Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Метасоматиты Тикшеозерского зеленокаменного пояса

ВАК РФ 25.00.04, Петрология, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Метасоматиты Тикшеозерского зеленокаменного пояса"

На правах рукописи

ПРОСКУРИН Георгий Юрьевич

МЕТАСОМАТИТЫ ТИКШЕОЗЕРСКОГО ЗЕЛЕНОКАМЕННОГО ПОЯСА

Специальность 25.00.04 - петрология, вулканология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

1 и А||Р 2314

Санкт-Петербург 2014

005546890

УДК 552.4:553.22(470.22)

На правах рукописи

ПРОСКУРИН Георгий Юрьевич

МЕТАСОМАТИТЫ ТИКШЕОЗЕРСКОГО ЗЕЛЕНОКАМЕННОГО ПОЯСА

Специальность 25.00.04 - петрология, вулканология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург 2014

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А. П. Карпинского» (ФГУП «ВСЕГЕИ»), г. Санкт-Петербург.

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор геол.-минер. наук, главный научный сотрудник ВСЕГЕИ Петров Борис Владимирович

кандидат геол.-минер. наук, ведущий научный сотрудник ВСЕГЕИ Воинова Ольга Александровна

доктор геол.-минер. наук, зам. генерального директора ИГГ РАН по науке Балтыбаев Шаукет Канмович

кандидат геол.-минер. наук, доцент СПб ГУ Полеховский Юрий Степанович

Санкт-Петербургское государственное геологическое унитарное предприятие «Специализированная фирма «Минерал» (ГГУП СФ «Минерал»)

Защита диссертации состоится 6 мая 2014 г. в 15.00 на заседании диссертационного совета Д 216.001.01 при Всероссийском научно-исследовательском геологическом институте им. А. П. Карпинского (ФГУП «ВСЕГЕИ») по адресу: 199106, Санкт-Петербург, Средний пр., 74, в зале Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться во Всероссийской геологической библиотеке при ФГУП «ВСЕГЕИ» (г. Санкт-Петербург, Средний пр., 74).

Автореферат разослан « &( » О-п^/й^-у 2014 г.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, прошу направлять по адресу: 199106, Санкт-Петербург, Средний пр., 74, ВСЕГЕИ, диссертационный совет Д 216.001.01, ученому секретарю P. JL Бродской, а также по e-mail: Rimma_Brodskaya@vsegei.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор геол.-минер. наук

< P. JI. Бродская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Данная работа посвящена изучению метаморфических и метасомати-ческих пород в Тикшеозерском зеленокаменном поясе (Северная Карелия, Балтийский щит). В этом районе широко развиты среднетемпературные метаморфические и метасоматические образования, исследование которых позволяет определить общую последовательность эндогенных процессов данного региона.

Актуальность темы. Тикшеозерский зеленокаменный пояс (ЗКП) имеет сложное строение, обусловленное длительной историей развития и неоднократно проявленным региональным метаморфизмом. Метаморфизм сопровождают метасоматические образования, которые распространены на значительной площади региона. В последнее время проблема изучения метасоматитов в этом регионе стала особо актуальной в связи с определением особенностей геологического развития данного региона, а также присутствием в метасоматитах разнообразных полезных ископаемых, в том числе благороднометалльной минерализации и неметаллических полезных ископаемых (кианит, гранат). Для изучения были выбраны Хизоварская и Винченская структуры, в пределах которых установлены многочисленные проявления метасоматических пород.

Изучению этих структур и метасоматоза в Тикшеозерском ЗКП посвящены работы П. Я. Азимова, Б. Ю. Астафьева, А. М. Ахмедова, С. А. Бушмина, А. С. Воинова, О. А. Воиновой, О. И. Володичева, В. А. Глебовицкого, Л. В. Кулешевич, Н. И. Московченко, С. И. Турченко, В. Н. Кожевникова, М. А. Корсаковой, Б. В. Петрова, Н. А. Румянцевой и многих других исследователей.

Цель работы: Изучение состава и условий образования, а также региональная корреляция метасоматитов, выделяющихся в районах исследования в пределах Тикшеозерского зеленокаменного пояса, и определение их геохимической специализации.

Основные задачи исследования: 1) описание и выделение петрографических разновидностей метасоматитов и пород субстрата; 2) выделение фаций метасоматитов и этапов их формирования; 3) определение структурного положения метасоматитов; 4) определение возраста метасоматитов и их региональная корреляция; 5) определение геохимической специализации метасоматических фаций.

Фактический материал и методы исследования. В основу диссертационной работы положен материал, полученный автором в составе

экспедиций ВСЕГЕИ в 2007-2008 гг. под руководством О. А. Воиновой, Б. Ю. Астафьева и в составе экспедиции ИГГД РАН в 2009 г. под руководством П. Я. Азимова. В ходе них были изучены тела метасоматитов на детальных участках в районе горы Винча, оз. Степанова, гор Хизовара, Шаривара. Фактическим материалом для работы послужило: более 300 прозрачных и прозрачно-полированных шлифов, 100 геохимических и четыре геохронологические пробы. Пробы анализировались в ЦЛ ФГУП «ВСЕГЕИ» атомно-абсорбционным, атомно-эмиссионным с индуктивно-связанной плазмой (1СР АЕБ), рентгено-спектральным флуоресцентным (силикатным), приближенно-количественным спектральным методами, с определением содержаний золота, серебра и платиноидов. Геохронологическое датирование осуществлялось ЕГ-РЬ методом по цирконам (ЗНММР-П).

Научная новизна.

