Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Петрология компатиитов, изотопно-геохимическая эволюция верхней мантии и геодинамика архейских заленокаменных поясов

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Петрология компатиитов, изотопно-геохимическая эволюция верхней мантии и геодинамика архейских заленокаменных поясов"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ВРЕВСКИЙ

Александр Борисович

РГВ од

2 13 г.7И ' п

ПЕТРОЛОГИЯ КОМАТИИТОВ, ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ВЕРХНЕЙ МАНТИИ И ГЕОДИНАМИКА АРХЕЙСКИХ ЗЕЛЕНОКАМЕННЫХ ПОЯСОВ

Специальность 04.00.08 - петрология, вулканология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН, г. Санкт-Петербург

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук

Член-корреспондент РАН

Н.М.Чернышов

доктор геолого-минералогических наук Е.В.Шарков

доктор геолого-минералогических наук В.Г.Лазаренков

Ведущая организация: Геологический институт Кольского

научного центра РАН, г. Апатиты

Защита состоится «20» апреля 2000 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 063.57.27 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук в Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д.7/9, геологический факультет, ауд.52. Электроная почта: admin@ad.iggp.ras.spb.ru Факс: (812) 328-48-01 .

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. А.М.Горького при Санкт-Петербургском государственном университете.

Автореферат разослан « »^ы^едо 2000 г.

Ученый сектерарь

диссертационного совета Д 063.57.27 А.Б.Кольцов

$ УЗ г. п-2-4, о

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Реконструкция динамики архейской литосферы, определявшей особенности геологического эволюции и строения Земли на ее ранних стадиях, является одной из наиболее сложных и многогранных проблем современного познания Земли. С ее решением непосредственно связаны такие глобальные вопросы геологии как:

° планетарная аккреция;

0 дифференциация земного вещества на ядро, мантию и кору; 0 время появления и эволюция атмосферы, гидросферы и биосферы.

Постаккреционная геологическая история Земли представлена архейскими (>2.5 млрд.лет) комплексами пород, развитыми в эпиархейских кратонах древних материков, формирование литосферы которых происходило преимущественно в двух главных типах тектонических областей - гранит-зеленокаменных (ГЗО) и гранулито-гнейсовых (ГГО). Наибольшая информация о первом миллиарде лет существования континентальной коры может быть получена при исследовании тектонических обстановок формирования и развития архейских зеленокаменных поясов (ЗКП), поскольку они характеризуются относительно низкой степенью вторичных изменений, сочетанием в пространстве и во времени большого объема мантийных производных и корового магматизма, наиболее древних строматолитов, железистых кварцитов, марганцеворудных формаций. Для реконструкции строения верхней мантии, изучения ее состава и оценки термодинамических режимов литосферы в раннем докембрии особое место занимают каматииты. Широкое развитие этих образований в архейских зеленокаменных поясах, а перидотитовых коматтштов тачъко в них, а также открытие коматиитов на Луне и Марсе (Mustard, 1993), свидетельствуют об исключительной важности их изучения как для понимания изотопно-геохимической и тепловой эволюции мантии на ранних стадиях развития Земли, так и для целей сравнительной планетологии и космохимии.

Изучение архейских гранит-зеленокаменных областей позволяет решать такие глобальные проблемы эволюции раннедокембрийской литосферы как:

• скорость теплогенерации и геотермические градиенты в архее; физические параметры и состав литосферных плит докембрийских протоматериков;

• изотопно-геохимический состав и эволюция верхней мантии; динамика развития астеносферно-литосферной системы;

В теоретическом плане изучение гранит-зеленокаменных областей имеет важное значение при оценке возможностей применения гипотезы тектоники литосферных плит для объяснения динамики развития литосферы на ранних стадиях эволюции Земли. Не менее важен и практический аспект изучения собственно зеленокаменных поясов, поскольку с ними связан ряд крупных и уникальных месторождений Ли, Ni, Pt, U и др.

В силу многограшюсти проблемы эволюции архейской литосферы автор при выборе объектов для решения наиболее важных ее аспектов ограничился рассмотрением одного из главных элементов структуры эпиархейских кратонов - гранит-зеленокаменных областей, планетарное развитие которых, хорошая сохранность

параметров первичного состава и строения и другие особенности позволяют решить многие кардинальные вопросы ранних стадий развития Земли.

Пели и задачи. Основной целью исследований являлось расширение современных представлений об общих закономерностях эволюции архейской литосферы, анализ особенностей строения грашгг-зеленокаменных областей, характеристика изотопно-геохимического состава коматиитов и их мантийных источников, реконструкция динамики взаимодействия архейской литосферы и астеносферной мантии, как основного источника вещества зеленокаменных поясов, а также главной геодинамической причины их зарождения и развития.

Для достижения поставленной цели были использованы следующие пути решения ряда последовательных и взаимосвязанных задач:

- систематизация и анализ фактических данных по геологическому строению, эволюции магматизма, метаморфизма и осадконакопления, длительности и времени завершения "мобильного" развития зеленокаменных поясов различных раннедокембрийских регионов мира.; проведение их типизации и выявление общих причин зарождения и тенденций развития;

- сравнительный анализ строения и развития гранит-зеленокаменных областей Балтийского и Южно-Индийского щитов, как типовых полигонов, с целью расширения существующих представлений о различиях эволюции литосферных блоков Лавразийского и Гондванского материков в архее;

- петрологическое и изотопно-геохимическое изучение мантийного магматизма и связанного с ними сульфидного руцогенеза зеленокаменных поясов и определение закономерностей эволюции их мантийных источников для реконструкции латеральной и вертикальной неоднородности верхней мантии и геодинамических механизмов взаимодействия астеносферно-литосферной системы Балтийского щита в позднем архее (3.1-2.5 млрд.лет).

Фактический материал. В основу работы положены результаты исследований автора по планам НИР ИГГД РАН, проектов Международного научного фонда (1БР) № Я-ПООО и Российского фонда фундаментальных исследований (№ 98-06-65596 «Состав и эволюция верхней мантии Балтийского щита в архее (3.0 - 2.5 млрд. лет) по данным изотопно-геохимического и петрологического изучения коматиитов», проекту В-1.4 «Сравнительная планетология» Межправительственной программы научно-технического сотрудничества между СССР и Индией и ряду проектов международного сотрудничества в период с 1975 по 1999 гг.. Фактический материал был собран в этот же период в результате полевых исследований на Кольском полуострове, Карелии и Вост. Финляндии, а также во время трех полевых сезонов в Южной Индии. Кроме того, автор использовал в работе материалы и коллекции к.г.-м.н С.А.Светова, к.г.-м.н А.И.Световой, к.г.-м.н Н.А.Арестовой и В.А.Матреничева по ряду зеленокаменных структур Карелии.

В основу петролого-геохимческих исследований положена компьютерная база данных по составу архейских коматиитов Балтийского щита, включающая опубликованные и оригинальные анализы пород (более 300), и компьютерная программа количественных геохимических расчетов процессов глубинного петрогенезиса.

Петролого-гсохнмические и изотопно-геохимические исследования пнтора методически базируются на комплексном использовании данных по геохимии редких (ХИР-метод) и редкоземельных элементов (1СР МБ и 1ЫАА методы) в сочетании с изотопным составом N<1, Бг и О (МБ Р1пгацап МАТ-261, МБ УО-262). Достоверность этих данных определяется результатами измерения стандартов, соответствующими уровню лучших зарубежных лабораторий.

Изотопно-геохмические и геохронологические исследования проведены в лаборатории изотопной геохимии и геохронологии ИГГД РАН (Р.Ш.Крымский), Университете Гранады, Испания (Ф.Беа, ИМонтеро) и Национальном Геофизическом исследовательском институте, г. Хайдерабад, Индия (Б.Рао).

Новизна н научная значимость. Анализ фактического материала по геологическому строению и литолого-формационному составу гранит-зеленокаменных областей различных регионов мира позволил установить существование в архее принципиально различных эндогенных режимов и геодинамических обстановок зарождения и развития зеленокаменных поясов. Детальное исследование особенностей эволюции Лавразийских и Гондванских континентов на примере ГЗО Балтийского и Южно-Индийского щитов позволило доказать, что одной из главных причин различия геодинамических режимов развития литосферы этих регионов являлось существование уже в архее коры континентального типа различной мощности и «зрелости»(с различными физическими параметрами).

Впервые в результате комплексного петрологического и изотопно-геохимического изучения практически всех известных на Балтийском щите проявлений коматш 1тового магматизма, в том числе и установленных автором для Кольского геоблока Балтийского щита, разработаны количественные модели петрогенезиса коматиитов и эволюции изотопного состава их мантийных источников в применении к такой крупной геотектонической единице как эпиархейский кратон.

Сформулированы петрологические и изотопно-геохимические критерии сингенетической сульфидно-никелевой рудоносности ультраосновных и высокомагнезиальных мазггийных расплавов.

На основании установленной вертикальной и латеральной гетерогенности геохимического и изотопного состава верхней мантии Балтийского щита в архее, свидетельствующей об отсутствии конвективного перемешивания и гомогенизации мантийного вещества в пределах астеносферы, предложена плюм-тектоннческая модель взаимодействия астеносферы и литосферы в качестве универсального механизма, обуславливающего геодинамическое развитие гранит-зеленокаменных областей эгтиархейских кратонов.

Практическое значение работы и реализация результатов. Разработанная типизация архейских зеленокаменных поясов и геодииамических обстановок их формирования может быть использована при составлении легенд к геологическим и тектоническим картам и применена в межрегиональных и межконтинентальных корреляциях раннедокембрийских комплексов. Новые изотопно-геохронолоп пеские данные для вулканогенных комплексов лопийских зеленокаменных поясов Балл шского щита и результаты их интерпретации имеют важное значение для совершенствования

общей и региональной хроно-стратиграфических шкал докембрия и при обосновании легенд соответствующих листов геологических карт "ГДП-200" и серийных легенд к Госгеолкарте-1000/3. Предложенная петрологическая модель экстракции рудных компонентов из верхней мантии при генерации ультраосновных и высокомагнезиальных расплавов, является теоретической основой для наиболее общих поисковых критериев оценки перспектив потенциального сингенетического сульфидного медно-никелевого оруденения раннедокембрийских вулкано-плутонических комплексов.

Результаты исследований, изложенные в данной работе, публикациях и научных отчетах по заданиям ГКНТ и проектам РФФИ, используются при планировании и проведении геолого-съемочных работ для составления геологических карт Карело-Кольского региона различного масштаба, а также при разработке соответствующих легенд и их геохронологическом обосновании.

Апробация полученных результатов Основные положения диссертации изложены и обсуждены на: Всесоюзном совещании "Эволюция докембрийской литосферы", Ленинград, 1991; Всесоюзном совещании "Геодинамика и глубинное строение советской части Балтийского щита", Апатиты, 1992; Международном симпозиуме, посвященном 150-летию А.А.Иностранцева, С.-Петербург, 1994; Международных симпозиумах по Проектам 275 МПГК "Глубинная геология Балтийского щита (Апатиты, 1989; Оулу, Финляндия, 1991; Петрозаводск, 1992; Турку, Финляндия,1993) и 371 "СОРЕЫА" (Ноттингем,1994), «Европроба-СВЕКАЛАПКО» (С.-Петербург, 1999), Международном геологическом конгрессе (Киото, Япония, 1992); Международном конгрессе Европейского союза геологических наук (Страсбург, Франция, 1993, 1995. 1997, 1999); VIII Международной Конференции по геохронологии, космохронологии и изотопной геологии (Беркли, США, 1994); 9 и 10 Международных совещаниях Ассоциации геологических обществ Европы (С.Петербург, 1995; Карловы Вары, 1997). Автором также представлены доклады по ряду разделов диссертации на семинарах Национального геофизического исследовательского института пХайдерабад (Индия) и Геологического общества Индии в 1990,1991 и 1994 гг.

Публикации Основные результаты диссертации опубликованы в одной авторской и 6 коллективных монографиях, а также в 52 статьях и кратких сообщениях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 4 частей и 11 разделов, изложенных на 316 страницах, иллюстрирована 102 рисунками и 22 таблицами. Список литературы содержит 298 ссылок.

