноземистости хлоритов и слюд позволяют определить Р-Т параметры метаморфизма и метасоматоза в широком диапазоне геологических условий. Для определения необходимо расчитать по анализам формульные единицы состава равновесных хлорита (на 28 зарядов в формуле) и слюд (на 22 заряда) и вычислить коэффициенты глиноземистости по приведенным формулам (рис.1). Значения температуры и давления определяются по пересечению изолиний ^ на диаграммах.

Глава 3. Метаморфические и метасоматические породы Карельского геоблока.

В главе 3 приведен основной фактический материал по изучавшимся районам. Часть исследований проводилась в зеленокаменных структурах, представляющих собой сложнопостроенные полиметаморфические комплексы, в которых разделение разновозрастных парагенезисов затруднено (Кукасозерская, Каменноозерская, Тунгудская и др.). В других районах практически проявлен только один метаморфизм (позднеархейский в Хаутаваарской и Уросозерской, раннепроте-розойский в Онежской и Куолаярвинской структурах).

Основное внимание в работе уделялось изучению метаморфических и метасоматических пород позднеархейских зеленокаменных поясов. Однако в связи с необходимостью расчленения разновозрастных обра-

зований в полиметаморфических комплексах рассматривались также более молодые и более древние метаморфические и метасоматичес-кие породы.

Во всех изучавшихся геологических структурах устанавливаются метасоматические породы, условия образования которых примерно соответствуют условиям метаморфизма. Метасоматиты проявлены локально, однако в целом имеют региональное распространение вдоль крупных тектонических структур, контролировавших пути миграции флюидов. Строение метасоматических тел и соотношения метасоматитов в последовательности их образования изучались на 12 опорных участках с составлением схем геологического строения и корреляции эндогенных процессов, опробованием и детальным петрографическим описанием с целью корректного выделения серий метасоматических фаций, характерных для каждой из изучавшихся структур. На основе этих данных анализировались опубликованные и фондовые материалы.

Вулканогенно-осадочные породы Хэутаваарской зеленокаменной структуры испытали зональный метаморфизм позднеархейского текто-но-метаморфического цикла в условиях от зеленосланцевой до амфи-болитовой фаций фациальной серии А2_3- Р-Т параметры метаморфизма оцениваются в 470-600°С и 1.5-3.5 кбар. Для ребольского метаморфизма выделяются два этапа, достигающие условий амфиболитовой фации. Все изученные метасоматиты связаны со вторым из них.

На малых колчеданных месторождениях северной части Хаутаваар ской структуры (Мулдусельга, Южный рудник, Пиритовая жила) было обнаружено, что сульфидные руды являются составной частью метасо-матической зональности. С ней согласуется рудная зональность (пирит - пирит+пирротин - пирротин), обусловленная возрастающим дефицитом серы по мере удаления от углеродистых сланцев. По-видимо-. му, они являлись не только основным источником рудного вещества, но и причиной высоковосстановительных условий, способствовавших рудоотложению. В массивных рудах сохраняется большое количество реликтов углеродистых сланцев и ранних кислотных фаций, включая гранат-кварцевые и мономинеральные андалузитовые породы. На ору-денение наложены амфиболовые и эпидотовые метасоматиты, а также зоны интенсивной мусковитизации.

В каждой из зон позднеархейского метаморфизма проявлены соответствующие по температуре метасоматические фации. По совокупности отдельных проявлений выделяется обобщенная последовательность

образования метасоматитов, характерная для регрессивной стадии ребольского метаморфизма Хаутаваарской структуры в целом: гранат-кварцевая и кордиерит-андалузит-кварцевая фации —> куммингтонит-гранат-роговообманковая фация —> эпидот-хлоритовые пропилиты —> мусковит-кварцевые березиты. Среднетемпературные фации по данным термобарометрии формировались в условиях 500-580°С и 2.5-3.0 кбар, низкотемпературные - 440-500°С и 1-2 кбар. Сульфидное оруденение (З.гп.Аи.Ай.Аэ.Си) тяготеет к основным фациям метасоматитов (как I среднетемпе'ратурных, так и в низкотемпературных условиях) и обычнс относится к наложенному типу.

Раннепротерозойские метаморфические процессы в районе Хаутаваарской структуры проявлены только в ее южной части вблизи зоны сочленения с Ладожским метаморфическим поясом и сопровождаются метасоматитами пропилит-лиственитового состава.