1. В Тикшеозерском ЗКП уточнен возраст процессов метасоматоза и на основании петрографических исследований и локального ЕГ-РЬ датирования по цирконам они объединены в единый хизоварский комплекс регионально проявленных метасоматитов.

2. Уточнен минеральный состав метасоматитов, выделены их фации, определены особенности их геологического положения.

3. Определена геохимическая специализация метасоматитов. Установлена благороднометалльная специализация зон сульфидизации в составе ме-тасоматического комплекса.

Защищаемые положения

1. В составе хизоварского метасоматического комплекса преобладают среднетемпературные метасоматиты, относящиеся к ранним кислотным (гранат-роговообманково-кварцевые, гранат-ставролит-кварцевые, кианит-кварцевые), основным (гранат-роговообманковые, роговообманково-анто-филлитовые, кварц-биотит-гранатовые) и поздним кислотным (слюдисто-кварцевые) фациям.

2. В Тикшеозерском ЗКП зоны распространения метасоматитов хизоварского метасоматического комплекса локализованы преимущественно в участках наиболее сложного и разнообразного по составу разреза пород субстрата, в местах резкого изменения ориентировки складчатых структур, флексурных изгибах, в узлах пересечения разнонаправленных дизъюнктивов субмеридиональных и субширотных направлений.

3. Метасоматиты имеют более поздний (свекофенский) возраст образования относительно средне- и позднелопийских пород субстрата. Для

ранних кислотных фаций 1876±21 млн лет, для поздних кислотных фаций 1867± 13 млн лет, для основных фаций 1769±23 млн лет.

4. Благороднометалльная минерализация приурочена к зонам сульфи-дизации, локализованным в кислотных и основных фациях метасоматитов.

Практическая значимость работы. Установление основные закономерности образования метасоматитов Тикшеозерского ЗКП могут быть использованы при металлогенических и геодинамических исследованиях, а также при картировании различного масштаба. Установлены закономерности геохимической специализации различных фаций метасоматитов.

Достоверность результатов исследования определяется использованием аналитических данных, полученных по сертифицированным методикам в аккредитованных Центральной лаборатории и Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ.

Публикации и апробация работы.

По теме диссертации опубликованы семь научных работ, в том числе две статьи в журнале, входящем в перечень ВАК. Основные положения работы и результаты исследований докладывались на конференциях в России и за рубежом: XIX и XXI Всероссийской конференции молодых ученых памяти чл.-кор. АН СССР проф. К.О. Кратца (2008, 2010 гг.), I Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А. П. Карпинского (2009 г.), Международной конференции, повященной памяти В. Е. Хаина (2011 г.), The 4-th international scientific conference of young scientists and students «Earth sciences new approaches and achievements» (Baku, 2011), Современные проблемы магматизма и метаморфизма (СПбГУ, 2012).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Содержит 110 страниц текста, 110 рисунков, 22 таблицы и 1 таблицу в приложении. В списке литературы 81 наименование.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследований, приведены сведения о методах и фактическом материале для их решения, дана оценка научной новизны и практической значимости результатов работы. В первой главе рассмотрены основные черты геологического строения зоны сочленения Карельской гранитно-зеленокаменной области и Беломорского подвижного пояса и положения

Тикшеозерского ЗКП, приведены краткие сведения по изученности метаморфических и метасоматических процессов на этой территории. Во второй главе описано геологическое строение и метасоматическая зональность детальных участков исследования. В третьей главе рассмотрены особенности структурного положения метасоматитов. В четвертой главе рассмотрена геохимическая специализация метасоматитов. Пятая глава посвящена сопоставлению и корреляции метасоматитов детальных участков. В заключении подводится итог исследований и сделаны выводы о метасоматитах Тикшеозерского ЗКП.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность своим научным руководителям: доктору геолого-минералогических наук Петрову Борису Владимировичу, кандидату геолого-минералогических наук Воиновой Ольге Александровне за ценные советы и всестороннюю поддержку на всех стадиях подготовки диссертации, а также Лукьяновой Людмиле Ивановне, Астафьеву Борису Юрьевичу, Воинову Александру Сергеевичу и Азимову Павлу Яковлевичу. Автор признателен сотрудникам лабораторий, в которых проводились аналитические исследования.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ

1. В составе хизоварского метасоматического комплекса преобладают среднетемпературные метасоматиты, относящиеся к ранним кислотным (грапат-роговообманково-кварцевые, гранат-ставролит-кварцевые, кианит-кварцевые), основным (гранат-роговообманковые, роговообманково-антофнллитовые, кварц-биотит-гранатовые) и поздним кислотным (слюдисто-кварцевые) фациям.

В пределах Тикшеозерского ЗКП метасоматиты были изучены в его центральной (Хизоварская структура) и северной (Винченская структура) части. Исследования проходили в районе горы Хизовара (с детализацией в большом и малом карьерах), на южном берегу оз. Верхнее (с детализацией на участке «Фукситовый»), в районах гор Шаривары и Винчи (с детализацией на участке «Южно-Винченский») и восточнее оз. Степанова.

Субстратом для установленных в Тикшеозерском ЗКП метасоматитов являлись метапелиты и метавулканиты тикшеозерской серии лопия, которые представлены кварцитовидными мусковитовыми сланцами, биотитовыми и амфибол-плагиоклазовыми гнейсами, плагиоамфиболитами и гранатовыми амфиболитами. Тела метасоматитов имеют зональность, резко отличаются от пород субстрата по минеральному и химическому

составу. Среди описанных метасоматитов выделяются ранние кислотные, основные и поздние кислотные (слюдистые).

