Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Последовательность формирования расслоенных перидотит-пироксенит-габброноритовых интрузий Кольского региона по изотопным данным

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Последовательность формирования расслоенных перидотит-пироксенит-габброноритовых интрузий Кольского региона по изотопным данным"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Институт питосферы

На правах рукописи

БАЯНОВА Тамара Борисовна

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ФОРМИРОВАНИЯ РАССЛОЕННЫХ ПЕРИДОТИТ-ПИРОКСЕНИТ-ГАББРОНОРИТОВЫХ ИНТРУЗИЙ КОЛЬСКОЮ РЕГИОНА ПО ИЗОТОПНЫМ ДАННЫМ

Специальность: 04.00.01 - общая и региональная геология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Геологическом институте Кольского научного центра РАН

Научные руководители:

доктор геолого-минералогических наук Ю.А.БАЛАШОВ доктор геолого-минералогических наук А.А.ПЩЦОВСКИЙ

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук Е.В.БИБИКОВА доктор геолого-минералогических наук Л.Ф.ДОБРЖИНЕЦКАЯ

Ведущая организация - Институт геологии Карельского научного центра РАН

"Р-ШШМл 1992 Г. В^

Защита состоится часов на заседании Специализированного Соьета Д.003.50.01 при Институте литосферы РАН по адресу: 109180, Москва, Старомонетный переулок, д. 22.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института литосферы РАН

Автореферат разослан

Ученый секретарь Специализированного Совета,

кандидат геол.-мин. наук Н.К.Власова

ВВЕДЕНИЕ ¿Актуальность исследования. Расслоенные перидотит-пироксенит-габброноритовые интрузии Кольского региона являются основными объектам ближайшего будущего для промышленной разработки связанного с ним плзтино-палладиевого оруденения (Федорово-Панский массив, тела Олангской группы). Установление перспективных объектов на зто орудекэние, наделение их из разнообразной и разновозрастной общей группы расслоенных интрузий региона наиболее эффективно производится определением возраста их магмзтичеспой кристаллизации л получением изотопно-геохЕМяческих характеристик. Кроме того, некоторые массивы этой группы являются промышленными па медно--никелевые сульфидные руды (Мончегорский плутон), на хромитовое и титан-магнетит-ванадаевое сырье (Имандровский лополит). Самостоятельное значение имеет проблема геологических соотношений расслоенных интрузий с вмещающими или ассоциированными с ними в пространстве супракрустальными толщами сумия. В этом плане точное датирование интрузий может помочь корректной интерпретации геологической истории сумяя - теоретически весьма важного, но во многом непознанного этапа докембрия, непосредственно следовавшего за по-здне-архейским или лопнйсккм.

Цели исследования. Использование разных методов изотопно-геохронологического анализа для определения возраста и изотопно-геохимических характеристик расслоенных интрузивов горы Генеральской, Мончегорского, Федорово-Панского и Имандровского являлось основной целью работы. Все расслоенные интрузии пространственно связаны с осадочно-вулканогенннми комплексами Печенга-Им8Ндрэ-Варзугского пояса, геологические и генетические взаимоотношения с которыми далеко не всегда являются определенными. Для их уточнения предлагается использовать изотопно-геохимические данные на примере Имандровского лопалита и его вулканогенного обрамления. В работе решались следующие задачи:

- геологическими и петрографическими методами по данным обнажений и керну скважин выявить в разной степени метаморфизованные участки интрузивных и вулканических тел и уточнить их геологические соотношения;

- петрологическими и минералогическими методами изучить и выделить сепарационными приемами породы и минералы, наиболее благоп-

риятные для постановки изотопно-геохронологических исследований: модификации цирконов, бадделеит, орто- и клинопироксены, плагиоклазы, первичные (магматические) и вторичные (метаморфические) породные ассоциации;

-провести в них изотопный анализ радиогенных элементов и дать современную графическую обработку Ц-РЬ, РЬ-РЬ, Бт-Ш и ЛЬ-йг данных;

-провести геологическую, геохронологическую и петрологическую интерпретацию полученных изотопных результатов.