В породах Уросозерской зеленокаменной структуры, метаморфизо-ванных в условиях фации куммингтонитовых амфиболитов позднеархей-ского метаморфизма (Т 550-б00°С, Р 3-3.5 кбар), выделяется серия метасоматитов с постепенными переходами от типичных среднетемпе-ратурных фаций к низкотемпературным пропилитам и березитам. В ее состав входят образования ранней кислотной (гранат-кварцеЕая фация), основной (куммингтонит-гранат-роговообманковая, эпидот-актинолитовая и эпидот-хлоритовая фации) и поздней кислотной (хло-рит-мусковитовые и мусковит-кварцевые березиты) стадий гидротермального цикла.

В связи со сложными тектоническими условиями во время метасоматоза широким распространением пользуются полосчатые породы, текстура которых обусловлена чередованием гранат-кварцевых и гранат-куммингтонитовых полос мощностью 5-25 см. При микроструктурном анализе было обнаружено, что оптическая ориентировка кварца и амфиболов из этих пород имеет очень простые узоры и строго ориентирована вдоль шарниров мелких складок, синхронных с метасоматозом. Это характерно для метасоматитов, поскольку при неоднократной складчатости в метаморфических породах обычно сохраняется нескольк генераций ориентировок. Аналогичные примеры наблюдались и в других изученных структурах.

Условия среднетемпературного метасоматоза оцениваются в 530-580°С при давлении 2-3 кбар, а для низкотемпературных фаций - 470-530°С и 1.5-2 кбар. Среди гнейсо-гранитов долопийского фундамента

вблизи восточного фланга Уросозерской структуры обнаружены гранат-биотитовые гнейсы и ассоциирующие с ними гранат-плагиоклазовые ме- ' тасоматиты, содержащие силлиманит и кордиерит. Р-Т условия метаморфизма и метасоматоза этих пород по термодинамическим расчетам составляют 690-710°С и 7-8 кбар.

В Тунгудской зеленокаменной структуре проявлен как позднеар-хейский, так и раннепротерозойский метаморфизм в сходных температурных условиях (зеленосланцевая и начало эпидот-амфиболитовой фаций). Разновозрастные метасоматиты удалось разделить в районе оз. Нигалма, где локализация позднеархейских пропилитов и березитов контролировалась более древними (субмеридиональными) зонами рас-сланцевания, тогда как значительно более мощные тела молодых мета-соматитов, развивающиеся и по раннепротерозойским породам, имеют северо-западное простирание. Протерозойские метасоматиты образуют устойчивую ассоциацию пропилитов и альбититов, нередко включающую березиты, а также существенно хлоритоидные и карбонатные фации (Богачев и др.,1985).

По данным термобарометрии позднеархейские метаморфические и метасоматические породы образовались в условиях андалузитового типа метаморфизма (430-480°С, 1.5-2 кбар), а раннепротерозойские -при более высоких давлениях (440-500°С, 3.5-4 кбар).

В Кукасозерской структуре, которая также представляет собой полиметаморфический комплекс, условия ребольского и свекофеннско-го метаморфизма практически одинаковы (фация альмандиновых амфиболитов фациальной серии Б^, 550-590°С, 5-7 кбар), вследствие чего древние парагенезисы ранее считались затушеванными более молодым метаморфизмом. В ходе детального картирования детальных участков метаморфические и метасоматические парагенезисы различного возраста удалось разделить по геологическим соотношениям. На восточном берегу оз.Кукас автором было обнаружено несогласное залегание кварцитов и амфиболовых сланцев сумийско-сариолийского возраста (основание нижнепротерозойского разреза) на фуксит-кианит-гранатовых и жедрит-гранат-роговообманковых метасоматитах, замещавших амфиболовые сланцы и гранатовые амфиболиты верхнего архея. Р-Т параметры метасоматоза выше, чем для метаморфизма вышележащих эпидотовых амфиболитов. Кварциты иногда содержат прослои с обломочным гранатом и кианитом, а также гальку с•ярко-зеленым фукси-том из метасоматитов.

Свекофеннские метасоматиты при амфиболитовом метаморфизме слагают многочисленные линейные и линзовидные тела гранат-ставролит- ' амфиболового состава в мраморах и амфиболитах людиковия, в области эпидот-амфиболитового метаморфизма сменяющиеся эпидотовыми и акти-нолитовыми пропилитами.