Ранние кислотные метасоматиты. Метасоматическая зональность, представленная в телах ранних кислотных метасоматитов различна и зависит от состава субстрата (особенно в передовых зонах). При развитии по породам основного состава (различным амфиболитам, амфибол-плагио-клазовым гнейсам), в телах метасоматитов отмечено большее число ме-тасоматических зон (табл. 1), чем при развитии подобных метасоматитов по породам среднего состава, представленных биотит-плагиоклазовыми гнейсами, кварцитовидными мусковитовыми сланцами (табл. 1). В передовой зоне таких метасоматитов наблюдается появление плагиоклаза (40-60 Ап*), граната, ставролита, кварца (реже кианита), содержание роговой обманки уменьшается. Она наблюдается либо в виде перекристаллизованных зерен, либо в виде реликтов. Бласты граната имеют характерное пойкилитовое строение ядерной части, образованное многочисленными (до 40%) включениями зерен кварца. Переходные зоны метасоматитов по основным породам сопоставимы с передовыми зонами метасоматитов, развивающихся по породам среднего состава. Они характеризуются уменьшением содержания плагиоклаза, а его зерна отчетливо коррелированны кварцем и кианитом. Ставролит и гранат в них сохраняются, но содержание их в породе уменьшается. Содержание кианита и кварца увеличивается. Тыловые зоны, как правило, образованы кианитом и кварцем в различных соотношениях.

На диаграмме АСБ (рисунок) точки, отвечающие породам субстрата, лежат ближе к центру диаграммы, а точки, отвечающие составам

Таблица 1

Метасоматическая зональность ранних кислотных метасоматитов

Породы субстрата Метасоматические зоны

Первая Вторая Третья Четвертая Пятая

Гранатовый амфиболит; Amp-Pi гнейс Grt-Hbl-Qtz (±St-Pl) Grt-Pl-St-Qtz Grt-St-Qtz Grt-Ky-Qtz Ky-Qtz (±Ms)

Bt-Pl и Grt-Bt-Pl гнейс Qtz-Pl-St-Grt Grt-St-Qtz Grt-Ky-Qtz Ky-Qtz (±Ms) —

'Здесь и далее обозначения минералов по Кретцу (Kretz R. (1983), Symbols for rock-forming minerals, American Mineralogist, v. 68, p. 277-279).

переходных и тыловых зон колонки, ложатся со смещением к вершине А1203+Ре203, образуя тренд изменения составов зон при кислотном метасоматозе. Точки составов переходных зон последовательно сменяются точками состава метасоматитов тыловых зон, которые расположены практически в вершине А1203 + Ре203. Данный тренд отражает дебазификаци-онный характер процессов метасоматоза. В метасоматитах наблюдается рост содержания 8Ю2 и уменьшение содержания СаО, РеО, М§0 и МпО относительно метавулканических пород тикшеозерской серии. От передовых к тыловым зонам в породе наблюдается исчезновение минералов, содержащих кальций (амфибол, плагиоклаз), уменьшение количества железосодержащих минералов (гранат, ставролит) и увеличение минералов, содержащих кремнезем и глинозем (кварц, кианит).

Основные метасоматиты, прослеженные на участках исследования, сложены минералами богатыми основаниями (гранат, ставролит, роговая обманка, жедрит, антофиллит, анортит). По составу их можно разделить на преимущественно антофиллит-роговообманковые и гранатовые (табл. 2).

• Породы субстрата (табл. 1) АЦОз+РегО,

а Ранние кислотные метасоматиты ппп 1 пп

-А 0.00

1.00 РеО+МдО+МпО

0.00 СаО

0.25

0.50

0.75

Рисунок. Диаграмма АСР с вынесенными на нее точками составов метасоматитов и пород субстрата.

Таблица 2

Метасоматическая зональность основных метасоматитов

Тип Метасоматические зоны

Передовая Переходные Тыловые

Антофиллит-роговообманковые +НЫ СП-Р1-НЬ1; СП-В1-Р1; Сй-ЕИ-НЫ; СП-Р1-АЛ (±81) Ку-НЫ-АШ; вП-НЫ; Р1-НЫ; Р1-АЛ; НЫ-АШ АШ; Ку-АШ Ку-Р1

Гранатовые + ОП (±В1, ±Ро) (±В1, ±Ро)

Антофиллат-роговообманковые метасоматиты. В передовых зонах для этих метасоматитов характерно интенсивное проявление роговооб-манкового бластеза, представленного крупными (до 1 см) кристаллами. В переходных зонах породу слагают антофиллит (реже жедрит), роговая обманка и основной плагиоклаз (70-80% Ап). Тыловые зоны метасоматитов сложены антофиллитовыми породами. Для данных метасоматитов свойственна Са и специализация, что хорошо отражается на диаграмме АСБ (рис. 1). Интенсивное развитие кальциевых минералов указывает на базификационный профиль метасоматической зональности. Реже эти метасоматиты представлены глиноземистыми базификатами. В их составе в переходных зонах появляется равновесный ставролит, а тыловые зоны представлены кианит-анортитовыми или кианит-антофиллитовыми породами.

Антофиллит-роговообманковые метасоматиты, распространяясь среди передовых и переходных зон ранних кислотных метасоматитов и по породам тикшеозерской серии, являют собой зоны переотложения вынесенных оснований из кислотных метасоматитов и могут считаться комплементарными к ним.

Гранатовые метасоматиты. В их передовых зонах характерно интенсивное проявление гранатового бластеза. В переходных зонах, как правило, отмечается ставролит в ассоциации с кварцем и гранатом. Тыловые зоны представлены в виде массивных тел крупно- гигантозернистых кварц-гранатовых пород. Не редко отмечается появление биотита и пирротина (табл. 2). Реже отмечаются гранат-кварц-турмалиновые метасоматиты.