Благодарности. Настоящая работа автора направлена на дальнейшую разработку идей его учителя, члена-корреспондента АН СССР Кауко Отговича Кратца, и является продолжением исследований, начатых под его научным руководством. Выполнение многих разделов работы было бы невозможно без советов и доброжелательной критики С.Б.Лобач-Жученко, В.Я.Хильтовой и В.М.Шемякина. Результаты исследований неоднократно обсуждались с Н.А.Арестовой, В.А.Матреничевым, К.И.Лоховым, Ю.Д.Пушкаревым (ИГГД РАН), А.А.Арзамасцевым, В.Ф.Смолькиным, М.М.Ефимовым, Ю.А.Балашовым (ГИКолНЦРАН), С.И.Рыбаковым, С.А.Световым (ИГ Кар НЦРАН), с которыми автора связывали совместные исследования на разных

стадиях выполнения работы и чьи советы и консультации были весьма полезны при подготовке настоящей работы. Большая теоретическая и методическая помощь в программно-компьютерном обеспечении исследований была оказана В.А.Матреничевым.

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

Положение 1 Архейский коматиитовый магматизм Балтийского щита и его мантийные источники характеризуются закономерной латеральной неоднородностью состава, которая по ряду параметров совпадает с возрастной зональностью вулканизмалопийских (3.1-2.6млрд. лет) зеленокаменных поясов.

В связи с поставленной в работе задачей выявления особенностей состава и закономерностей эволюции астеносферной мантии и динамики ее взаимодействия с литосферой архейских гранит-зеленокаменных областей, главным объектом исследования были выбраны канатииты. как уникальные образования эпиархепских кратонов и наиболее очевидные производные прямого плавления вещества верхней мантии. Эти ультраосновные породы обладают целым рядом геологических и геохимических признаков, свидетельствующих о поверхностном излиянии гомогенных высокотемпературных расплавов, что позволяет использовать их изотопно-геохимические характеристики для оценки состава мантийных источников.

На территории Балтийского щита коматиитовый магматизм развит в большинстве архейских зеленокаменных поясов. В стратиграфических разрезах лопийских вулканогенно-осадочных комплексов коматииты обычно приурочены к нижним, преимущественно вулканогенным, частям и составляют до 10-15% их объема. Исключением является Хаутаваарская структура, в которой коматииговому магматизму предшествовал андезит-дацитовый вулканический цикл. В ряде структур Кольского полуострова, а также в северо-западной Карелии разрезы лопия начинаются с теригенно-осадочных комплексов. В некоторых структурах Центр. Карелии (Койкарская и Палаламбинская) реконструированы реликтовые палеовулканические постройки и установлена много стадийность проявления коматиитового магматизма (Костомукшская, Хпзоваарская, Суомисалминская структуры).

Новые находки коматиитов (Вревский, 1980,1989; Vrevsky et al., 1996) значительно расширили представления о масштабах распространения этого наиболее глубинного архейского магматизма на Балтийском щите. Изотопные данные, полученные в частности автором, свидетельствуют о полихронном и длительном (2.95 -2.75 млрд. лет) проявлении коматиитового магматизма в позднем архее (рис. 1).

Изучение геохимического и изотопного состава коматиитов проводилось по коллекции образцов (более 300), отобранных из различных зон и частей потоков коматиитов, и охватывающей практически все известные, в том числе открытые автором, проявления этого типа вулканизма в следующих лопийских зеленокаменных структурах Балтийского щита: Полмос-Поросозерской, Урагубской, Корва-тундровской (Кольский полуостров), Хизоваарской (Сев.Карелия), Каменноозерской (Вост. Карелия), Хаутаваарской,Палаламбинской, Койкарской, Совдозерской (Центр. Карелия), Костомукшской (Зап. Карелия), Кухмо-Суомисалми-Типасярви (Вост.Финляндия). В изученных образцах первичные магматические текстуры и структуры сохранились в различной степени: в коматиитах из Полмос-Поросозсрской,

Урагубской, Каменноозерской, Палаламбинской и Совдозерской структур - очень хорошо, а из Корватундровской, Хизоваарской и Хаутаваарской -значительно хуже. Минералогический состав коматиитов представлен главным образом вторичными минералами (Serp, Trem, Act, Chi, Carb +/- Ilm, Mt) в различных соотношениях и реликтами первично-магматических минералов (01, Рх, Sp).

Клоымцбам'кда,

Sn-N кпртст по порок вислом

0 ШШПМШ И бШЛИЫ

U-РЬ кюхроиный loifjcr поинрюпи:

ф Аюемш Д Даикш

(Т"] Сижнжмтпеои«

ф1НИ1Ы И JUKU1 nDCTSyi »ничесыа MiWTM

Посткинеттечссше

фанкшик^кт

метморфтщ

2600 2700 2900 2900 3000 3100 Млн. лет

Рис. 1. Изотопный возраст вулканизма архейских ЗКЛ Балтийского щита и связанных с ними гранитоидов Результаты изучения петро- и геохимического состава всех известных проявлений архейского коматиитового магматизма Балтийского щита позволили установить ряд особенностей и выявить новые закономерности эволюции их состава, отражающих как латеральную неоднородность коматиитовых магм и их мантийных источников, так и генетические особенности генерации первичных коматиитовых расплавов.

Состав петрогенных и редких элементов в коматиитах Балтийского щита имеет о л юсительно широкий диапазон вариаций, в котором можно выделить ряд значимых различий как регионального, так и генетического характера. Наиболее существенные вариации устанавливаются в значениях магнезиальности (Mg") пород, содержании SiOj, AljOj, FeO* (рис.2) и величинах А120/ГЮ2, А1203/Са0 отношений.

Различия в составе петрогенных элементов коматиитов, результаты экспериментальных работ по плавлению мантийных перидотитов (Hirose et al., 1993; Wei et al., 1990) и геотермические данные, основанные на микрозондовом изучении оливинов, позволили установить латеральную тенденцию изменения температуры ликвидуса для коматиитовых расплавов - наиболее высокотемпературными (16201720° С) являются коматииты Кольского п-ва и С. Карелии, менее высокотемпературными - 3. Карелии (1580-1650° С) и наименее высокотемпературными-Центр.Карелии(1570-1590°С) (Табл. 1).

Сравнение составов коматиитов Балтийского щита с составом пород (больше 120 анализов) аналогичных комплексов из архейских зеленокаменных поясов Канадского,

•А ♦ Boa. Финландн»

с LL, Ьб РП (Кос тому кштш структур!)

и?

! *' л U Ксрстиш Сф-pt Хюошрсш стр-ра

Кольский гшуостров

* ■ И 1 S ч О. ¡2 02 Ж о X а- В.и Ц Kipewi

. И . Ч4' В. Карелия Xiyniupckii стр

V ><к и"*1 Коймрсш, Гил1Д1ыбтси« и Ссмченсш стр-ры

Табгща 1.Ра&)е1>*вдиа|-взс№1те>дтераг1урп«вцч1тав KDMarwrce no Nesbet et al. 1993.

Родезийского, Зимбабвийского и Западно-Австралийского щитов позволило

установить значительно более сложные закономерностей эволюции состава коматиитов Балтийского шита, относительно двух глобальных типов коматиитового магматизма - А1-недеплетированого (А120}/ТЮ2~10, Са0/А1203>1.0) и А1-дететировсшного (А120/П0>20, СаО /А1203 <1.0) (Jahn et al., 1982; Arndt et al., 1994; Nesbet et al., 1993 и др.).

Полученные данные по концентрации и соотношению таких некогерентных

Структура Т°С (ср | irin Т°С max

Полмос-Поросозерская 1670 1620 1720

Урагубская 1622 1605 1640

Хизоваарская 1640 1590 1685

Костомукшская 1570 1578 1650

Корвятундроесхая 1578 1600 1575

Комкарская 1590 1540 1640

Совдоэерская 1580 1550 1610

Хаутаваа рская 1595 1590 1600

Ка меннооз е рская 1535 1550 1620

Палаламбинская 1570 1555 1590

элементов как "Л, Ъх и У свидетельствуют о принадлежности коматиитов к различным мантийным источникам, подобных современным СНХЖ (ОМ)- (Кольский п-в, Сев. и Зап. Карелия), ОМ- (Вост. Карелия) и ЦМ-типам (Центр. Карелия).

13

и

8 7 5 3 1

13 11

9 7

5 4 3 1

-: ж

Ö Палдламбинская « Койклрсклп

КямАкипгммрг кля

Ф Xwviuwaapcna»

Игоманси _ к у* мо Типасяреи

а Погмое-Порос

а Vf^ryGcKja

4 Когтпмутнсия

□ ИМ«Ы1КЫ«

' а. в Я «N

а чз

10 15 20

FeO* (вес. %)

о соадо»«река*

О Папаламбинскаа

« Койкарская |

0 камеиноозерская,

0 Хаутаааарская |

^ игюмяиси I

_ Кухмо

Типасяраи !

18 23 28 33 ЗЯ 43

18 23 23 33 38 43

МдО (вес. %)

6

Рис.2. Вариационные диаграммы Al202-Fe0* (а,в) и Mg0-Si02 (в,г) для коматиитов Балтийского щита ( стрелками показано увеличение давления -Р, температуры -Т и степени плавления -F по экспериментальным данным Hiros et al, 1993, Tronnes et al, 1992, Wei et al, 1990)

Геохимия редкоземельных элементов. Проведенные исследования масс-спектрометрическим методом индукционно связанной плазмы (ICP-MS) и нейтронно-активационным методом состава редкоземельных элементов (РЗЭ) в коматиитах Балтийского щита, представленных зонами спинифекс и брекчированной кровлей, позволили установить весьма широкий диапазон

вариаций их содержания. По характеру распределения редкоземельных элементов, нормированных к углистом)' хондриту (McDonough, Sun, 1995), выделено четыре геохимических типа коматиитов (рис.З-А).

Тип / - хондритовое («плоское») распределение РЗЭ [(Ce/Yb)N = 0.8-1.2]. Характерно для перидотитовых коматиитов Полмос-Поросозерской, Урагубской, Палаламбинской и Совдозерской и Костомукшской структур.

Тип II - в различной степени обедненные легкими редкоземельными элементами (ЛРЗЭ) [(Ce/Sm)N=0.50-0.70; (Ce/Yb)N=0.4-0.9J. Коматииты Полмос-Поросозерской, Хизоваарской, Койкарской, Каменноозерской и Типасярвинской структур. Тип III - спектр распределения РЗЭ с обогащением ЛРЗЭ [(Ce/Sm)N =1.2-1.5; (Ce/Yb)N = 1.3-1.5] при не фракционированном распределен™ ТРЗЭ [(Gd/Yb)N = 0.8-1.0] в коматиигах Хаутаваарской и Суомисалминской структур.

Тип IV - представлен перидотитовыми коматшггами I-III TimoB, имеющих, в той или иной степени выраженную, отрицательную аномалию Eu (Eu/Eu* = 0.5-0.8). В этом типе следует выделить два образца коматшгтов Костомукшской структуры с уникальной по величине аномалией Eu (Eu/Eu* = 0.4-0.1) и образец серпентинита (S 539) ш пояса Кухмо (Eu/Eu* = 0.3) (Jahn et al., 1980).

Структуры : I Костомущккая | А Хиюыарская | D Соадокраая j % Хаутаваарская ! m Палаламбинаая и ; Коикарслая j L О Каменмоозерыая : О Вост. Финляндии ;

Потюс-Поросозер. 1 □ УрагуСская

О.в 0.7 0.8 0,9 05 0.в 0.7 ОД 05

Мд0/Мд0+Ре0* МдО/МдО+РеО*

Рис. 3. Геохимические типы (А) и группы (В) качатиитов Балтийского щита по распределению легких и содержанию тяжелых лантаноидов относительно

магнезиалыюсти

Кроме различного характера распределения легких лантаноидов в коматиитах установлены значительные вариации уровня среднего суммарного содержания тяжелых лантаноидов (ТРЗЭМ) по отношению к хондриту (от 0.3 до 6.0) при сопоставимой магнезиальное™ пород (М^ = 0.63-0.78). Выделено следующие три группы коматшгтов, с различным уровнем содержания 1в каждой из которых существуют все геохимические РЗЭ-типы (рис. 3-В): ¡группа: 0.3-2.5 X сЬопск

1а (0.3-1.5 X сНопйг. )- Кольский п-в (Полмос-Поросозерская и Урагубская структуры), частично В.Финляндия (Иломанси) и Западная Карелия

(Костомукшская структура);

Ib (1.9-2.5 X chondr.)- Кольский п-в (Полмос-Поросозерская; Урагубская, Корватундровская структуры), Северная Карелия (Хизоваарская и Керетьская структуры), частично В.Финляндия (Кухмо);

IIгруппа: 2.5-4.5 X □ f chondr. - Восточная Карелия (Каменноозерская структура) и Центральная Карелия (Койкарская, Палаламбинская, Совдозерская и Хаутаваарская структуры);

III группа: 4.5-6.5 х chondr. -Восточная Финляндия (Кухмо-Суомиссалми) и частично Западная Карелия (Костомукшская структура).