Метаморфическая зональность Кукасозерской структуры значительно искажена поздними тектоническими нарушениями. Нередко метаморфизм смежных блоков оказывается весьма различным. Например, в средней части оз.Кукас ятулийские песчаники и основные вулканиты метаморфизованы в условиях не выше эпидот-амфиболитовой фации, а сближенные с ними более молодые (людаковийские) и более древние . (сумийско-сариолийские) сланцы - в условиях амфиболитовой фации. В связи с этим о метаморфической зональности можно судить только в пределах каждой из тектонических пластин, слагающих структуру в целом.

Полученные результаты позволяют в Кукасозерской структуре выделить позднеархейские и раннепротерозойские метасоматические породы, по условиям формирования отвечающие регрессивной стадии ре-больского и свекофеннского тектоно-метаморфических циклов и маркирующие характерные для них структурные направления (соответственно субмеридиональное и субширотно - северо-западное). В обоих случаях метасоматические образования представляют собой достаточно распространенные породы, образующие мощные и протяженные тела.

Сходство условий метаморфизма в позднеархейское и раннепроте-розойское время должно было бы привести к образованию сходных ме-тасоматитов, однако они обладают целым рядом отличий, свидетельствующих о различной геологической обстановке их локализации.

1. Главной петрохимической особенностью лопийских метасоматитов является накопление Б1, А1 и К при выносе натрия и основных компонентов в периферические части тел. Это характерно для процессов повышенной кислотности, приводящих к формированию метасоматитов кианит-кварцевой и мусковит-кварцевой фаций. Среди свекофеннских метасоматитов наиболее широко распространены основные породы, почти не содержащие кварц.

2. Симметричная зональность позднеархейских метасоматических тел и почти полное отсутствие реликтов исходного субстрата указывают на тектонически спокойные условия метасоматоза. Свекофеннский метасоматоз сопрововдается интенсивной изоклинальной складчатое-

тью, метасоматическая зональность часто тектонически "затушевана", сохраняются многочисленные реликты субстрата и ярко выражены коррозионные соотношения минералов.

3. Позднеархейские метасоматиты формировались примерно при том же температурном градиенте, что и метаморфические породы, а для свексфеннских метасоматитов обнаруживается резкий спад давления, фиксируемый по появлению в парагенезисах куммингтонита (Московчен-ко, Турченко, 1975). В связи с этим наиболее вероятно, что киани-товый тип метаморфизма Кукасозерской структуры в позднеархейское время (в отличие от андалузитового метаморфизма большей части Карельской гранит-зеленокаменной области) был связан с надвиговыми деформациями со стороны беломорского комплекса. Декомпрессия во время регрессивной стадии свекофеннского метаморфизма, возможно, связана с надвигообразованием и в раннем протерозое, но уже при аллохтонном залегании этой тектонической пластины.

В Кзменноозерской зеленокаменной структуре (Сумозерско-Кено-зерский зеленокаменный пояс) состав метасоматитов отличается от позднеархейских метасоматических пород остальной части Карельской гранит-зеленокаменной области широким распространением карбонат-мусковитоьых березитов и тальк-карбонатных лиственитов. Повышенная углекислотность и калиевость являются характерной особенностью метасоматитов на северо-восточной окраине геоблока.

На остальной части Карельской гранит-зеленокаменной области по данным термобарометрии и составам минералов метаморфических и метасоматических пород в позднеархейское время преобладал метаморфизм андалузитового тша (фациальная серия А2_д) в условиях от зеленосланцевой до амфиболитовой фаций. Характерная для зеленока-менных структур метасоматическая серия представлена скёлями, про-пилитами и березитами.

Режим давлений раннепротерозойского метаморфизма Центральной Карелии по имеющимся данным также относится к андалузитовому типу (преимущественно зеленосланцевая фация фациальной серии к^) с узкими вытянутыми зонами повышенных давлений. По литературным данным и оригинальным материалам типичную для свекофеннскю: метасоматитов серию составляют пропилиты - березиты - альбититы. Наиболее низкотемпературные члены данной последовательности представлены карбо-натно-слюдистыми и альбит-карбонатными метасоматитами Онежской структуры.