Эти метасоматиты в виде отдельных тел локализуются преимущественно в непосредственной близости от тыловой зоны кислотных метасома-

титов либо в ее пределах. Для них характерна железистая специализация и базификационный характер метасоматической зональности. Исходя из минерального состава и структурного положения, можно заключить, что данные метасоматиты являются комплементарными к зонам кислотных метасоматитов, являясь участками переотложения железа.

На диаграмме АСБ (рис. 1) точки, отвечающие составам основных метасоматитов, располагаются правее точек состава субстрата. Они образуют тренд, отличающийся от тренда кислотных метасоматитов противоположной направленностью. Он отвечает падению содержания кремнезема (8Ю2) и глинозема (А1203) и накоплению оснований в направлении от передовых зон к тыловым. Характерная СаО, ]У^О и БеО специализация метасоматитов соответствует обратной очередности выноса оснований в процессе дебазификации.

Поздние кислотные (слюдистые) метасоматиты, прослеженные на участках исследования, имеют в своем составе значительное количество биотита, мусковита и фенгита. Слюдистые метасоматиты всегда развиваются позже кислотных метасоматитов, относительно основных метасоматитов они могут развиваться как до, так и после. Их развитие также прослежено по породам тикшеозерской серии, из-за разного состава субстрата описываемая в телах метасоматическая зональность различна (табл. 3).

Таблица 3

Метасоматическая зональность поздних кислотных метасоматитов

Субстрат Метасоматические зоны

Первая Вторая Третья Четвертая Пятая

Гранатовый амфиболит; Атр-Р1 гнейс, метасоматиты основного состава З^РЮЛ-ВШЫ-С^ (±Ку) БМСу-РЬп(В0-Р1-СИг БМСу-С^г-РЬп(В1) (±СП, Ру) Ку-СНг-Мз(РЬп) МбСРЬп)- Оь (±Ру)

В1-Р1 и Ку-Р1 гнейс, переходные зоны метасоматитов основного и кислого состава БИСу-РЬп(В1)-Р1-СКг ЗМСу-С^-РЬп(В0 (±ОП, Ру) Ку-С^г-М5(Р11П) Мз(РЬп)-012 (± Ру)

Кварцитовидный сланец, метасоматиты кислого состава Ку-(^-Мз(РИп) М5(РЬп)- 0*2 (±Ру)

При развитии по породам, содержащим большое количество оснований (основные метасоматитьг, амфиболиты и пр.), для переходных зон характерны слюдисто-кианитовые ассоциации с кислым (20% Ап) плагиоклазом и графитом. При развитии по более кислым породам наблюдается образование их мусковитовых разностей вплоть до мусковит-кварцевых и кварц-мусковитовых зон. Из диаграммы АСБ (рис. 1) и минерального состава поздних кислотных (слюдистых) метасоматитов видно, что мета-соматический процесс имел кислотный характер и дебазификационную направленность.

Р-Т условия метаморфизма и метасоматоза в пределах Тикшеозерского ЗКП на данных участках определены исследованиями П. Я. Азимова (2011 г.) и соответствуют давлению 7-8 кбар и температуре 580-650 °С.

При сравнении петрографических особенностей и характера развития метасоматитов района гор Хизовары, Шаривары, Винчи и оз. Степанова, были выявлены следующие закономерности. Метасоматиты представлены сходными по составу и структурно-текстурным особенностям породами. Среди большого количества метасоматитов выделяются преобладающие разновидности, которые легко сопоставляются с соответствующими фациями метасоматитов, представленных на других участках (табл. 4). Они могут быть объединены в один хизоварский метасоматический комплекс, в котором выделяются ранние кислотные, основные и поздние кислотные фации метасоматитов. Они образуют как отдельные монофациальные тела метасоматитов, так и полифациальные тела сложного строения. Метасоматическая зональность в телах иногда редуцирована, более ранние фации располагаются в реликтах. Каждой фации отведено определенное положение в метасоматической зональности, при этом основные фации метасоматитов всегда располагаются вслед за зонами кислотного метасоматоза. Они, как правило, имеют специализацию тех элементов, которые выносились на предшествующем этапе кислотного метасоматоза, тем самым такие метасоматиты являются комплементарными друг к другу.

2. В Тикшеозерском ЗКП зоны распространения метасоматитов хи-зоварского метасоматического комплекса локализованы преимущественно в участках наиболее сложного и разнообразного по составу разреза пород субстрата, в местах резкого изменения ориентировки складчатых структур, флексурных изгибах, в узлах пересечения разнонаправленных дизъюнктивов субмеридиональных и субширотных направлений.