Положение2 Установлена изотопно-геохимическая неоднородность верхней мантии Балтийского щита в архее, которая была обусловлена как ее первичной гетерогенностью, так и процессами смешения деплетированпого в различной степени вещества верхней мантии (DM1 и DM2) с недеплетированной (примитивной) компонентой (CHUR) нижней мантии.

Для уточнения полученных данных и выявленных петро- и геохимических тенденций эволюции архейских коматиитов Балтийского щита, их первичных расплавов и мантийных источников были проведены исследования изотопного состава Nd, Sr и О. Целью этих исследований являлось установление изотопного состава мантийных резервуаров первичных коматиитовых расплавов и получение независимой геохронологической информации о времени разделения мантийных источников и коматиитовых расплавов различных геохимических типов и групп.

Зеленокаменные структуры + Хизоваарская

■ Полмос-Поросозерска О Урагубская д Коетамукшская а Каменноозерская д Палаяламбинская О Койкарская О Хаутаваарская О Совдозерская

2500

2700

2900

Возраст (млн. лет)

PK других регионов мира

3100

3300

Рис. 4. Эволюционная диаграмма QNdT-eo3pacm для коматиитов Балтийского

щита

В целом первичное значение отношения H3Nd/N4Nd и, соответственно величины eNd,., в коматиитах Балтийского щита имеет значительные вариации относительно эволюционной линии изотопного состава Nd по Де Паоло (DePaolo, Wasserburg, 1976 (рис. 4). Установленные изотопные характеристики подобны нескольким современным мантийным изотопно-геохимическим резервуарам: 1) DM1 - «нормальная» деплетированная мантия, 2) DM2-относительно «высоко» деплетированная мантия,

3) UM и ЕМ- недеплетированная (примитивная) и "обогащенная" маития, по ряду признаков гомологичная источникам базальтов океанических островов.

DM1 -тип мантийного источника. Перидотитовые коматииты Кольского п-ва (Полмос-Поросозерская и Урагубская структуры), Хизоваарской и Костомукшской зеленокаменных структур Карелии, относящиеся ко второй возрастной группе, имеют среднее значение eNd(T_J3?0|=+2.5. На Sm-Nd эволюционной диаграмме они образуют линию регрессии с наклоном, отвечающим возрасту 2860 ±120 млн. лет и eNdT= +2.6±0.3, СКВО=0.84 (рис.5). Эта зависимость шггерирет ируется нами как йзохрона, которая в пределах ошибок соответствует U-Pb изохронному возрасту вулканизма в таких структурах. Отсутствие зависимости изотопного состава Nd от его обратной концентрации (1/Nd) в коматиитах Кольского п-ва (Полмос-Поросозерская и Урагубская структуры), Хизоваарской и Костомукшской зеленокаменных структур Карелии свидетельствует о достоверности изохронного возраста и гомогенности изотопного смешения вещества разных мантийных источников.

0.15 0 20 0.25

0 5U0S| Пошос-Просожроа*.-051

Урагубская и Кормтуидровэская с-ры (коматииты)

2882»M80, «N<¡■♦2 8 MSWO-3 9

■о Z

■В 0.51302 Z

"SmTNd

Рис. 5. Sm-Nd эволюционные диаграммы для коматиипюв Кольского полуострова,

Северной и Западной Карелии На изотопное единство мантийного резервуара дня коматшггов Кольского п-ва, Сев. и, частично Вост. Карелии указывает также то, что образцы коматшггов Полмос-Поросозерской, Корватундровской и Урагубской структур образуют линию регрессии с наклоном, отвечающим возрасту 2882± 190 млн лет и eNd= +2.8, СКВО=3.9, а при добавлении к ним образцов базальтов Костомукшской структуры - изохрону с возрастом 2889±100 млн. лет, eNd= +2.2, СКВО =0.77. Эти значения сопоставимы с afcpb-^pb изохронным возрастом по породе (коматииты и базальты) 2771± 110 млнлет и с Sm-Nd изохронным возрастом по породе (коматииты и толеиты) 2843±39 и 2798±52 (eNd=+2.9 и +3.4), полученным ранее для этой же структуры (Puchtel et al., 1997, Samsonov, 1995; Пухтель и др., 1995). Использование всех 28 образцов коматшггов и толеитов Кольского п-ва (Полмос-Поросозерская, Корватундровская и Урагубская структуры), Хизоваарской и Костомукшской зеленокаменных структур Карелии для построения "региональной" изохроны дает практшески то же значение возраста -2870±90 млн.лет, eNd= 2.5, СКВО=1.17 (рис. 5).

Коматииты этих структур имеют сходные геохимические характеристики (TP33=0.3-

2.5 x chondr, SFeO=l 0-12%, A1203=2-6%) и отличаются хоидритовым распределением ТРЗЭ или небольшой обедиенностью ЛРЗЭ [(Ce/Sm)N=l. 1-0.7]. Сочетание такого характера распределения РЗЭ с относительно высоким положительным значением eNd=+2.5 означает, что мантийный резервуар обеднился задолго до генерации коматиитов, но к моменту выплавления коматиитовыхрасплавов гомогенно смешался с менее деплетированным компонентом нижней мантии.

DM2 -тип мантийного источника. Наиболее «деплетированные» значения eNd(T)=(+4.7) - (+3.8), расположенные выше линии эволюции изотопного состава неодима деплетированной мантии по Де. Паоло (DePaolo, Wasserburg, 1976), были получены для коматиитов Каменноозерской, Совдозерской и Койкарской зеленокаменных структур, относящихся к самой древней возрастной группе (3.05-2.9 млрд. лет) поясов Балтийского щита (рис. 6а). Коматиитам Каменноозерской зеленокаменной структуры соответствует источник Ii-типа, обедненный ЛРЗЭ[(Се/ Sm)N=0.50-0.70], с <аондришвым» содержанием ТРЗЭ (2.0 - 3.0 х chondr) и значениями Ti/Zr отношения, близкими к DM. Построенная по этим четырем образцам линия регрессии имеет наклон, отвечающий возрасту 3016±64 млн. лет (СКВО=0.22, eNd=+4,4) (рис.6-а), который сопоставим с Sm-Nd изохронным возрастом толеитов Кенозерской и Шилосской структур (Сочеванов и др., 1991). На диаграмме соотношения изотопного состава Nd с его обратной концентрацией (1/Nd) точки составов этих образцов не имеют коррелятивных связей, что подтверждает как геохимическую достоверность изохронного возраста, так и образование соответствующих им пород из изотопно-гомогенного расплава. Подобная изотопная гомогенность коматиитовых расплавов в разных геологических структурах, скорее всего, свидетельствует о выплавлении их из единого мантийного источника.

Относительно высокие значения eNd(T)>+4.0, выходящие за пределы линии эволюции изотопного состава Nd по Де.Паоло (DePaolo, Wasserburg, 1976) или Гольдштейну (Goldstein et al., 1984), в образцах коматиитов Каменноозерской, Совдозерской и Койкарской структур могут быть объяснены их генерацией из мантийного источника, деплетированного в результате формирования значительных масс более раннего корового вещества, представленного близко расположенными тоиалит-трондъемитовыми гнейсами и основными сланцами Водлозерского блока, имеющих U-Pb изохронный возраст по цирконам 3.14±0.03 млрд. лети Sm-Nd модельный иозраст >3.3 млрд лет, eNd=(-2)-(+l) (Lobach-Zuchenco et al., 1993; Куликова, 1993). Такой же механизм «кратковременной ультра-деплетированности» мантии установлен для рубежа 3.0 млрд лет в Ю.Африке и З.Австралии (Krapez, 1993)

UM и ЕМ - типы мантийных источников.

Ряд образцов комапштов Ведлозерско-Сегозерского зеленокаменного пояса Карелии (Койкарская, Совдозерская, Хаутаваарская и Палая-Ламбинская структуры) имеют наиболее низкое значение eNd^ = (+1.7) - (+0.3). Геохимические особенности пород и сохранность изотопных возрастов, полученных на основе других изотопных систем (K-Ar и Pb-Pb) позволяют исключить вероятность влияния процессов контаминации и вторичных преобразований на снижение значений eNd(T) в коматиитах Ведлозерско-Сегозерского зеленокаменного пояса. Соответственно следует предположить, что

маитиипыи источник этих комптиитов по изотопно-геохимическим характеристикам соответствовал в различной степени «обогащенному» и «недеплетированному» (ЦМ) типам мантии. Этот вывод подтверждается двумя Бт-Ыс! нзохроиами по породе в целом (комапппы и толеиты) с возрастом 2937±56 млн. лет, eNd(T|=+ 1.5, СКВО=0,7 п 2980±99 млн. лет, еМс!(Т=+ 0,3, СКВС)=0.05 (рис. 6-а), которые в целом совпадают с $т-Ы<1 изохронными возрастами по коматиитам, базальтам и авдезитам Койкарской и Палаламбинской структур (Светов, Хухма, 1998,1999). Полученные нами начальные изотопные составы неодима в коматиитах га этих структур (рис. 6-а) более точно отражают изотопный состав мантии, поскольку, во-первых, базальты и андезиты Палаламбинской структуры по геохимических характеристикам не являются комагматнчными и, во-вторых, отсутствие коррелятивной связи изотопного состава N<1 (|43Нс1/|44Нс1) с его обратной концентрацией (1/Ш) в образцах коматиитов Ведлозерско-Сегозерского зеленокаменного пояса, указывает на их генерацию из двух независимых мантийных резервуаров с еШ(Т)=(+ 1.5) и + (0.3).

т—1—I—1—I—1—г

0.5126

0.5122

•о

5 0.5118 2 0.5114

0.5110

0.5106

2956+МЗ (Л II =-+1.7 \1S\V 0*0.83

0.15 017 0.1« 0.21 0 23

'"эт/"^

1112 ♦ 3

0.25 0.27

0.09 0.11

0.13 0.15 0.17 1475т'144М

Рис. & эволюционные диаграммы для (а) коматиитов Центральной и

Восточной Карелии (1- Камеипоозерская, Совдозерская и Койкарская структуры, 2 -Палаламбинская и Хаутаваарскам структуры, 3 • Ведлозерско-Сегозерский ЗКП) и (б)

качапшитов, базальтов и андезитов Хаутаваарской структуры На Бт-Ш эволюционной диаграмме (рис. 6-6) расположение точек изотопного состава коматиитов, базальтов и андезитов Хаутаваарской структуры образуют два линейных тренда, наклон которых соответствует возрастам 2965±43 млрд лет (еШ=+1.7, (ЖВО=С,83) и 2974±31 млн. лет (еМ=+0.4, СКВО=0.9). Эти данные позволяют с изотопно-геохимических позиций достаточно корректно считать, что для всех разновидностей вулканизма начальной стадии развития структуры существовало два изотопных типа мантийных резервуаров с различным низким первичным изотопным составом Ш.

Рассмотренные примеры с низкими значениями первичного изотопного отношения |4,Ыс1/|44Ыс1 позволяют предполагать существование двух мантийных изотопных резервуаров (источников) для первичных коматиитовых магм зеленокаменных поясов Центр. Карелии, имеющих различную степень «обогащенности» (еШа) = +1.5 и + 0.3). Причиной появления таких резервуаров могло быть гомогенное смешение в

различных пропорциях компонентов "нормальной" деплетированной мантии (ОМ1), служившей источником для коматиитов Кольского п-ва и Сев. Карелии или «высоко» деплетированной мантии - источника части коматиитов Центр. Карелии, и примитивной или недеплетированной мантии (СНШ1 или им), исходной для коматиитовых расплавов Зап. и частично Центр. Карелии.

Изотопный состав кислорода и стронция. Для получения дополнительных независимых критериев оценки правильности выводов по Бт-Иё систематике коматиитов и изотпно-геохимической гетерогенности их мантийных источников, было проведено изучение изотопного состава кислорода и стронция.

Изотопный состав кислорода в коматиитах Балтийского щита варьирует в широких пределах ("0^= 01+4.5 до +6.8 7^) с отчетливым обогащением пород |80 при их карбонатизации и отальковании.

В целом для ограниченных данных по изотопному составу кислорода в коматшггах Балтийского щита, устанавливается несколько главных тенденций: слабо выраженная отрицательная корреляция со степенью деплетировпнности пород легкими лантаноидами (Се/8ш)м (рис.7-а);

отсутствие коррелятивных связей с содержанием СаО в породах (рис.7-в); закономерное относительное обогащение тяжелым изотопом кислорода коматиитов, подверженных вторичным процессам карбонатизации и оталькования.