По-видимому, почти все известные к настоящему времени проявления метасоматоза на территории Карельского геоблока относятся к наиболее полно проявленным тектоно-метаморфические циклам позд-неребольского и свекофеннского возраста.

Глава 4. Метасоматические серии Карельского геоблока.

В главе рассмотрены основные закономерности изменения состава, условий образования и рудоносности метасоматических пород Карельского геоблока. По данным термобарометрии Р-Т параметры образования метасоматитов соответствуют условиям регрессивной стадии метаморфизма и согласуются с последовательностью образования этих пород, выделенной по геологическим и петрографическим наблюдениям.

Анализ изменения условий метасоматоза показывает, что общая последовательность образования фаций отвечает разным щелочно-кис-лотным стадиям гидротермального цикла (рис.2), начиная с раннего кислотного выщелачивания, основного (щелочного) метасоматоза, поздней кислотной стадии и поздней основной (щелочной) стадии. В соответствии с этим изменяется химическая направленность метасоматоза и происходит смена метасоматических колонок. Для каждой из исследованных геологических структур составлены последовательности метасоматических колонок и переходные для них минеральные реакции, которые фиксируют изменение условий минералообразования.

Ранние фации метасоматитов образовывались преимущественно в среднетемпературных условиях, поздние - в низкотемпературных. Совокупность данных для каждой из геологических структур позволяет выделить типичную для нее последовательность фаций. Их состав и рудоносность показаны в таблице.

Однотипной температурно-кислотной эволюцией условий обусловлено сходство метасоматитов всех изучавшихся районов. Различия в составе конкретных метасоматических серий, по-видимому, вызваны как режимом давлений при региональном метаморфизме, так и различным составом флюидов, который отражается прежде всего в активностях щелочей и углекислоты. В позднеархейских и раннепротерозойс-ких супракрустальных комплексах Карельского геоблока можно выделить четыре метасоматические серии, различающихся по составу, геологической позиции, рудоносности и условиям метаморфизма, с которым они связаны.

Таблица.

Минеральный состав и рудоносность метасоматических серий Карельского геоблока.

Метасоматические серии Фации метасоматитов по стадиям гидротермального цикла и температуре

Ранняя кислотная стадия Ранняя основная стадия Поздние кислотная и основная стадии

Среднетемпературные фации Низкотемпературные фации

{1} Скёли--пропилиты - березиты Согй-Апй-Ои Сг-Ои Сг-Сиш Б, Аи, Ре (гп,РЪ,Ыо,Аз) Ер-СЫ. Ер-Асt йп, Си (РЪ, Ni.Co.Au) Ми -Ои СагЪ-Ми Б (Си, Аи)

(2) Хизо-вариты -ггропилиты-березиты -листвениты Йг-Ку-Ои Сй-СгМЗи Ыи-Ои кианит (Си, Б) Б'^Сг'-Сс! Ас1;-Ер гранат,корунд (Си, Б, Аи) Ер-СК1 Ас1;-Ер СЫ-СагЬ Та-СагЬ СагЪ-Ыи Ои-СагЬ Au.Nl(Си,гп, Со,Б,асбест)

(3) Про-пилиты --альбититы - березиты - эг-сг-нь Aot-Ep Ои-АЬ . Ер-СЫ СШ-АЪ СМ-СЫ. Си, Аи, гп (РЬ) Ми-Ои СагЬ-АЬ СагЬ-Ми и,AUjV.Pt,Си Рй, асбест (Аё.Бе.Со.Ы)

{4} Скёли-- пропили-ты - листвениты - Сг-Брв Сит-Сг-НЬ Ер-гаа СагЬ-СЫ. Ои-СагЬ СагЬ-<Зи Аи (РЬ, Ъа.)

Кварц-полевошпатовые метасоматиты 1Л-0и Ог-0и Р1-Ы1 0и-?1 и, Мо (ТК, 2 Ои-АЪ 1г, ИЪ, Бп) -

Примечания. Прочерк обозначает отсутствие данных. Рудная специализация указана для месторождений и рудопроявлений, в скобках -для проявлений и пунктов минерализации.

Рис.1. Диаграммы Р-Т - для хлоритов (а), биотитов (б) и мусковитов (в). Слюды - только из хлоритсодержащих парагенезисов, содержащих не более 10-15 % карбонатов. Расчет коэффициентов проводится по следующим формулам (все содержания элементов в формульных единицах).