В Тикшеозерском ЗКП метасоматиты локализуются на участках смены направлений ориентировки геологических структур и, как правило,

Таблица 4

Корреляция метасоматитов Хнзоварского комплекса Тикшеозерского ЗКП

Параметры Районы исследования

корреляции Район горы Хизовара Район горы Шаривара Район горы Винча

й Оч н о ю Породы субстрата Амфиболит, НЫ-Р1, Bt.Pl и Ку-Р1 гнейсы, Мб сланец Гранатовый амфиболит, Ог1-В[-Атр-Р1 гнейс Амфиболит, НЫ-Р1 и В1-Р1 гнейсы,Мб сланцы

и Возраст 2776±15 млн лет 2873 ±36 млн лет 2873 ±23 млн лет

Ранние кислотные метасоматиты СП-НЫ-СИг, ОП-ЗК^г, Ку-С^г, Ру-ф/ В^С-СЛ-СКг, Сп-Мн-Ку-СНг ОЛ-НЫ-С^г, ОП-81;-СИг, Мв-Ку-СКг

Возраст 1876±21 млн лет - 1813-1825 млн лет*

1етасоматиты Основные метасоматиты АЛ, ОП-Р1-АЛ, СП-НЫ, НЫ-Сг1 (^г-Оп Ку-НЫ-АШ, СЛ-ВШ, С«-81-В1-НЬ1 СНг-ВЮП, СИг-В^-О!!, АЛ, НЫ-АШ, В^ОП^-Атр-Р! вп-ны, ны-вп

Возраст - 1769 ±23 млн лет -

Поздние кислотные метасоматиты 81-Ку-Р11п(В1)-Р1-01г, 8МСу-д1г-РЬп(В1) Ру) Ку-с^г-Мв^м, М5(РИп)-012 (±Ру) ОИ-МзфО-З^г, СП-Мв-СН/, Мв-С^г

Возраст 1867±13 млн лет - -

*Азимов П. Я. Метасоматиты Северо-Карельского зеленокаменного пояса (Западное Беломорье, Фенноскандия): структурная позиция, минеральная зональность и кинетика реакций (Материалы лекции) // VII Международная школа по наукам о Земле 1.8.Е.8.- 2011. - Одесса, 2011.

на границе метавулканических и метавулканогенно-осадочных пород. В хизоварской структуре это участки смены юго-восточного направления простирания восточным и восточного юго-восточным. Для района горы Шаривары характерны участки изменения юго-восточного направления простирания на северо-восточное. В винченской структуре это участки изменения направления с юго-восточного на восточное и вновь на юго-восток.

Такая локализация метасоматических тел объясняется повышенной флюидной проницаемостью этих зон за счет проявления в них тектонических нарушений из-за деформаций, связанных с изменением направления простирания геологических структур. Различный состав и структура пород определяют различное поведение пород под воздействием тектонических напряжений при складкообразовании на границах пород локализуются зоны тектонических нарушений.

Ряд структурных признаков, указывающих на тектонические нарушения, отмечается в самих телах метасоматитов. В телах метасоматитов отмечаются участки брекчирования и милонитизации, участки разлин-зования пород, различные трещины, сдвиги, складки, кинематические индикаторы.

Развитие метасоматитов сопровождалось тектоническими движениями. В районе горы Шаривара биотит-ставролит-гранат-кварцевые метасома-титы смяты в закрытые и изоклинальные складки. Вдоль поверхностей крыльев этих складок и в замках складок развиваются с замещением тела гранат-мусковит-кианит-кварцевых метасоматитов.

На существование тектонических напряжений указывает наличие деформированных минералов. Бласты граната присутствуют во многих телах метасоматитов. Зачастую в тыловых зонах метасоматитов сохраняются бласты граната из переходных и передовых зон. Такие бласты граната редко наследуют свое положение в породе, полученное при их формировании. Как правило, они значительно деформированы, разрушены и перемещены или развернуты относительно своих первоначальных мест. В безслюдистых метасоматитах бласты граната расколоты, тогда как в разновидностях, содержащих слюду, они сохраняют свою целостность за счет перераспределения мусковита с формированием мусковит-кварцевых «рубашек» и «хвостов». Тем самым бласты граната сохранили следы тектонической активности сопровождавшей формирование различных зон метасоматитов.

Тектонические зоны могут характеризоваться обстановками сжатия и сдвига. Данные обстановки хорошо определяются по наличию или отсутствию ориентировки минеральных агрегатов и кинематическими инди-

катерами. В гранатсодержащих кислотных метасоматитах встречаются кинематические индикаторы, указывающие направление сдвиговых деформаций в тектонических зонах. Они зачастую представляют собой бласты граната в мусковит-кварцевых оторочках линзовидной формы с закрученными 8-образными «хвостами». Их ориентировка совпадает с направлением плоскостей сланцеватости и полосчатости в породах. Их появление указывает на присутствие сдвиговых деформаций, сопровождающих образование метасоматитов.

При изучении структурно-текстурных особенностей метасоматитов выявляются обстановки формирования метасоматитов в пределах тектонической зоны в условиях наличия либо отсутствия сжатия (компрессии).

Для метасоматитов кислого состава характерны ориентированные минеральные агрегаты, слабоориентированные текстуры, полосчатые и сланцеватые. Они представлены ориентировкой агрегатов биотита, ставролита, роговой обманки и струйчатыми агрегатами кварца. В районе горы Шаривара отмечено образование удлиненных порфиробласт граната с пойкилитовой полосчатой структурой. Подобные структурно-текстурные особенности пород указывают на формирование их в обстановках компрессии.

Для метасоматитов основного состава характерно появление массивной текстуры с отсутствием четкой ориентировки минеральных агрегатов. Практически для всех характерен гигантозернистый гранатовый бластез с размером бласт до 10 см. Для антофиллитсодержащих метасоматитов характерно появление средне- и крупнозернистых радиально-лучистых сростков антофиллита. Для самих тел метасоматитов характерна неправильная форма. Подобные структурно-текстурные особенности породы указывают на формирование их в обстановках отсутствия сжатия (компрессии).