О о д

Оо о

О | А 0. А •

□ • О

II 1} и 15

(Се/Бш),

12 3 4 1 I. >. 8, 7. 1.

СаО, %

Рис. 7. Вариации "О^ относительно (Се/5т)м(а), "ДгАУг (б) и СаО (в) в коматиитах

Балтийского щита

Эти особенности изотопно-геохимического состава могут указывать на: а) отсутствие или несущественное влияния процессов контаминации коровым веществом в исследованных образцах коматиитов и б) преобразование их изотопной системы флюидами только по зонам карбонатизации и оталькования пород, которые выявляются геологическими и петрографическими методами.

Изучение изотопного состава стронция для наименее измененных коматиитов из различных зеленокаменных поясов Балтийского щита, показало сущестиование положительной коррелятивной связи "БгЛБг - еИс1(Т), в целом отвечающей т.н. "мантийной последовательности", что является еще одним свидетельством, подтверждающим установленную гетерогенность верхнемантийных источников коматиигового магматизма Балтийского щита в архее.

Таким образом для коматиитов из зеленокаменных поясов наиболее древней возрастной группы (3.05-2.9 млрд. лет) Центр, и Вост. Карелии установлен наиболее

гетерогенный изотопный состав мантийных источников: максимально дебетированный (eNd(T) =+4.2±0.2) источник (DM2- тип) коматиитовых расплавов с временем их отделения 3016±64 млн. лет, характерен для Вост. Карелии и части коматиитов Центр. Карелии (Совдозерская и Койкарская структуры), а наименее деппетированный (eNd(T)~H).3) UM-типа - для коматиитов и высокомагнезиальных базальтов Ведлозерско-Сегозерского зеленокаменного пояса Центр. Карелии, отделение которых от мантийного источника произошло в 2980±99 млн.лет. Кроме того, для основной массы коматиитов Центральной Карелии с изохронным Sm-Nd возрастом по породе в целом 2937±56 млн. лет установлен мантийный источник ЕМ-типа с промежуточными изотопными характеристиками (eNd^p+l.SiO.2), которые, вероятно, являются результатом смешения изотопных компонент деплетированной (DM) и примитивной или недеплетированной (CHUR или UM) мангаи.

Для коматиитов Кольского п-ва, Сев. и частично Зап. Карелии (Костомукшская структура) источником служила мантия DMl-типа (eNdT_+2.5±0.2). На изотопное единство мантийных источников коматиитов этих ЗКП указывает также и то, что для них получена «региональная» изохрона с возрастом 2870±90 млн. лет, которая в пределах ошибок совпадает с «внутренними» изохронами, построенными по образцам коматиитов Кольского п-ва (Полмос-Поросозерская, Урагубская и Корваггундровская структуры) и Костомукшской структуры в отдельности (2882± 190 млн. лет, eNdr=+2.8 и 2889±100 млн. лет, eNd,. =+2.3, соответственно). Таким образом, время отделения коматиитовых расплавов зеленокаменных поясов Кольского п-ва, Сев. и частично Зап. Карелии от их мантийного источника в пределах ошибок является более поздним, чем для Центр, и Вост. Карелии и соответствует временному интервалу развития ЗКП второй возрастной группы.

Причиной изотопной гетерогенности мантийных источников коматиитовых расплавов при условии установленной неконтаминированности последних, могут быть два явления:

различная степень деплетированности мангии Балтийского щита, из-за латерально-разномасштабного фракционирования мантии при процессах корообразования в раннем архее;

- смешение деплетированного верхнемантийного резервуара (DM) с различными объемами примитивной компоненты (UM или CRUR) мантии, привносящейся на уровни магмагенерации нижнемантийными плюмами.

В первом случае наиболее характерным признаком должно быть сочетание высоких положительных значений eNd(T) с существенной деплетированностью легкими лантаноидами [(Ce/Sm)N«l], а во втором - менее высокие положительные значения eNdm (ниже линии DM) с близко к «хондриговому» распределению РЗЭ [(Ce/Yb)N~l ] и их низким общим содержанием (<2-3 х chond.).

Полученные Sm-Nd данные позволяют считать, что причиной установленной неоднородности мантийных источников первичных коматиитовых расплавов являлись оба этих явления, действовавшие как независимо друг от друга, так и в тесной причинно-следственной связи при взаимодействии мантийного плюма с литосферной

мантией. Мантийные источники для коматиитов Восточной и частично Центральной Карелии по изотопным характеристикам отвечали «ультрадеплетированной» мантии (eNd(T)=+4.2±0.2), возникновение которой было связано с формированием наиболее древней (-3.2 млрд. лет) на Балтийском щите коры Водлозерского блока. Источники коматиитовых расплавов Кольского, Северо- и Центрально-Карельского регионов Балтийского щита представляли собой результат смешения резервуаров деплетированной мантии и примитивного вещества нижней мантии.

Участие компонента примитивной мантии в источнике первичных коматиитовых магм, может быть оценено как минимальное для коматиитов Кольского п-ва, Сев. и частично Зап. Карелии и максимальное - для коматиитов Ведлозерско-Сегозерского зеленокаменного пояса.

Положение 3 Полигенность и полихронность первичных коматиитовых расплавов Балтийского щита определялись условиями частичного плавления разноглубинных мантийных источников, отличавшихся котектическими минеральными ассоциациями, степенью обеднения некогерентными элементами и временем отделения расплавов.

При петрологической интерпретации геохимических типов и групп коматиитов Балтийского щита следует учитывать следующие наиболее общие особенности состава мантийного источника и условия магмогенерации:

1) обедненность ЛРЗЭ (Ce/Sm и Ce/Yb < 1) может быть связана с: плавлением деплетированной мантии, состав которой обычно рассчитывается путем "вычитания" среднего состава континентальной коры из 40% объема примитивной мантии (CHUR), по составу отвечающей "среднему составу силикатной Земли" (Galer et al„ 1989; и др.);

повторным плавлением мантийного источника после удаления из него первичной выплавки, по составу отвечающей базальту или базальтовому коматииту, что также приводит к повышению общего содержания РЗЭ в расплаве относительно источника. В принципе такая схема петрогенезиса с геохимических позиций аналогична плавлению деплетированной мантии. Отличием этих двух случаев будут изотопные характеристики расплавов, т.к. в первом случае предполагается значительный временной разрыв между процессами дифференциации мантии на кору и деплетированную мантию и генерацией коматиитовых расплавов.

2) обедненность ТРЗЭ IÏGd/Yd) >11. Al. Sc.V обуславливается: фракционироваш!ем граната при глобальной дифференциации мантии в раннем архее (4.6-4.4 млрд. лет) (Green, 1975; Sun, Nesbitt, 1978; Herzberg, Gaspaik, 1991 и

др.);

плавлением мантии при высоких давлениях (Р> 16 Gpa) в области фазового перехода Ol-Mj (майорит) (Ohtani et al., 1989);

различными котектическими соотношения граната и пироксена в мантийном субстрате при умеренных давлениях (Р>12 Gpa);

3) различный уровень содержания ТРЗЭ относительно хондрита при сопоставимой магнезиальности расплавов определяется:

варнашш содержания ТРЗЭ в расплавах порядка 2.0 - 3.0 х chondr., можно объяснить различиями в степени плавления (±5%) источника (DM) при одинаковых

котектических минеральных соотношениях и содержание РЗЭ в деплетированной М31ГТИИ (DM) равное их удвоенному количеству в хондрите; изменение концентрации ТРЗЭ (1.0-3.0 х chondr) в коматиитах возможно при их генерации из примитивного (UM или CHUR) и обогащенного (ЕМ) источников соответственно.

В случае смешения источников двух или нескольких геохимических типов в области магмогенерации незадолго до возникновения очагов плавления могут возникать расплавы с промежуточными (смешанными) изотопно-геохимическими характеристиками.

Столь большое разнообразие возможных причин появления различных геохимических и петрологических типов мантийных расплавов в приложении к выделенным изотопным и геохимическим группам коматиитов и их глубинных источников может быть описано только с использованием компьютерных петролого-гсохимических программ моделирования, позволяющих учитывать описанные выше петрологические, изотопно-геохимические процессы и их ограничения.

В основе такого петрогенетического моделирования по редким и редкоземельным элементам лежат современные теоретические и экспериментальные данные по закономерностям распределения некогеренгных элементов между расплавом и твердой фазой. Поведение редких и редкоземельных элементов в магматических расплавах может быть описано «законом Генри» (Gast, 1968), а их концентрация - при помощи уравнений баланса вещества расплава и равновесных с ним кристаллических фаз. Моделирование процессов частичного плавления основано на физико-химических закономерностях поведения породообразующих компонентов, концентрация которых в расплаве остается неизменной при постоянстве минерального состава субстрата (рссшта). Т.е. юменсиис состава расплава происходит только при исчезновении одной из кристаллических фаз на ликвидусе. Редкие и редкоземельные элементы в этом процессе ведут себя как компоненты идеального раствора и перераспределяются между жидкой и кристаллической фазами согласно коэффициентам распределения.

Теоретические представления и экспериментальные данные по петрогенезнсу коматиитов и составу их мантийных источников показывают, что наиболее существенную роль для объяснения возможных и наблюдаемых вариаций геохимического и изотопного состава коматишовых расплавов играют следующие причины, которые необходимо учитывать при модельных расчетах:

минералогический состав мантийного субстрата, как следствие глубины (давления) процесса плавления;

котектические соотношения минералов при плавлении; степень деплетированности мантийного субстрата. Эти же данные позволяют установить в качестве ограничений петрогенезиса коматиитов следующие параметры:

-температура ликвидуса коматиитовых расплавов Т=1530-1730 С, свидетельствующая о перегретости мантийного источника коматиитов на 300-25(/С относительно окружающей мантии по модели Рихтера (Richter, 1988);

степень прямого равновесного частичного плавления мантии (F) 20-50%; давление в области магмогенерации Р> 2.0 GPa.

Кроме того, при расчете моделей генерации коматиитовых расплавов на основании полученных изотопных данных нами было принято существование изотопно-геохимической неоднородности (расслоенности) верхней мантии в области генерации коматиитовых расплавов, т.е. одновременное существование в различной степени деплетированного мантийного резервуара (ОМ! и ОМ2), недеплетированного резервуара (ЦМ) и примитивного вещества (СН1Ж), поступавшего из нижней мантии. В качестве теоретически возможного процесса были рассмотрены случаи смешения разноглубинных выплавок из различных мантийных источников (резервуаров). В проведенных модельных построениях в качестве мантийных субстратов, имеющих различную степень геохимической деплетировашюсти редкоземельными элементами (Е-ОМ, и №ОМ2 типов) рассматриваются так же реститы плавления мантийных перидотитов пологая, что между актами плавления прошло достаточно много геологического времени и произошли значимые изотопные эффекты.

В расчетах были приняты следующие, нормированные к хондриту, содержания редкоземельных элементов в различных геохимических типах мантийных резервуаров (источников):

- примитивная мантия (СН1Ж или РМ) - 0.5-1.0 х сЬопск;

- недеплетированная («нормальная») мантия (ЦМ) - 2.0х сЬопс!г.;

- деплетированная мантия (ОМ,) -(Се/8т)м=0.8;

- деплетированная мантия (ОМ2) -{Се/5т)м=0.9;

Для того чтобы определить в первом приближении петрохимический состав модельных выплавок го мантийного вещества при Р<40Ра, в расчеты были введены породообразующие компоненты минералов го мантийных ксенолитов гранатовых и шшшелевых лерцолитов, что позволило контролировать поведение модельных расплавов основного, высокомагнезиального и ультраосновного состава.

Были рассчитаны следующие четыре основных модели петрогенезиса коматиитовых расплавов (рис.8-а,б):

1. Плавление примитивного (0.5 X сИопс1г.) гранатсодержащего (М]) перидотита (СН1Ж) при Р>14 вРа;

2. Плавление недеплетированного мантийного субстрата (ЦМ) на различных глубинах:

- нормального гранатового (N5) мантийного перидотита при Р=9-14 вРа;

- тоже при Р= 2.5-4 вРа;"

- безгранатового перидотита при Р<2.5 вРа;

3. Плавление деплетированного (после 2%-ого предварительного плавления) нормального гранатового манпшного перидотита (Е-ОМ^типа) при Р=4-90Ра;

4. Плавление деплетированного (после 5%-го предварительного плавления) нормального безгранатового манппшого перидотита (Ы-ОМ^-типа) при Р=2.5-40Ра;

Эти расчеты логически объединены в рамках абстрактной геодинамической модели вертикальной и латеральной неоднородности мантии и ее плавления при адиабатическом воздымании мантийного плюма из зоны термального раздела верхняя —нижняя мантия на глубине около 670 км. Предполагается также, что состав нижней мантии и соответственно вещества ядерной части плюма отвечал изотопно и геохимически наиболее примитивному веществу близкому к хондриту (СШЖ).