К^ А1 - (1.5 (Х^ 0.5) )2 + 0.5 Х^- 0.5 (А^ / А!^- 1)

= А1 + 0.2 (( (А11у- 1) / А!^)0"5- 1 ) + 0.1 Х^5 ^ = 0.5 (1 - А1/3)0-5 + Х^5 + 0.1 (А!^ / (А1у1-1) - 1)

Рис.2. Схема температурно-кислотной эволюции условий метасоматоза в супракрустальных метаморфических комплексах Карельского геоблока. Пунктиром показано значение рН нейтральной точки воды. Гидротермальной цикл включает образования ранней кислотной (I), ранней основной (щелочной) (II), поздней кислотной (III) и поздней основной (щелочной) (Г7) стадий метасоматоза, происходящих на фоне снижения температуры.

{1). СЕРИЯ СКЕЖ - ПРОПШШТЫ - БЕРЕЗМТЫ Метасоматическая серия {1} характерна для зеленокаменных поя-;ов с типичным для них метаморфизмом андалузитового типа и распро-:транена в позднем архее на большей части территории Карельской Тзанит-зеленокаменной области. В подчиненных количествах проявлены транат-жедрит-кордиеритовые, хлорит-альбитовые и хлорит-карбонат-ше метасоматиты. Состав парагенезисов характерен для- условий умеренной активности щелочей и углекислоты.

{2>. СЕРИЯ ХИЗОВАРИТЫ - ПРОПШШТЫ - БЕРЕЗИТЫ - ЛИСТВЕНИТЫ Территория, на которой распространены метасоматиты такого состава, включает область кианитового метаморфизма в породах Карель-зкого геоблока, примыкающую к Беломорско-Лапландскому поясу, - Па-зандовско-Тикшеозерский зеленокаменный пояс и раннепротерозойские структуры от оз.Кукас до Ветреного пояса.

Режим высоких давлений в наибольшей степени обусловил своеобразие метасоматических фаций этого района. Со сходными условиями тозднеархейского и раннепротерозойского метаморфизма в этом районе звязано формирование метасоматитов близкого состава и в лопийское, I в свекофеннское время. Характерной чертой этих образований явля-5тся высокая калиевость и углекислотность.

Позднеархейские метасоматиты состава, переходного между серия-га (1) и (2), широко проявлены в области, примыкающей с юго-восто-са к Беломорскому поясу (Сумозерско-Кенозерский и Южно-Выгозерский зеленокаменные пояса). Лопийский метаморфизм в этом районе протесал в условиях низких давлений (по находкам андалузита на территории Архангельской области и данным термобарометрии). Поэтому наи-5олее вероятные среднетемпературные члены данной последовательнос-:и фаций (по данным Б.В.Петрова) - куммингтонит-жедрит-гранатовые 1етасоматиты на южном фланге Сумозерско-Кенозерского зеленокамен-юго пояса (Карта минеральных ..., 1991).

(3). СЕРИЯ ПРОПШШТЫ - АЛЬБИГИТЫ - БЕРЕЗИТЫ Раннепротерозойские метасоматиты данного состава сменяют серию :2) юго-западнее, на удалении от Беломорского пояса. Эти породы гарнируют крупные зоны складчато-разрывных нарушений северо-запад-юго простирания и преимущественно распространены в раннепротеро- -юйских синклинорных прогибах. Главной особенностью этих метасома-"итов является повышенная активность натрия. Метаморфизм этого

района характеризуется преобладанием условий низких давлений с узкими локальными зонами повышенных давлений. В последних это проявляется в формировании более ярко выраженных березитов и листвени-тов, что придает большое сходство с составом метасоматической серии {2}, типичной для кианитового типа метаморфизма.

Протяженные зоны локализации данных метасоматитов прослеживаются на сотни километров, в целом простираясь от Куолаярвинской структуры до Онежского озера. К самой низкотемпературной части этой серии относятся альбит-карбонатные и карбонатно-слюдистые метасоматиты (Румянцева, 1984; Савицкий и др., 1990; и др.), среди которых преобладают березиты со специфическими светлыми слюдами и необычной геохимической специализацией (и, Аи, Ь1, V, Бе, Сг, Р1;, М, Си). В подчиненных количествах в составе серии принимают участие хлоритоидные и турмалиновые метасоматиты.