Положение и ориентировка тел основных метасоматитов относительно кислотных хорошо описывается моделью сдвига с оперяющими трещинами отрыва. Кислотные метасоматиты - располагаются в сдвиговой зоне, а основные метасоматиты - в зоне трещин отрыва с ориентировкой тела под углом в 40-50° к поверхности сдвига. Слюдистые метасоматиты, как правило, контролируются зонами интенсивных дислокаций. Метасоматиты развиваются по плоскостям рассланцевания, разлинзования и трещинова-тости с нередким образованием кинематических индикаторов.

Таким образом, согласно всем структурным наблюдениям, можно говорить о развитии процессов метасоматоза в тектонически активных зонах, в местах резкого изменения ориентировки складчатых структур, флексурных изгибах, в зонах интенсивных дислокаций сдвигового характера, северо-западных, северо-восточных и субширотных направлений. Наиболее

интенсивно проявленные процессы метасоматоза локализуются в зонах с наиболее интенсивно проявленными тектоническими деформациями. В этих же зонах наблюдается максимальная проявленность изменений и локализация в них тыловых зон метасоматических колонок. Для мета-соматитов разных фаций характерна определенная структурная позиция. Так, кислотные метасоматиты внутри тектонической зоны, как правило, образуются в областях сжатия (компрессии), а фации основных метасо-матитов - в областях отсутствия сжатия (декомпрессии).

3. Метасоматиты имеют более поздний (свекофенский) возраст образования относительно средне- и позднелопийских пород субстрата. Для ранних кислотных фаций - 1876 ±21 млн лет, для поздних кислотных фаций - 1867 ±13 млн лет, для основных фаций-1769 ±23 млн лет.

Из метасоматитов районов гор Хизовара (малый карьер и участок «Фукситовый»), Шаривара и Винча были отобраны геохронологические пробы. Для определения возраста метасоматитов было выбрано и-РЬ датирование по цирконам с использованием локального метода БНЫМР-И. Из проб было выделено от 2 до более 30 цирконов. Зерна цирконов в пробах уверенно разделялись по облику и внутреннему строению на различные генерации и типы. При зональном строении ядерные части зерен показывали возраст субстрата, а каймы - возраст процессов метасоматоза.

Анализируя полученные возрасты, а также их положение относительно породных комплексов и этапов метаморфизма в Тикшеозерском ЗКП (табл. 4), можно заключить следующее. Для пород субстрата характерен ло-пийский возраст. При этом среднелопийские (2873 ±36 и 2873±23 млн лет) возрасты, полученные из Шариварской структурной зоны и Винченской структуры, отвечают времени формирования самих вулканогенных пород верхнеозерской свиты. Более поздний возраст (2776± 15 млн лет), полученный из Хизоварской структуры, отвечает позднелопийскому метаморфизму вулканических пород Тикшеозерского ЗКП. Эти выводы совпадают с данными о возрасте пород Тикшеозерского ЗКП и их лопийском метаморфизме, полученными другими* исследователями.

Для метасоматитов хизоварского комплекса характерны свекофенские возрасты, отвечающие времени их формирования. Для ранних кислотных

* Бибикова Е. В., Самсонов А. В., Щипанский А. А. и др. Хизоварская структура Северо-Карельского зеленокаменного пояса как аккретированная островная дуга позднего архея: изотопно-геохронологические и петрологические данные // Петрология, 2003, т. 11, № 3. С. 289-320.

кварц-кианитовых метасоматитов района горы Хизовара (малый карьер) получен возраст 1876±21 млн лет. Для поздних кислотных сульфид-ставролит-кварц-фенгитовых метасоматитов с участка «Фукситовый» из Хизоварской структуры определен возраст 1867± 13 млн лет. Полученные данные о возрасте ранних и поздних кислотных метасоматитов согласуются с геологическими наблюдениями, которые сделаны на участках исследования и в которых отмечается наложение поздних кислотных метасоматитов на ранние кислотные метасоматиты. Возраст основных гранат-турмалин-биотит-плагиоклазовых метасоматитов района горы Шаривара определен в 1769 ±23 млн лет. Данный возраст указывает на существование более позднего этапа формирования метасоматитов в Шариварской структурной зоне в южной части Хизоварской структуры. Данные возрасты согласуются с представлением о продолжительности и многоэтапности свекофен-ских метаморфических преобразований региона. Данные по датировкам сопоставимы с данными датирования метасоматитов П. Я. Азимовым (2011 г.), которые получены по монацитам из метасоматитов и кианитовых гнейсов и отвечают возрасту 1813-1825 млн лет.

Таким образом, по результатам датирования метасоматиты имеют возрасты: для ранних кислотных фаций 1876±21 млн лет, для поздних кислотных фаций 1867±13 млн лет. Для основных фаций из Шариварской структурной зоны Хизоварской структуры 1769 ±23 млн лет.

4. Благороднометалльная минерализация приурочена к зонам суль-фидизации, локализующимся в кислотных и основных фациях метасоматитов.

Сульфидная минерализация встречается практически во всех породах субстрата. Первичная осадочно-метаморфогенная минерализация проявлена в породах субстрата в виде рассеянной вкрапленности или мелких агрегатов неправильной формы пирита, пирротина и арсенопирита с содержанием 1-2%.

Для кислотных метасоматитов характерно появление сульфидов, представленных арсенопиритом, пиритом и пирротином. Они локализуются в породах в виде рассеянной вкрапленности как в межзерновом пространстве, так и в виде включений в кианите, плагиоклазе, гранате и др. Содержание сульфидов в метасоматитах может колебаться от единичных зерен до 40%. Размещение сульфидов неравномерное и подчиняется ме-тасоматической зональности. Повышение содержания сульфидов наблюдается в направлении от передовых метасоматических зон к тыловым, в которых они могут быть распространены во всем объеме породы и являться породообразующими минералами (пирит-кварцевые метасоматиты Ру

2(МЮ%). Зоны повышенной сульфидной минерализации могут занимать как локальные участки в метасоматическом теле, так и все тело.