1 9

Верхняя мантия (выше 670 км) принята неоднородной (расслоенной) по геохимическому составу и представлена тремя типами резервуаров: UM, DM1, DM2. Используя представления Маккаллоха (McCulloch, Bennett, 1994) о возможности одновременного существования различных взаимосвязанных объемов коры и дебетированной мантии, в рассматриваемой модели предполагается присутствие в области магмогенерашш коматиитовых расплавов иа одних и тех же глубинах латерально разобщенных мантийных источников как деплетированного, так и педеплетнровашюго типов.

Рис. 8. Результаты моделирования частичного равновесного плавления рахзичных (СНШ1, Т)М1, ОМ2) мантийных источников (а, б) и положение составов каматиитов Балтийского щита (в) и других регионов мира (г) относительно различных модельных

типов мантийных источников.

Модель 1 • плавление примитивной (0,5хСН) гранатсодержащей (М)+М%-Р\) мантии при Р>14СРа;

Модель 2а • плавления недепчетнрованного,«нормального» (2хСН) гранатового (КЦ) мантийного перидотита, Р=9-]4 СРа; Модель 26 - тоже, при Р"4.0-2.5 СРа;

Модель 2в - плавление недететированного, *нормального» безгранатового мантийного перидотита, Р<2.5 СРа;

Модель 3 - мавление дебетированного (2%-м предварительным правлением) *нормального» гранатсодержащего мантийного перидотита, Р=4-9 СРа;

Модель 4 - правление дебетированного (5%-м предварительным плавление.^) «нормального» безгранатового мантийного перидотита, Р=2.5-4.0 Сра. Для упрощения процедуры сравнительной характеристики широкого модельного спектра распределения РЗЭ в расплавах и реститах мантийного субстрата с таковым в природных образцах коматиитов результаты компьютерного моделирования были

обобщены на диаграмме (Се/УЪ)%-(Се/5т)ч (рис. 8а, б). Установлено резкое отличие производных мантийного плавления безгранатового и граиатсодержащего субстрата. Так, если для выплавок из безграиатового субстрата характерны близкие величины отношений (Се/Бт^ и (Се/УЬ)Гч. то для расплавов, полученных из субстрата содержащего фанат (и сохраняющего его в рестите), наблюдается значительно большие вариации значений отношения (СеЛЪ^ при менее значительном изменении (Се/Бт^ отношения. На этих диаграммах тренды эволюции реститов плавления по существу можно рассматривать в качестве трендов эволюции вещества манттшого субстрата, в различной степени деплетированного лантаноидами при более ранних актах частичного равновесного плавления

Сравнение результатов модельных расчетов с реальным распределением и соотношением РЗЭ образцов коматинтов Балтийского щита позволяет выделить для ннх по крайней мере четыре мантийных источника, различающихся минералогическим составом и степенью деплетированности легкими лантаноидами (рис.8)..

/. "Нормальный недететированный гранат содержащий мантийный перидотит (модель 26). Составы коматшггов Кольского п-ва (Палмоспоросозерская, Урагубская н Корватундровская структуры) и частично Сев. Карелии (Хизопаарская структура) образуют два поля (М-5 и М-26), которые совпадают с трендами эволюции модельных выплавок из соответственно (а) Ог-содержащего недеплетированного мантийного субстрата при Р=4-9 ОРа и (б) Сг-содержащего субстрата, предварительно юонтаминированного выплавкой из безгранатового мантийного перидотита.

2. Де плетир о ванны й (ОА(/) (2%-ым предварительным плавлением) граиатсодержащей мантийный перидотит (модель 3). Этому тренду составов модельных выплавок соответствует поле (М-3) (рис. 8-в), которое образуют составы коматшггов Зап. Карелии (Костомукшская структура ) и большей часта образцов из Вост. Финляндии.

3. "Примитивный ", безгранатовый мантийный перидотит (Р=2.5-4 йРа) (модель 2а). Этому источнику наиболее близко соответствуют коматниты Ведлзерско-Сегозерского ЗКП Центр. Карелии (Хаутаваарская, Палаламбннская и Совдозерская структуры) (поле М-2 в на рис. 8-в).

4. "Ультрадететированный "(ОМ^, безгранатовый мантийный источник (модель 4). Составы коматгапов Каменноозерской (Воет Карелия), Койкарской и частично Совдозерскон (Центр. Карелия) структур образуют поле (М-4), соответствующее тренду эволюции составов рестнтов плавления деплетированной (5%-м предварительным плавлением) безфанатовон мшггни, что подразумевает их генерацию при плавлешш мантнйного субстрата деплепфованного предварительным плавлением большим, чем 5%. В области неопределенности (пересечение полей составов расплава по модели МЗ и М4) располагается ряд точек составов коматшггов Костомукшской структуры, но поскольку возраст вулканизма в Зап. Карелии значительно (> 100 млнлет) моложе такового в Центр. Карелии и изотопный состав коматшггов существенно отличается, их петрогенезис рассматривается здесь в рамках модели МЗ.

Положение на днтрпмме (СеЛЪ)х-(Се/5ш-\Ъ)[^ (рис. 8-г) составов комагиитов из различных регионов мира свидетельствует; что большинство го них генерировалось

из деплетированной мантии, при давлениях как больше 4 GPa, так и меньше этой критической для гранатовых парагенезисов глубины.

Исключите составляет большая часть юматиитов формации Комати пояса Барбергон (Ю. Африка), которые образуют самостоятельное поле составов (М-2в, рис. 8в) соответствующее тренду составов выплавок из недеплетированной Gr-содержащей мантии. Часть коматиитов Ю.Африки (ф-ция Комати) и З.Австралии (Камбалда) совместно с уникальными коматиитами из пояса Шапенбург (Канада) образуют компактное поле (М-3, рис. 8-в,г), которое можно интерпретировать, как результат частичного равновесного плавления деппетированного (2%-м предварительным плавлением) мантийного субстрата в условиях равновесного сосуществования ультраосновного расплава и граната.

Положение4 Литолого-формационные особенности состава и пространственно-временные закономерности распределения архейских ЗКП Балтийского щита, полигенность, а также изотопная неоднородность коматиитов и их мантийных источников, являются следствием плюм-тектонического режима взаимодействия астеносферы и литосферы. Такой геодинамический механизм развития литосферы адекватно описывает появление различных геодинамических обстановок формирования и развития гранит-зеленокаменных областей эпиархейских кратонов.

В последнее десятилетие в литературе развиваются представления о коллизионных и/или аккреционных геодинамических обстановках формирования эпиархейских кратонов и зеленокаменных поясов в частности. Основанием для таких представлений служат две главные причины: во-первых - выявление субгоризонтальных тектонических структур в супракрустальных комплексах зеленокаменных поясов (Huriter, Stowe, 1997), и, во-вторых — "гомологичность" некоторых геохимических параметров вулканогенно-осадочных "ассоциаций" с тектонотипическими формациями характерными для геодинамических обстановок фанерозоя. Именно эти данные позволяют ряду исследователей считать, что динамика литосферных плит существовала уже в архее во всем многообразии тектонических обстановок (Windley, 1976,1995;Hoffman, 1990; Кожевников, 1999, Минц и др., 1996). Эти аюуалистические представления о геодннамической природе зеленокаменных поясов и эволюции континентальной литосферы в целом, не учитывают существование особенностей тепловой, эндогенной и тектонической эволюции "теюшосферы" Земли в раннем докембрии и тем самым - объективно существующих синхронных геолого-геохронологических межконтинентальных этапов и рубежей развития архейской литосферы (Глебовицкий, Шемякин, 1995). Более того они ставят под сомнение результаты какие-либо глобальных корреляций и типизаций эндогенных, экзогенных и тектонических режимов развития архейской коры и литосферы в целом, а также региональных стратиграфических и ыеталлогенических сопоставлений даже в пределах отдельных эпиархейских кратонов.

Современный уровень изученности архейских граниг-зеленокаменных областей в целом и зеленокаменных поясов в частности, в сойот^пности с полученными данными по общим закономерностям строения и эволюции ЗКП и связанного с ними мантийного магматизма представляются достаточным для определения главных

элементов, петрологических и изотопно-геохимических ограничений в геодинамической модели формирования и эволюции астеносферно-литосфсрной системы архейских гранит-зеленокаменных областей, основанной на шпом-тектонической гипотезе ранних стадий эволюции тектоносферы Земли.

Предложенная модель эволюции литосферы и астеносферы Балтийского шита в архее (3.1-2.6 млрд. лет), не претендуя на всеобъемлющий охват и объяснение всех существующих геологических данных различного ранга значимости, позволяет адекватно связать их между собой и учесть ряд новых, в том числе принципиально важных, фактов и явлений, ранее неизвестных или же не принимавшихся во внимание, а также определить ряд петрологических и изотопно-геохимических ограничении для любых других моделей. Прежде всего к таким фактическим данным следует отнести установленную закономерную эволюцию и латеральную полихронность и полигешгосгь эндогенных процессов формирования архейских зеленокаменных поясов Балтийского щита и его континентальной литосферы в целом.

Ооэрвот (млрд.лот) е Nd (Т ТРЗЭ х chondr

а б в

Рис 9. Схемы полихроипости проявления (а) и гетерогенности начального изотопного состава коматиитов (6-изотопный состав Ш, в -содержание ТРЗЭ) и их

мантийных источников архейских ЗКП Балтийского щита Еще одной особенностью преложенной модели, и, как представляется аптору, основополагающей, является установленные изотопно-геохимическая вертикальная и латеральная неоднородность астеносферной мантии и перегретость источников коматиитов в ней, что указывает с одной стороны на отсутствие в архее мантийных конвективных процессов в астеносферной верхней мантии с размерами ячеек меньшим, чем размеры Балтийского "протощита" в целаи, а с другой, на привнос избыточной тепловой энергии и вещества из глубинных уровней мантии в область магмагенерации коматиитовых расплавов зеленокаменных поясов. Кроме того, большое количество изотопно-геохронологических данных, в том числе полученных автором, для архейских комплексов Балтийского щита и интерпретация природы изотопно- геохимической гетерогенности мантии позволили констатирован., что контуры "проекций" этих глубинных аномалий в архейской коре пересекают многие предполагаемые границы архейских литосфсрных микрогшит, что с большой era 1еныо вероятности свидетельствует о существовании единой литосферной плиты

континентального типа на архейской стадии развития Балтийского щита. Важным аргументом, ограничивающим возможность существования рециклинга архейского вещества коры и мантии в зонах субдукции, является отсутствие в ЗКП мантийных пород с низкими ("коровыми") значениями '"Ыё/'^Ш (рис. 4).

Петрологическая модель развития астеносферы Балтийского щита в архее. Установленная геохимическая и изотопная неоднородность мантийных источников коматиигов (рис. 9), результаты петролого-геохимического моделирования процессов разноглубинного мантийного петрогенезиса ультраосновных расплавов и их термодинамические параметры не находят адекватного объяснения в рамках моделей стационарного теплового потока и конвективной гомогенности мантии. Для объяснения установленных особенностей состава коматиигов была разработана петрологическая модель развития астеносферной мантии Балтийского щита в позднем (3.1 - 2.6 млрд. лет) архее (табл.2, рис. 10), с позиций плюмовой динамики ранних стадий развития Земли.

Таблица 2

Мантийный ппюи-1 Мантийный плюм-1/

Центральная и восточная Карелия Кольский полуостров, Сев. и Зап. (?) Карелия

Время (млрд. лет) 3.05-2.9 2.9-2.75

Температуры ликвидусов коматиитов(Т°С) 1570-1590 1620-1720 (1580-1650)

Относительная глубина генерации коматиитовых расплавов (вРа ) 2.5-4.0 4.0-9.0

Состав мантийного источника ОМ2 им (ОМ2 + им) ОМ1 им фМ1 + ОМ2)

£N0 (Т) + 4.4 +0.3 | +1.5 +2.5 +0.3

Котектические соотношения плавления 01о.ео+оРхо.2в+сРхо .к 01о.б2+оРхо.гв+сРхо.12 01о.бО+ОР 0.20 + СРХо.ов + СГо. 12. 01о.05 + ОРХо.<,5 + СРХо.,«+СГо.5<

Предложенная модель наиболее корректно объясняет нахождение в пределах одной зеленокаменной структуры коматиигов, имеющих различный изотопно-геохимический состав мантийных источников ([Се/УЬ]к, от 0.8 до 1.2 и еЫс^ от +0.3 до +4.4), их полигенность и экстремально высокие температуры ликвидуса (1530-1730°С), а также полихронность магматизма архейских зеленокаменных поясов Балтийского щита (от 3.05 до 2.75 млрд. лет).