Среднетемпературные члены этой метасоматической серии устанавливаются в Западной Карелии (кианит-гранат-жедритовые, ставролит-гранат-роговообманковые, рибекит-альбитовые и другие породы) и в Восточной Финляндии (биотит-кордиерит-кианит-кварцевые метасоматиты в южной части зеленокаменного пояса Кухмо, Восточная Финляндия, сообщение Д.В.Доливо-Добровольского), локализованные в секущих зонах северо-западного простирания.

{4}. СЕРИЯ СКЕЛИ - ПРОПИЛИТЫ - ЖСТВЕНИТЫ Данные свекофеннские метасоматиты проявлены в южной части Карельского блока, примыкающей к Ладожскому поясу. Для этой серии типичны повышенная углекислотность и низкая активность щелочей. Среднетемпературные члены серии известны только в северном Прила-дожье, низкотемпературные встречаются севернее - в Хаутаваарской, Ялонваарской и Туломозерской структурах.

Серии {1} и (2) проявлены в позднем архее, {2), (3) и (4) -в раннем протерозое. Кроме того, в гнейсо-гранигных ареалах формировались кварц-полевошпатовые метасоматиты, которые включают все нерасчлененные и в целом однообразные по составу среднетемпературные образования, сложенные в различной пропорции микроклином, олигоклазом (альбитом) и кварцем. Известны такие породы как позд-неархейского, так и раннепротерозойского возраста (Воинов, Поле-ховский,1985). Эти образования являются аналогом других серий метасоматитов по однородному гнейсо-гранитному субстрату.

Необходимо отметить, что выделенные выше четыре метасомати-¡еские серии отражают состав раннедокембрийских метасоматитов в яасштабе Карельского геоблока в целом. Серки обладают постепешш-ш переходами и возрастными различиями (особенно для серии (2)), I при более детальном рассмотрении метасоматиты каждого из зеле-юкаменных поясов и даже отдельных структур будут несколько отли-¡аться.

При процессах метасоматоза достигается очень значительная сте-тень перераспределения рудных компонентов, что определяет высокую ютенциальную рудоносность метасоматических образований. В настоя-цее время известны связанке с поздневрхейскпми метасоматитами ру-цопроявления и месторождения золота, колчеданных и колчеданно-по-яиметаллических руд, а также минерального и коллекционного сырья (гранат, кианит, корунд, тальк, асбест и др.), с раннепротерозой-зкими - золота, меди, полиметаллов, редких и радиоактивных элементов (Коровкин, Турылева, 1991). Положение оруденения в составе зерий показано в таблице.

Поскольку в различных фациях накопление или деконцентрация разных компонентов значительно отличаются, можно предполагать су-дественную зависимость рудоносности не только от состава отдельной фации или субстрата, но и от общего состава метасоматических зерий. Чем контрастнее выражены процессы предварительного рассеяния рудных компонентов и их последующего накопления, тем эффективнее может быть проявлено рудообразование (Плющев, Шатов, 1985).

Например, на территории Карелии выделяется четыре типа альби-гитов, относящиеся к различным сериям, из которых только один является рудоносным (в сочетании с березитами и лиственитами, что соответствует примерам по другим регионам, описанным в литературе (Казанский и др., 1974)). В Хаутаваарской зеленокаменной структуре сочетание позднеархейских фаций (скёли - пропилиты - березиты) 5лагоприятно для образования богатых колчеданных руд, а в ранне-тротерозойских пропилит-лиственитовых метасоматитах наблюдается лишь рассеяная сульфидная минерализация.

Распределение метасоматитов по составу серий в региональной метаморфической зональности Карельского геоблока в позднеархей-зкое время, по-видимому, сравнительно однородно. В западном направлении возрастает температура и увеличивается роль щелочных фа-дий. Существенные различия появляются только в структурах, примы-.

калцих к Беломорскому поясу, где был проявлен метаморфизм повышенных давлений (метасоматиты серии {1) сменяются на серию (2)).