В основных антофиллитсодержащих метасоматитах сульфидная минерализация практически отсутствует (отмечаются лишь редкие вкрапленники арсенопирита). В основных кварц-гранатовых метасоматитах отмечается обильная пирротиновая вкрапленность. Пирротин локализуется в виде крупных включений в бластах граната и ставролита, а также в межзерновом пространстве, его содержание доходит до 5-10%. Пирит встречается реже, занимая часть пирротиновых вкрапленников.

Отдельно отмечается сульфидная минерализация, связанная с распространением поздних кислотных (слюдистых) метасоматитов. В данных зонах сульфиды преимущественно представлены арсенопиритом (до 15%). В структурном отношении такие участки наиболее интенсивной сульфи-дизации отмечаются в замковых частях складок, в зонах интенсивного рассланцевания и брекчирования. Они имеют неправильную форму, иногда удлинены вдоль простирания метасоматических зон, чаще они имеют изометричную форму.

Зоны повышенной сульфидной минерализации опробовались на бла-городнометалльное оруденение (Au, Ag, Pt, Pd). Анализ проводился в лаборатории ВСЕГЕИ атомно-абсорбционным методом с полным кислотным вскрытием (AAA).

Для пород метавулканогенно-осадочной толщи характерно содержание серебра на уровне кларковых значений (0.1 ррш по А. Е. Ферсману*) либо немного (в 2-5 раз) их превышающих. Содержание золота оказалось преимущественно ниже порога определения, а в тех породах, где оно было диагностировано, его содержание сохраняется на уровне кларка (0.005 ррш по А. Е. Ферсману). Ниже порога определения оказались содержание палладия (<0.03 ррш) и платины (<0.04 ррш).

В ранних кислотных метасоматитах благороднометалльное оруденение распределено неравномерно. Содержание золота в передовых зонах метасоматической колонки - ниже порога его обнаружения. Появление диагностируемого содержания золота на уровне кларкового значения отмечается в амфиболсодержащих метасоматитах переходных зон. Единичные анализы метасоматитов из переходных и из тыловых зон показали рост содержания золота в 300-500 раз (0,6-1,12 г/т) по сравнению с содержанием в субстрате. Содержание серебра в метасоматитах диагностируется на уровне кларкового значения, редко превышая его в 3-6 раз. Между

*Справочник по геохимии / Г. В. Войткевич, А. В. Кокин, А. Е. Мирошников, В. Г. Прохоров. - М.: Недра, 1990. 480 с.

содержаниями золота и серебра в кислотных метасоматитах отмечается обратная зависимость. Она выражена в повышении содержания золота в породах с низким содержанием серебра и наоборот. Содержание палладия в пробах оказалось ниже предела обнаружения и лишь в одной пробе, находится на уровне кларкового значения. Содержания платины в кислотных метасоматитах также оказались ниже предела обнаружения.

Для зон интенсивной сульфидизации в метасоматитах основного состава характерны высокие содержания серебра, повышенные в 12-30 раз относительно кларка и содержания в субстрате. Они характерны для роговообманково-гранатовых и гранат-роговообманковых метасоматитов. Характерно также для данных пород обнаружение содержания золота на уровне кларка либо немного его превышающее. Для антофиллитсодер-жащих метасоматитов содержание золота оказывается ниже порога обнаружения либо принимает околокларковые значения, а содержание серебра - на уровне кларкового значения. Между серебром и золотом в данных метасоматитах можно предполагать слабую прямую зависимость, выраженную в небольшом повышении содержаний золота в пробе с высоким содержанием серебра. Содержание палладия диагностировалось на уровне кларкового значения лишь в одной пробе, в остальных значения оказались ниже предела обнаружения. Содержания платины оказались также ниже предела обнаружения.

Для зон сульфидизации слюдистых метасоматитов характерно следующее поведение благородных металлов. Содержание золота в метасоматитах передовых и (реже) переходных зон оказывается за пределом обнаружения или на уровне кларкового содержания. Содержание золота от 0,34 до 0,91 г/т отмечаются в метасоматитах переходных и тыловых зон. Содержание серебра в передовых и тыловых зонах находится на уровне кларковых значений. Повышенные содержания серебра 1,09-3,62 г/т отмечаются в переходных зонах. Между серебром и золотом устанавливается четкая обратная зависимость, когда в пробах с высоким содержанием золота устанавливается низкое содержание серебра и наоборот. Содержание палладия в данных метасоматитах преимущественно ниже порога обнаружения. На уровне кларковых значений содержания палладия обнаруживаются в нескольких пробах слюдистых метасоматитов переходной зоны. Для этих же проб характерно высокое содержание серебра, тем самым можно предположить существование прямой зависимости между содержаниями серебра и палладия. Содержание платины оказалось ниже предела обнаружения.

Делая заключение о благороднометалльной специализации метасоматитов, можно говорить следующее. Для зон сульфидизации в кислотных

и слюдистых метасоматитах характерна золотая и (реже) серебряная минерализация с обратной зависимостью между ними. Для зон сульфи-дизации в основных гранатовых метасоматитах характерна серебряная минерализация. Содержания серебра и палладия в них находятся в прямой зависимости.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе представлены результаты изучения петрографических разновидностей метасоматитов, среди которых преобладают гранат-рого-вообманково-кварцевые, гранат-ставролит-кварцевые, кианит-кварцевые, гранат-роговообманковые, роговообманково-антофиллитовые, кварц-биотит-гранатовые и слюдисто-кварцевые породы. Кроме того, охарктери-зованы разновидности субстрата, которые представлены амфиболитами, плагиоамфиболитами, гранатовыми амфиболитами, амфибол-плагиокла-зовыми гнейсами, биотитовыми гнейсами, кианитовыми гнейсами и квар-цитовидными мусковитовыми сланцами.