Инициальный магматизм ЗКП, связанный с эволюцией двух (I и II) гипотетических плюмов, определялся глубиной плавления плюма, гетерогенным составом окружавшей его нижней мантии и температурным градиентом перегретости вещества плюма. Состав мантийного вещества плюма вероятнее всего был представлен недеплетированным (примитивным) перидотитом (РМ еЫс1(Т)=и-0.3±0.2), всплывавшем га зоны аномальных термодинамических процессов на фанице нижней и верхней мантии (~ 670 км), как это предполагается в современных геофизических моделях (Магиуапа, 1994).

Одним из источников коматиитов наиболее древних (3.05-2.9 млрд. лет) зеленокаменных поясов Центральной и Восточной Карелии служила безгранатовая

(01+сРх+оРх) "ультрадеплетированная" мантия (ЛМ2 еЫс1(Т)=+4.4±0.2), представлявшая собой рестит более раннего акта частичного плавления (Т= 10-5%) недепдетирова! того гранатового перидотита верхней мантии. Именно эти процессы ранней дифференциации и плавления астеносферной мантии с образованием существенных объемов корового вещества и комплиментарной деплетированной мантии обусловили ее безгранатовый минералогический состав и "высоко"деплетированные изотопные характеристики.

ВОСТОЧНАЯ И ЦЕНТРАЛЬНАЯ КАРЕЛИ 1.05-2.9 С.»

Центральная Карелия Вост.Карелия

<м р

N *» 5 .г

а *

Т)

*

с* >

1

?

*> 1

РМ 1 Т

.':■..-Л

31+еРх+оРх*8р

01+сРх+орху ^ Ь.1 ^—_ N ^

В ; Ьм2',ч \ I о1+сРх+оРх±Сг▼ 1

аЕЖШЙЕ!

КОЛЬСКИЙ П-В, СЕВ. КАРЕЛИЯ II ВОСТ. ФИНЛЯНДИЯ 2.9-2.75 С.«.

Кольский и С.Карелия сМ<)=*2.5

3.Карелия и

В.Финляндия

'Т * т Т—1

'у -

"•4

|01>сРх»оРх ^рГр- 1 - ■

01+сРх+ОП:

11 Е)М1

01+сРх+оР/1 •Л

¡-а.. А-.. Гш.— -Э1+сРХ*ОРх вг!

-жЗЗЗГ*

Ш'

т 23

нижня

МАНТИ

РЖИ

Рис. 10. Схематическая модель строения архейской литосферы и астеносферы Балтийского щита в области генерации коматиитовыхрасплавов ■ Вторым типом источников комахшггоа служило недеплетированное вещество плюма, причем первичные расплавы не находились в равновесии с пироповым гранатом. Это обстоятельство может интерпретироваться как признак высокого уровня стояния мантийного плюма (Р<2.5 вРа). Наиболее дискуссионным с петрологических позиций является один из мантийных источников коматиитов Центральной Карелии, имеющий «обогащенные» изотопные характеристики (еШт=+1.7±0.2), поскольку связанные с ним коматиитовые расплавы не имеют ярко выраженной геохимической индивидуальности. Таким образом, объяснение этого явления следует искать в области изотопной геохимии мантийных резервуаров. Отсутствие признаков контамннации коровым веществом предполагает два альтернативных объяснения: (1) гомогенное смешение в различных пропорциях недеплетированного (им еШ(Г)=+0.3±0.2) вещества осевой части "головы" плюма с окружающей его деплетированной мантией (ПМ2

сМс1(Т=+4.4±0.2), что обычно происходит в зоне окружающей передовую сферическую часть воздымающегося плюма; (2) плавление зон, участков или линз мантийных перидотитов, испытавших предварительное частичное плавление в меньшей степени по сравнению с основным объемом вмещающей "высоко"деплетированной мантии ОМг Рестит после такого плавления может иметь промежуточные значения первичного изотопного отношения |43Ыс1/,44Нс1 между РМ- и БМ2-типами мантийных резервуаров.

Существенным отличием петрогенезиса первичных коматиитовых расплавов зеленокаменных поясов Кольского п-ва и Сев. Карелии (2.9-2.8 млрдлет) является их равновесное сосуществование с пироповым гранатам в области магмогенерации и "нормальный" деплетированный мантийный резервуар (ОМ, еШт==+2.5±0.3). Кроме того часть из этих коматиитовых расплавов несомненно являлась результатом плавления недеплетированного гранатсодержащего мантийного перидотита из наиболее высокотемпературной осевой части плюма, о чем свидетельствуют их геохимические характеристики (рис. 8). Эти петрологические и изотопно-геохимических характеристики мантийных источников коматиитов позволяют связывать их происхождение с более глубинным и поздним мантийным плюмом-П (рис. 2-6, табл.2)..

Геодинамическая модель развития архейской литосферы Балтийского щита. Поскольку основные эндогенные процессы в ЗКП связана с динамикой эволюции верхней мантии, которая являлась главным источником вещества зеленокаменных поясов и геодинамической причиной их зарождения, то представляется важным выявление "геодинамических следствий" особенностей эволюции астеносферной мантии для литосферы архейских гранит зеленокаменных областей в целом. Наиболее древними образованьями (>3.2 млрд. лет), установленными на Балтийском щите являются гнейсы тоналит-трондъемитового состава восточной Карелии (Водлозерский блок) и Южной и Северной Финляндии Геохимические особенности, изотопная систематика и петрология полигенных и полихронных гранитоидных комплексов (в том числе древнейших ТГС-ассоциаций) Балтийского щита позволяет связывать их происхождение на всем протяжении (3.4-2.75 млрд. лет) формирования и эволюции коры Балтийского щита с плавлением метаморфизованных (т.е. водосодержащих) основных пород коры (Чекулаев, 1996). Эти данные дают основание считать, что, по крайней мере, начиная с -3.2 млрд. лет изменение физических характеристик континентальной коры и литосферы Балтийского щита в целом, определялось только перераспределение,ч масс при генерации гранитоидов, а прирост ее мощности происходил в верхнекоровых струюурах зеленокаменных поясов за счет поступления вещества из мантийной астеносферы. Присутствие гранитоидов с наиболее древним коровым источником (3.5-3.0 млрд.лет) в Восточной и Центральной Карелии наряду с установленным "ультрадеплетированным" мантийным источником (еЫ<1г=+4.4±0.3) для более молодых (3.0-2.9 млрд. лет) коматиитов этой части Балтийского щита свидетельствует о существовании сиалического корового вещества еще до заложения ЗКП. Менее деплетированные мантийные источники коматиитов, установленные практически в всех ЗКП Балтийского щита, возможно интерпретировать как свидетельства существования различных комплиментарных объемов коры до более позднего этапа взаимодействия астеносферно-литосферной

геодинамической системы, связанного с зарождением и развитием зелено каменных поясов. Отсутствие изотопно-геохимических свидетельств существования на Кол ьском п-ве и Сев. Карелии корового вещества древнее 2.9 млрд. лет, а также современные геофизические характеристики литосферы этих частей Балтийского щита, позволяют предположить, что ко времени появления здесь эндогенной активности, связанной с формированием зеленокаменных поясов, мощность и "зрелость" коры и литосферы в целом была меньшей по сравнению с карельской частью щита.

3.1-3.0 млрд. ле

С-3. Карелия Центр, и Ь. Карелия и Кольский п-в

\

тактенмчаскоа схучиаами« (покроано<кладчктываллохгонк* пелогма складки и сбросы)

Puc.ll Геодинамическая модель развития литосферы и астеносферы Балтийского щита в позднем архнн Анализ закономерностей пространственного и временного распределения ЗКП, литолого-формационных особенностей вулканогенно-осадочных комплексов и неоднородностей геохимического и изотопного состава коматиитов и их мантийных источников (резервуаров) показывает, что наиболее адекватно они могут быть

объяснены в рамках модели развития двух разновозрастных мантийных плюмов (I и II). Эта эволюционная модель астеносферно-литосферной геодинамической системы Балтийского щита в архее (3.1-2.6 млрд. лет) может быть подразделена на несколько стадий, каждая из которых характеризуется рядом особенностей развития и взаимосвязанных причинно-следственных явлений.

1-я стадия (3.1-3.0 млрд. лет) воздымания из зоны раздела нижней и верхней мантии плюма-1, имевшего радиус головной части не менее 300 км, под областью Вост. и Центр. Карелии приводило к сводовому поднятию континентальной литосферы без нарушения ее сплошности, причем контуры напряжений и векторы упругого смещения в коре в этом случае были ориентированы так, что вызывали ее растяжение и комплиментарное прогибание в смежных областях, в том числе Кольского полуострова, Сев. и Зап. Карелии. Сводовое поднятие коры служило областью сноса для бассейнов осадконакопления в компенсационных депрессиях по его периферии, в которых отлагались т.н. "нижние терригенные толщи" ЗКП Кольского п-ва и Зап. Карелии (Костомукшская структура).

2-я стадия (3.0-2.9млрд. лет) развития, адиабатически поднимающегося плюма-1 и его взаимодействия с литосферой, связана с нарушением ее сплошности транслитосферными разломами, достигавших очагов плавления как недеплетированного вещества (ЦМ) плюма, так и окружающей его деплетированной верхней мантии (БМ2). Магматизм ЗКП этого этапа определялся высоким положением изотермы плавления мантийного субстрата, глубиной проникновения разломов и разнородными латеральными характеристиками верхней мантии, коры и литосферы в целом. Следствием сочетания этих причин стало практически одновременное появление в ЗКП Вост. и Цент. Карелии инициальных глубинных коматиитовых расплавов различных изотопно-геохимических типов, малоглубинных толеитовых и андезитовых (Ю-3 Карелия) вулканитов. Подъем плюма-1, вплоть до границы с литосферной мантией (гранатовые амфиболиты и/или эклогиты - реститы плавления древних базитовых комплексов при генерации ТТС-ассоциаций), вызывало ее плавление с образованием астеносферных линз, что на поверхности выражалось появлением андезит-дащгтовой и базальт-дацитовой (бимодальной) серий вулканизма с изотопными параметрами преимущественно корового характера (еШ(Т)= от -1.0 до -6.0). Такие изотопные характеристики позднего этапа вулканизма ЗКП Центр, и Вост. Карелии являются еще одним свидетельством существования в это время здесь достаточно зрелой полихронной литосферы конганентального типа, с признаками вещественной и тектонической расслоенности.

Закономерная в целом для архейских зеленокаменных поясов смена мантийного (коматиитового и толеитового) магматизма ранних стадий развития на магматизм кислого и/или среднего состава означает окончание непосредственного тепло- и массо-взаимодействия астеносферы и литосферы. Во многом это определялось достижением плюмом предельного "компенсационно-изобарического" уровня всплывания. Учитывая высокую плотность вещества, слагающего шпом (-3.0-3.1 г/см3), этот уровень зависит в общем случаи (без учета длительности пребывания плюма в литосфере, его объема и плотностной гетерогенности коры и литосферы в целом) от мощности литосферы, а также от степени деплетированности и объема верхней мантии

(БМ). Последнее связано с тем, что деплетированность мантии определяется удалением из нее в результате частичного плавления наиболее легкоплавких компонентов и соответственно обогащением рестита (собственно ОМ) тугоплавкими компонентами, что увеличивает его магнезиальность, атак же плотность до 3.3-3.5 г/ см3.

Таким образом, установленная по изотопно-геохимическим и петрологииIсским данным большая степень деплетированности верхней мантии Центральной и Восточной Карелии, предполагает более высокий "компенсационно-изобарический" уровень проникновения примитивного, недеплетированного (1Ш) вещества мантийного плюма-1 при его адиабатическом всплывании.

В свою очередь, то или иное гипсометрическое положение плюма будет определять плотность и интенсивность теплового потока, температурный профиль литосферы и, соответственно, положение "критической" для появления палингенно-анатекти11 еских процессов в коре, геоизотермы 650-700°С. Возникновение т.н. "коровых астеносферных линз" (Митрофанов и др., 1986), с одной стороны, препятствовало проникновению мантийных расплавов в кору и тем самым открывало путь возникновению механизма "андерплейтинга" (т.е. кристаллизации расплавов шоке этого термостатирующего слоя и увеличение мощности нижних частей литосферы), а, с другой, - определяло "коровые" изотопно-геохимические характеристики средних и кислых вулканитов зеленокаменных поясов.