Кроме того с востока на запад по направлению к центральной части гранит-зеленокаменной области (Гимольско-Костомукшский пояс) сравнительно однородный метаморфизм меняется на резко зональный и увеличиваются Р-Т параметры метаморфизма. В этом же направлении преимущественно линейная тектоника сменяется на глыбово-купольную, в разрезе супракрустальных комплексов последовательно увеличивается содержание осадочных пород по сравнению с вулканитами, снижается контрастность составов вулканических серий при уменьшении роли коматиитов и риолитов (Зеленокаменные пояса ..., 1987; Кома-тииты и высокомагнезиальные ..., 1988). По геохронологическим датировкам для западной части геоблока отмечается запаздывание времени вулканизма и метаморфизма (Глебовицкий, 1993). Перечисленные особенности характерны для последовательного увеличения мощности коры, на которой формируются супракрустальные комплексы (зеленокаменные пояса "рифтовой" и "платформенной" фаз (Гровс.Батт, 1984)).

В раннем протерозое зональное строение Карельского геоблока и распределение метасоматитов существенно отличаются от архейской зональности. С северо-востока на юго-запад выделяются следующие области (зоны).

1. Северо-восточная часть: зона сочленения с глубинным Беломорско-Лапландским метаморфическим поясом, кианитовый метаморфизм, преобладание линейной складчатости, вулканогенный сумий-сариолий, коматииты в сумии и людиковии; метасоматиты повышенной калиевости и углекислотности, метасоматическая серия £2).

2. Центральная область: метаморфизм андалузитового типа с узкими линейными зонами повышенных давлений, в сумии-сариолии - грубооб-ломочные осадки, коматиитовые базальты в людиковии, в структурных формах сочетание широких пологих и узких линейных складок; метасоматиты повышенной натровости серии (З).

3. Юго-западная часть: в зоне сочленения с малоглубинным Ладожским метаморфическим поясом зеленосланцевый и пренит-пумпеллиитовый метаморфизм низких давлений; метасоматиты с низким содержанием щелочей и повышенной углекислотностыо серии Ш.

Следовательно, в раннем протерозое также намечается переход от "рифтовой" фазы к "плаформенной", но уже при изначальном преобладании "платформенных" черт. Р-Т параметры метаморфизма снижа-

ются в южном направлении с увеличением температурного градиента (т.е. с уменьшением глубинности). В целом можно заключить, что калиевость метасоматитов коррелируется с повышенными давлениями при метаморфизме, а листвениты связаны с крупными (возможно, покровно-надвиговыми) тектоническими зонами.

Таким образом, фациальный состав рассмотренных метасоматичес-ких серий отражает геологическую обстановку их локализации, прежде всего - региональную структурно-метаморфическую зональность Карельского геоблока в позднеархейское и раннепротерозойское время.

Список работ по теме диссертации.

1. Некоторые типы метасоматитов Онежского блока и условия их локализации. - Деп.ВИНИТИ от 18 июля.1986 года, N 4507-86. 12 с. (совместно с 0.А.Воиновой)

2. Эволюция щелочно-кислотного режима минералообразования и состава флюидов рудоносных метасоматитов Центральной Карелии. - Тезисы докл.VI Всесоюзн.конф. "Метасоматизм и рудообразование", Л., 1987, т.1, с.69-70 (совместно с О.А.Воиновой и Л.М.Саморуковой).

3. Метасоматиты зеленокаменных поясов Карельской гранит-зеленока-менной области. - В кн.: Метасоматические процессы в докембрийских толщах. - Л., 1991, с.145-178 (совместно с С.А.Бушминым и Л.В.Ку-лешевич).

4. Эволюция условий образования метасоматитов Карелии в зонах с различным геодинамическим режимом. - Эволюция докембрийской литосферы (тезисы докладов). Л., 1991, с.159-160 (совместно с О.А.Воиновой).

5. Термобарометрия метаморфических и метасоматических пород зеленокаменных комплексов Карелии. - Тез. 7 конф. памяти К.О.Кратца, Апатиты, 1993, с.23-24.

6. Эволюция метаморфических и метасоматических процессов Кукас-озерской структуры. - Тез. 7 конф. памяти К.О.Кратца, Апатиты, 1993, с.25-27 (совместно с О.А.Воиновой).

7. Astafjev B.Yu., Sokolov Yu.M. Chlorites as Indicator of regional metamorphism and metasomatism processes for low-temperature metamorphic mineral deposits. - Precambrian of Europe (Abstr. 9 Maegs), 1995, p.5. ;

Подписано к печати 21.12.95 Заказ 466 Тираж 100 Объем 1,25 п.л. ЦОП СПГУ

199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова,6.