В работе описана метасоматическая зональность в северной и южной частях Хизоварской структуры, а также в Винченской структуре. Составлены схемы метасоматической зональности и определена петрохи-мическая и геохимическая направленность процессов метасоматоза. На основании этого выделены ранняя кислотная, основная и поздняя кислотная фации метасоматитов.

Используя локальный U-Pb метод датирования по цирконам (SHRIMP II), для пород субстрата был определен средне- (около 2873 млн лет) и поз-днелопийский (2776±15 млн лет) возраст субстрата метасоматитов. Для метасоматитов определен свекофенский возраст образования. Для ранней кислотной фации определен возраст 1876±21 млн лет, для поздних кислотных фаций - 1867± 13 млн лет; для основных фаций из Шариварской структурной зоны Хизоварской структуры - 1769 ±23 млн лет.

На основании петрографического описания пород, результатов датирования, а также используя материалы* по их Р-Т условиям образования, разрозненные тела метасоматитов из Хизоварской и Винченской структур

*Азимов П. Я. Метасоматиты Северо-Карельского зеленокаменного пояса (Западное Беломорье, Фенноскандия): структурная позиция, минеральная зональность и кинетика реакций (Материалы лекции) // VII Международная школа по наукам о Земле ГБ.Е.З,- 2011. - Одесса, 2011.

были объединены в единый хизоварский метасоматический комплекс, породы которого широко распространены в Тикшеозерском зеленокаменном поясе.

В структурном положении метасоматиты хизоварского комплекса при-уроченны к тектонически активным зонам, местам резкого изменения ориентировки складчатых структур, флексурным изгибам, в узлах пересечения разнонаправленных дизъюнктивов субмеридиональных и субширотных направлений. Установлены признаки развития метасоматитов в тектонических зонах, выражающиеся в брекчировании, рассланцевании, а также деформации порфиробластов, указывающие на обстановку сдвига. Наиболее интенсивно проявленные процессы метасоматоза - локализующиеся в зонах с наиболее интенсивными тектоническими деформациями. Наибольшая мощность зон и максимальная проявленность изменений локализуются в тыловых зонах метасоматической колонки.

Зоны сульфидной минерализации в метасоматической зональности представлены пирротиновой, пиритовой и арсенопиритовой вкрапленностью. Они локализованы как преимущественно в зонах рассланцевания, брекчирования, в замках изоклинальных складок. Для зон сульфидной минерализации определен благороднометалльный характер. Золотая минерализация приурочена к зонам сульфидизации, локализующимся в ранних и поздних кислотных метасоматитах. Серебряная минерализация приурочена преимущественно к зонам сульфидизации в основных (магнезиально-железистых) метасоматитах.

Таким образом, в работе изучены состав и условия формирования метасоматических пород Хизоварской и Винченской структур, расположенных в зоне Тикшеозерского зеленокаменного пояса, а также проведена региональная корреляция и определена их геохимическая специализация.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Проскурин Г. Ю. Метасоматиты зоны сочленения Карельской гра-нит-зеленокаменной области и Беломорского метаморфического пояса // Региональная геология и металлогения, 2013, № 56. С. 51-57.

2. Proskuritt G. Yu. Features nobly-methyl mineraiization in metasomotic of Vinchensky structure (Tiksheozersky GSB, North Karelia) // The 4-th international scientific conférence of young scientists and students «Earth sciences new approaches and achievements», Baku, 2011. P. 132-134.

3. Проскурин Г. Ю. Метасоматическая зональность и рудоносность Винченской структуры // Региональная геология и металлогения, 2010, № 44. С. 67-74.

4. Астафьев Б. Ю„ Воинова О. А., Воинов А. С., Проскурин Г. Ю. Прогнозная оценка золотоносности зон сочленения архейских гранит-зе-ленокаменных областей и подвижных поясов Карело-Кольского региона // Самородное золото: типоморфизм минеральных ассоциаций, условия образования месторождений, задачи прикладных исследований. Тезисы докладов, 2010. Т. 1. С. 47^9.

5. Проскурин Г. /О., Громов П. А. Метасоматиты района горы Винча и их структурный контроль (Тикшеозерский ЗКП, Северная Карелия) // XXI Всероссийская конференция молодых ученых памяти чл.-корр. АН СССР проф. К. О. Кратца, 2010. С. 305-308.

6. Проскурин Г. Ю. Типизация метасоматитов Тикшеозерского зеле-нокаменного пояса // I Международная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов, посвященная памяти академика А. П. Карпинского. - СПб.: ВСЕГЕИ, 2009. С. 72-74.

7. Проскурин Г. 10., Астафьев Б. Ю. Геологическое положение и возраст метасоматитов района горы Шаривара (Тикшеозерский ЗКП, Северная Карелия) // XIX Всероссийская конференция молодых ученых памяти чл.-корр. АН СССР проф. К. О. Кратца, 2008. С. 53-55.

Подписано в печать 21.03.2014. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Печ. л. 1,5. Тираж 120 экз. Заказ № 80000415.

Отпечатано на Картографической фабрике ВСЕГЕИ 199178, Санкт-Петербург, Средний пр., 72 Тел. 321-8121, факс 321-8153