Адиабатическое всплывание мантийного плюма-1 до "компенсационно-изобарического" уровня, должно было вызвать его латеральное растекание и рассеивание теплового потока в вышележащей коре. Это сопровождалось ее прогрессивным плавлением и генерацией больших масс грашгшидов. Возникновение палингенно-анатектических расплавов, обладающих дефицитом плотности по отношению к вулканогенным комплексам зеленокаменных поясов, определяло их гравитационную неустойчивость и внедрение в верхнюю кору. В это же время происходило погружение более плотных вулканогенно-осадочных призм и их высокоградиентный метаморфизм, что в итоге приводило к восстановлению гравитационного равновесия коры и ее стабилизации ко времени ~2.8 млрд. лет.

3-я стадия (2.9-2.8млрд. лет). Геодинамическая обстановка эволюции астеносферы и развития литосферы Балтийского щита в это время определялась проявлением воздействия плюма-И на литосферу в области Кольского п-ва и Сев. Карелии и «отмиранием» плюма-1 с закономерным превращением его в т.н. нисходящий «холодный» плюм. Трансформация восходящего мантийного горячего плюма-1 в нисходящий холодный, сопровождалось сокращением его объема, которое для силикатных систем составляет до 10%.

Более молодая кора и, соответственно, литосфера этой части Балтийского щита (Кольский п-в - С. и 3. Карелия), с относительно меньшей мощностью и степенью «континентальной зрелости», определяли реологическую реакцию литосферы (ее утонение и появление магмовыводящих разломов) при более глубоком положении плюма-П и геотерм плавления мантийного вещества (Р>4 СРа). Еще одной особенностью строения и состава коры этого региона, вероятно, следует считать присутствие в ее нижних частях гранулитов, которые в настоящее время выведены на

поверхность в Центрально-Кольском блоке и Вокнаволкском и Тулосском блоках Зап. Карелии. Сравнительно небольшое избыточное давление в литосфере, связанное с более низким "компенсационно-изобарическим" уровнем всплывания плюма-П в пределах менее деплетированной и соответственно более плотной верхней мантии, были причиной поведения литосферного вещества как упругого тела, что приводило к увеличению ее прочности на разрыв при превышении растягивающих напряжений предела прочности пород на сдвиг. Вероятно именно эти реологические свойства литосферы и астеносферной мантии определили значительно более обширную реконструируемую область проекции "опосредованных" свойств плюма-Н (рис. 9) и локализацию мантийного магматизма в Кольском геоблоке практически только в двух протяженных зонах, которым соответствуют Колмозеро-Урагубский и Терско-Аллареченский зеленокаменные пояса. Эти же причины в большей степени влияли на появление здесь с одной стороны более глубинных и высокотемпературных коматиитовых расплавов, а с другой - их в целом менее деплетированные изотопно-геохимические характеристики. Меньшая степень «дренированности» литосферы глубинными разломами определяли и более высокую термостатированность коры и литосферной системы в целом, что соответственно должно было вызывать «сближение» геоизотерм.

Сочетание относительно невысокой мощности коры и литосферы с низким уровнем проникновения мантийного диапира (Р>4 вРа) создавало уникальную геодинамическую обстановку "андерплейтинга", связанную с наращиванием мощности литосферы и коры при кристаллизации основных расплавов в глубинных условиях (гранатовые амфиболиты и эклогиты).

Критической в отношении геодинамических обстановок, вероятно, являлась в этот период область (предположительно соответствующая С. Карелии) взаимодействия и интерференции нисходящих движений, связанных с возвратными массопотоками при отмиранием плюма-1, и вертикального вектора тектонических процессов, определяемых развитием плюма-П. Гравитационное "соскальзывание" литосферных пластин по поверхности воздымающегося плюма-Н вызывало на его периферии их скучйванье и формирование складчато-покровных тектонических аллохтонов с проявлением низкоградиентного метаморфизма. Уникальность геодинамический остановки была связана с тем, что опускание литосферы при нисходящем массопереносе в астеносфере компенсировалось тектоническим скучиваньем коровых пластин в области интерференции плюм-тектоническнх процессов, что создавало обстановки схожие с коллизионными геодинамическими режимами типа "континент-континент".

Геодинамические особенности развития различных типов архейских зеленокамеиных поясов. Использование разработанной геодинамической модели для объяснения установленных типов зеленокамеиных поясов, тектонических режимов их заложения и начальных стадий развития (Вревский, 1986; 1989), выявило некоторые общие закономерности, связанные с корреляцией сериального состава вулканогенных комплексов ЗКП, особенностей их изотопго-геохимического состава и петрогенезиса со степенью "зрелости" архейской континентальной коры и направленностью процессов в астеносферно-литосферной системе с позиций привноса вещества в

литосферу и перераспределения его в ней. Очевидно, общей причиной возникновения и эволюции зеленокаменных поясов того или иного типа, являлось нарушение энергетического равновесия в одном из сегментов архейской литосферы с разли1:11ыми физическими параметрами, что приводило к интенсивному и, для различных типов зеленокаменных поясов, разнонаправленному массообмену между разными участками (резервуарами, источниками) мантии и корой до нового равновесия этой системы (консолидации). В основе этих представлений лежит принцип "изостатичсского равновесия Рамберга" в литосфере (ДатЬе^, 1973), который должен соблюдаться и учитываться, как в плейт-тектонических моделях, так и в моделях, основывающихся на других глобальных геодинамических концепциях, по причине своей объективной природы, как геологическое выражение физического принципа Ле-Шателье - "любой процесс является следствием нарушения равновесия и направлен так, чтобы равновесие было восстановлено".

Особенности петрогенезиса инициального вулканизма коматиит-толеитовой и известково-щелочной серий свидетельствуют, что прирост коры в зеленокаменных поясах Хаутаваарского и Барбертонского типов происходил в основном по схеме массопереноса мантия-кора с возможным отклонением по пути мантия-кора-кора, при генерации некоторых членов известково-щелочных серий в поясах Хаугавапрского типа. В последнем случае эта схема, возможно, определялась повышенной, относительно других типов зеленокаменных поясов, мощностью коры в месте их заложения и как следствие этого - контаминацией расплавами корового вещества.

С другой стороны, на примере наиболее детально и полно изученном стратотипическом примере Хаутаваарского ЗКП Балтийского щита, было аргументировано с позиций количественной петролого-геохимической модели, происхождение андезит-дацитовых инициальных расплавов при кристаллизации амфибола из бонпнитового расплава, генерировавшегося при 2-4% частичном плавлении в различной степени деплетированной (еШ(Т)=+1.7 - 0.4) шпинельсодержащей мантии. Эти данные позволяют связывать появление ЗКП Хаутаваарского типа с взаимодействием литосферы с астеносферной мантией более гидратированной, чем в случаи формирования ЗКП Барбертонского типа, с мощным проявлением инициального коматиитового вулканизма.

Геодинамические обстановки формирования зеленокаменных поясов Барбертонского типа, характеризующихся излиянием больших объемов инициальных коматиитовых вулканитов, должны быть связаны в первую очередь с активной деструкцией континентальной коры и привносом в ее верхние горизонты мантийного вещества, причем этот рифтогенез был следствием, а не причиной подъема астеносферы. Возникновение очагов и зон частичного плавления в верхней мантии при генерации первичных коматиитовых расплавов может быть связано или с термальной аномалией (глубинный голом) или с декомпрессией при заложении глубинного разлома. В случае петрогенезиса коматиитовых расплавов механизм декомпрессии вряд ли имел существенное значение, поскольку глубина генерации этих расплавов находилась за пределами жесткой литосферной мантии.

Динамический режим генерации и подъема расплавов в мантии в общем случае определяется двумя причинами - инверсией плотностей при адиабатическом

всплывании мантийного астенолита и объемным эффектом реакции плавления. Возникновение в результате приложения этих причин суммарное избыточное давление расплава на вмещающую среду может превышать литостатическое давление, что в результате приводит к сводовому поднятию литосферы и/или ее разрушению без возникновения значительных растягивающих напряжений превышающих предел прочности лигосферных пород на сдвиг и приводящих к переходу пород в пластическое состояние и повышению их прочности на разрыв. Преобладание хрупких деформаций в верхних частях литосферы определялось не только ее повышенной мощностью, о чем свидетельствует присутствие древнего (3.36-3.68 и более млрд. лет) сиалического вещества коры, но и низким уровнем положения мантийного плюма (Р=2.5-4.0 вРа, гранатовая фация глубинности мантии), при котором высокая степень разогретости и, соответственно, пластичности коры маловероятна. Адиабатический подъем мантийных расплавов (плюмов), сопровождаемый увеличением объемного эффекта при декомпрессии, позволяет мантийным (в частности коматиитовым) расплавам максимально сохранять свою энтальпию и проникнуть на высокие уровни коры без или с минимальной раскристаллизацей и с чрезвычайно высокими температурами. Во многом эти процессы определяются скоростью подъема расплавов, которая в случаи коматиитовых магм является максимальной в силу их минимальной вязкости и ко нтам юн фованно сти коровым материалом.

Формирование коры в зеленокаменных поясах типа Белиигве имело принципиально иную направленность массопереноса на ранних этапах развития структур, осуществлявшуюся по схеме кора-кора (предварительное прогибание обширных участков земной коры с накоплением осадочных комплексов за счет размыва сиалических пород рамы) до того момента, когда аккумуляция терригенных толщ и подток энергии из мантии не нарушили гравитационное равновесие и сплошность литосферы и не сместили направленность массопереноса по схеме мантия-кора (генерация коматиит-толеитовых вулканитов) и, возможно, частично по схеме мантия-кора-кора (образование некоторых дацитов).

Такая схема массообмена на этапе заложения зеленокаменных поясов подразумевает и иной геодинамический режим взаимодействия в лигосферно-астеносферной системе, поскольку предварительное растяжение коры с образованием бассейнов осадконакопления может реализовываться как при тангенциальных напряжениях, так и при вертикальных перемещениях континентальных блоков. Для коматиитов ЗКП типа Белингве установлен деплетированный мантийный источник безгранатовой фации глубинности (Р<2.5 йРа) (рис. 7), что означает более высокое положение мантийного плюма и следовательно иной, высокоградиентный температурный профиль литосферы. Сочетание таких свойств лигосферно-астеносферной системы определили направленность в ней массопереноса и значительно меньший объем излияния мантийных расплавов.

Таким образом при прочих равных условиях генерации коматиитовых и, возможно, толеитовых расплавов зеленокаменных поясов, отличия в геодинамических режимах начальных стадий заложения поясов Барбертонского, Белингве и Хаутаваарского типов, следует искать в реологических особенностях и физико-механических свойствах коры и литосферы в целом. Эти свойства литосферы определяли ее различную реакцию на

избыточное давление, создаваемое мантийными плюмами с различной глубинностью всплывания и подъема границы литосферы и астеносферы. В случаи Барбертоиского типа ЗКП вероятно в литосфере преобладали хрупкие деформации, которые способствовали с одной стороны увеличению декомпрессионного эффекта магмагенерации, а с другой- отражали реакцию более консолидированной и мощной континентальной литосферы на избыточное давление воздымающегося мантийного плюма, который располагался на уровне гранатовой фации глубинности верхней мантии. Напротив, в случае развития первичных бассейнов осадконакопления при формировании ЗКП типа Белингве, континентальная литосфера вероятно характеризовалась меньшей мощностью и большей пластичностью и, следовательно, способностью к растяжению без нарушения своей сплошности. Это связано с тем, что при сравнительно небольшом избыточном давлении литосферное вещество ведет себя как упругое тело и, когда растягивающие напряжения в ней превышают предел прочности пород на сдвиг, вещество переход ит в пластичное состояние и его проч i юсть на разрыв увеличивается (Сорохтин и др., 1996).

Эволюция вулканизма во времени, на промежуточных стадиях формирования зеленокаменных поясов, также обнаруживает две основные тенденции - по мулътимодалыюму и бимодальному путям. Образование мультимодальных, известково-шелочных, серий осуществлялось преимущественно по схеме массопереноса мантия-кора. Поскольку генерация андезитов в подкоровых условиях требует давлений, значительно больших, чем для коматиит-толеитовых расплавов, то в конкретной геологической ситуации эти давления можно связать с относительным увеличением мощности земной коры за счет осадочно-вулканогенного комплекса зеленокаменных поясов и комплиментарно связанным с этим снижением положения геотермы плавления. Другой причиной массового появления вулканитов среднего состава в ЗКП молодых возрастных групп (<3.0 млрд. лет) могло быть достижение мантийными плюмами уровней мантии шпинелевой фации глубинности (Р<2 GPa) и плавление гидратированного (~7% Н20) вещества литосферной мантии с последующим фракционированием амфибола из расплавов бонинитового состава. В такой схеме петрогенезиса средних вулканитов ЗКП мультимодального типа могут найти объяснения их геохимические особенности, не позволяющие проводить аналогии с андезитами более молодых геодинамических обстановок, в том числе протерозоя. Высокое стояние мантийных плюмов при формировании позднеархейских зеленокаменных поясов мультимодального типа вероятно определяло и почти в два раза меньшую длительность (150-200 млн. лет) формирования этих ЗКП в целом.

Закономерная локализация бимодальной серии вулканитов в поясах древней (>3.0 млрд. лет) Барбертонской группы, характеризующих определенный и очень длительный (3.4-3.0 млрд. лет) этап развития земной коры в архее, вероятно, требует привлечения каких-то общих особенностей петрогенезиса и эволюции магматизма для этой стадии развития литосферы в гранит-зеленокаменных областях. Возможно, такими причинами, определявшими направленность и длительность эволюции вулканизма в зеленокаменных поясах по бимодальному пути, являлось сочетание относительно высокой мощности континентальной литосферы, низкое (P>4GPa) расположение высокотемпературных мантийных плюмов и, возможно, более

гидратированный характер литосферной мании.

Заключительные стадии развития зеленокаменных поясов (аккумуляция верхних малосортированных, терригенных толщ) отражают затухание эндогенных процессов и постепенную стабилизацию этих мобильных структур. Однако, как правило, обшей стабилизации гранит-зеленокаменных территорий предшествует внедрение гранитов и метаморфизм супракрустальных толщ зеленокаменных поясов и разделяющих их гранито-гнейсовых областей. Смещение эндогенных процессов из районов интенсивного вулканизма в области корового гранигообразования, вероятно, явилось реакцией астеносферно-литосферной геодинамической системы на изменение и перераспределение масс в коре и литосферы в целом (увеличение ее мощности в зеленокаменных поясах за счет мантийного вещества), повышением ее сплошности и термостатированности и растеканием мантийных плюмов в подошве литосферы.

Список основных публикаций по теме диссертации

Вревский А.Б. Ультраосновные породы //Геология и петрология архейского гранитно-зеленокаменного комплекса Центральной Карелии. JL, Наук, 1978, с 44-50с.

Кратц К.О., Вревский А.Б., Платунова А.П. О некоторых типах кратогенов в докембрии //Проблемы тектоники раннего докембрия. Л.:Наука, 1980, с.45-56.

Вревский А.Б. Коматииты из раннедокембрийского пояса Полмос-Порос (Кольский полуостров)// ДАН СССР, 1980, т. 252, № 5, с.1216-1219.

Кратц К.О., Хильтова В.Я., Вревский А.Б. и др. Этапы и типы эволюции докембрийской коры древних щитов// Л.., Наука, 1981,169с.

Вревский А.Б. Геолого-петрологическая систематика зеленокаменных поясов архея. //Проблемы эволюции раннедокембрийской литосферы. Л., Наука, 1986, с.63-71.

Вревский А.Б., Колычев Е.А. Тектоническая эволюция и металлогения архейских зеленокаменных поясов Кольского полуострова // Геология и перспективы рудоносности фундамента древних платформ. Л.., Наука, 1986, с. 372-382.

Зеленокаменные пояса фундамента Восточно-Европейской платформы (геология и петрология вулканитов), (Арестова H.A., Берковский А.Н., Вревский А.Б., Колий В. Д., Крестин Е.М., Лобач-Жученко С.Б., Малюк Б.И., Рыбаков С.И., Сиворонов A.A., Чекулаев В.П. Л. и др.). //Наука, 1988,215 с.

Вревский А.Б. Кольская область//Докембрийския геология СССР. Л., Наука, 1988, с. 23-65.

Вревский А.Б. Петрология и геодинамические режимы развития архейской литосферы (на примере северо-восточной части Балтийского щига).//Л.: Наука, 1989, 143 с.

Берковский А.Н., Вревский А.Б., Колий В.Д., Крестин Е.М., Лобач-Жученко С.Б., Малюк Б.И., Рыбаков С.И., Сиворонов A.A., Чекулаев В.П. Основные черты строения и развития архейских зеленокаменных поясов фундамента Восточно-Европейской платформы.//Геотектоника, 1989, N2, с.3-11.

Рундквист Д.В., Хильтова В.Я., Вревский А.Б., Горелов В.А. Архейские тектонические области древних платформ и их металлогения// Кристаллическая кора в пространстве и во времени. М. 1989, с. И 0-116.

Rundkvist D.V., Khil'tova V.Ya., Kolychev Ye.A., Vrevskiy A.B. The evolution of

precambrian structures and their rnetallogcny.//International Geology Review, 1991, p. 831844.

Вревский А.Б. Петрологические проблемы сульфидного никелевого орудеиения в раннем докембрии Северо-Восточной части Балтийского щита.//Геология рудных месторождений, 1991,N 1,томЗ, с.23-32.

Хильтова В.Я., Вревский А.Б., Колычев Е.А. Высокобарические гранулты древних щитов: условия образования и особенности металлогении.// Эволюция докембрийской литосферы. JI. 1991. с.161-162.

Рундквист Д.В., Хильтова В .Я., Колычев Е.А., Вревский А.Б. Эволюционные ряды раинедокембрийских тектонических структур и их металлогения.//Изв. АНСССР, сер. геологическая, 1991, N7, с.3-14.

Вревский А.Б. Петрогенетические проблемы сульфидного никелевого оруденения в раннем докембрии Северо-Восточной части Балтийского щита. В кн.: Эволюция докембрийской литосферы.//Тезисы всесоюзного совещания. Л., 1991. с.210.

Лобач-Жученко С.Б., А.Б.Вревский, Н.ААрестова. К проблеме строения и состава литосферы восточной части Балтийского щита. //Проблемы комплексной интерпретации геолого-геофизических данных. Л.: Наука, 1991, с.39-42.

Vrevsky АВ. Geodynamic model of the Archaean lithosphere of the eastern Baltic Shield./ /Abstracts joint meeting of IGCP Project 275 "Metamorphism, deformation and structure of the crust". Publ. Dep. Geol. Univ. Oulu, Ser. A, N 5,1991, p.89-91.

D.V.Rundkvist, V.Ya.Khiltova, Ya.A.Kolychev, A.B.Vrevskiy. The evolutionary series of Early Precambrian structure and their metallogeny.//International Geology Review, 1991, v.33, N 9, p.831-844.

Вревский А.Б., Левченков O.A. геолого-геохронологическая шкала эндогенных процессов докембрийских комплексов центральной части Кольского полуострова. // Геодинамика и глубинное строение советской части Балтийского щита. Апатиты, КНЦ РАН, 1992, с.74-80.

R.Srinivasan, K.Naha, Y.J.Bhaskar Rao, K.Gopalan, A.B.Vrevsky, S.I.Ryabakov, A.I.Golubev. Archaean greenstone belts of the eastern Baltic and Southern Indian shields - a comparativ study.//Current Science. 1992, v.62, N 11, p.741-745.

Vrevsky A. B. Geodynamic model of Archaean Lithosphere of the Eastern Baltic Shield./ /In: Proceedings of the 1я International Conference on the Bohemian Massif, Prague, Czech, geol. Survey, 1992,. p.337-343.

Srinivasan,R., Naha K., Bhaskar Rao Y.J.,Gopalan K., Vrevsky A.B. et al. Arhaean greenstone belts of the eastern Baltic and the soutern Indian shields - a comparative study.//Current Sci., 1992, v.62, N.ll: p.741-744.

Vrevsky A.B. The Kola province. In: Precambrian geology of the USSR//Ed. D.V.Rundqvist, F.P.Mitrofanov. ELSEVIER, 1993,p.25-70.

Vrevsky A.B. Inhomogeneity of the Late Archaean upper mantle of the Baltic Shield (evidence from the peridotitic komatiites)//Terra abstracts, N 1 to Terra nova, v 5,1993,7-Meeting of the European Union of Geosciences, p. 41.

K.Naha, R.Srinivasan, K.Gopalan, G.V.Pantulu, M.V.Subba Rao, A.B.Vrevsky, Ye.S.Bogomolov. The nature af basement in the Archaean Dharwar craton of Southern India

and the age of Peninsular Gneiss.//Proc. Indian Acad.Sci. (Earth Planet. Sci.), 1993, vol. 104, No.4, p. 547-565.

Srinivasan,R., Naha K., Bhaskar Rao Y.J., Vrevsky A.B. et al. Middle to late Arhaean geology of the eastern Baltic shield, with a note on its similarity and contrast with the Archaean of southern IndiaV/Proc. Indian Acad. Sci. (Earth Planet. Sci.), 1993, v. 102, N. 4: p. 567585.

Глебовицкий B.A., Шемякин B.M., Вревский А.Б. Фундаментальные проблемы геологии докембрия. -М., 1994,- 50 с. //Общ. и Регион, геология, геология морей и океанов, геол. картирование: АО "Геоинформмарк".

Vrevsky, А.В., Svetov, S.A. Geochemical (REE) and isotopic (Nd,0) inhomogeneity of the Late Archaean upper mantle of the Baltic Shield (evidence from the peridotitic komatiites). Abstractes of the Eight International Conference on Geochronology, Cosmochronology and Isotope Geology. Barkeley, California, USA, 1994, p. 344.

Vrevsky, A.B., Krimsky, R.S., Lokchov, K.I. Evolution of mantle plums: implication for Archaean komatiites of the Baltic Shield.//Abstract supplem. N 1 to Terra nova, vol. 7, 1995, p.103.

Srinivasan, R., Bhaskar Rao, Y.J., Naha, K., Vrevsky A.B. Archaean greenstone belts of the Baltic and Southern Indian Shields -a comparative study.//Abstract supplem. N 1 to Terra nova, vol. 7,1995, p. 103-104.

Vrevsky, A.B., Krimsky, R.S., Matrenichev V.A., Lokchov,K., Svetov S.A. Structure and evolution of the mantle plume: evidence from geochemical and isotopic composition of komatiites ofthe Baltic Shield.//Abartacts, MAEGS 9 Precambrian ofEurope, 1995, p. 126.

Глебовицкий B.A., Миллер Ю.В., Другова Г.М., Милькевич Р.И., Вревский А.Б. Стркутура и метаморфизм Беломорско-Лапландской коллизионной зоны.// Геотектоника, 1996, № 1,63-75 с.

Vrevsky, A., Krimsky, R., Svetov, S. Isotopic (Nd, О) Aand geochemical (REE) heterogeneity of the Archaean mantle, Baltic shield. In: Precambrian Crustal Evolution in the North Atlantic Regions. Ed.: T.S.Brewer.//GeoI. Soc. Sp. Publ., 1996, N 112, p.43-53.

Вревский А.Б., Рыбаков С.И., Ефимов M.M. Р.Сринивасан, Б.Рао , К.Наха Сравнительный анализ геологичского строения и развития зеленокаменнных поясов Балтийского и Южно-Индийского щитов.//Геотектоника, 1996, N 5 , с.43-54.

Вревский А.Б., Крымский Р.Ш. Sm-Nd систематика и геохимия архейских перидотитовых коматиитов Балтийского шита.// ДАН, 1997, т.352, №1, с.80-82.

Vrevsky A. Isotopic and geochemical composition ofthe komatiites sources: implications for Archaean mantle plume evolution ofthe Baltic Shield.//Jornal of Czech Geological Society, 1997, v.3,p,17-19.

Vrevsky A.,B. Geochemical and isotopic heterogeneity if the komatiite sources: implications for Archaean mantle plume evolution of the Baltic Shield.// EUG 9 Abstracts, 1997, p. 59

Vrevsky A., Matrenichev V., Svetov S. Petrology of komatiites and geochemical composition of the soursec: implications for Archaean mantle plume evolution ofthe Baltic Shield// SVEKALAPKO WS, Abstracts, 1998, p. 68-69.

Вревский А.Б., Матреничев В. А., Ружьева М.С. Реконструкция Ы геохимического и изотопного состава верхней мантии и геодинамика развития системы кора-мантия Балтийского щита в позднем архее Проблемы генезиса магматических и метаморфических пород.//Тезисы докладов. Санкт-петербургский госудаоственный университет. 1998, с. 20-21

Vrevsky A., Matrenichev V., Svetov S. The Interrelation between Petrology of Komatiites, Mantle Heterogeneity and Evolution of Archean Greenstone Belts of the Baltic Shield.// Journal of Conference Abstracts, 1999, v. 4, N 1, p.350.