Научная новизна работы. Определен абсолютный возраст образования рада крупнейших расслоенных интрузий Кольского региона. Вопреки устоявшемуся мнению об одновременности формирования подобных интрузий на территории северо-восточной части Балтийского щита, показана многоактность внедрения мантийных родоначальных магм этих интрузий, становление которых охватывает почти 100 млн лет - от 2493 до 2396 млн лет назад. Впервые выделены и продатированы три самостоятельных магматических этапа в сумийской истории формирования региона, характеризующиеся появлением платиноносных расслоенных интрузий.

Решена конкретная задача о геологических взаимоотношениях Има-цдровского лополита с вмещающими вулканитами. Впервые геохронологическими методами подтвервдено, что Имандровский лополит с возрастом 2396±7 млн лет действительно интрудирует верхнюю субвулканогенную свиту (толщу) сейдореченскогог уровня с возрастом 2424±5 млн лет. При это« в гранофировых породах рамы обнаружен бадделеит, который вместе с цирконами использовался как геохронометр для датирования поздних стадий сумийскйго вулканизма Имандра-Варзугской зоны. Присутствие бадделеита в кислых породах - первая находка. Этот минерал был ранее известен только в основных породах и карбо-натитах.

Таким образом, впервые показана длительность и. многостадийно сть основного интрузивного магматизма суши, давшего начало специфическим по составу расслоенным плутоническим образованиям, вскрыта взаимосвязь во времени наиболее поздних из этих интрузий с финальными вулканитами сумия и тем самым открыта возможность более широкой интерпретации сумия как важного этапа докембрийского разви тия региона

Практическая значимость работы определявтся тем, что были получены точные геохронологические данные по возрасту формирований

4.

ряда реперных геологических объектов Кольского региона, включая не только датирование расслоенных интрузий - горы Генеральской, Мончегорского, Федорово-Панского и Имандровского, но и вулканогенных пород сумия Имандра-Варзугской зовы, что позволило существенно конкретизировать региональную геохронологическую шкалу сумия Кольского региона. Кроме того, датирование платиноносных расслоенных интрузий важно для постановки и проведения геолого- съемочных, поисковых и разведочных работ в участках, перспективных на ЭПГ (элементы платиновой группы) оруденение.

Фактический материал и методы исследований. Геологическую основу работы составили материалы, собранные и обработанные автором за период с 1987 по 1992 гг. под руководством лучших знатоков изучаемых геологических объектов: канд. геол.- мин. наук.Е.М. Ба-кушкина, К.А. Федотова, B.C. Докучаевой, A.A. Яангурсва, доктора геол.- мин. наук A.A. Прздовского. После изучения около 200 дополнительных шлифов и 25 химических анализов из реперных геологических объектов было отобрано более 35 больших проб не U-Pb исследования, около 45 проб на Pb-Pb датирование, более 20 проб на Sm-Nd датирование. Сделано более 100 определений рентгенофлюорес-центным методом содержаний Rb, Sr и Zr в породах, более 50 микро-зоядовых определений рентгеновским анализатором М5-46 "Салюса". масс-спектрометрическкй анализ содержаний редкоземельных элементов и более 100 определений концентраций Sm и Nd, Rb и Sr методом изотопного разбавления и изотопного состава Nd и Sr в породах и Sr в апатитах и плагиоклазах, РЬ и Ü в цирконах и бадделеи-тах. На основе этих результатов построено: 5 самарий-неодимовых, 5-уран-свинцовых и одна рубидий-стронциевая изохроны.

Апробация работы. Основные положения работы были доложены на Всесоюзном совещании "Геодинамические условия формирования, геохимические аспекты генезиса базитов и гипербазитов" (Иркутск, 1990), на конференции молодых ученых, посвященной памяти К.О. Кратца (Апатиты, 1990), на Всесоюзной школе-семинаре "Методы изотопной геологии" (Тбилиси, 1990), на втором Международном симпозиуме "Балтийский щит" (Лунд, Швеция, 1990), на Всесоюзном совещании "Теоретические основы выявления новых источников рудного сырья" (Москва, 1991), на Всесоюзной школе-семинаре по применению изотопных методов в геохимии и геохронологии (Звенигород, 1991), на Советско-Финском совещании по корреляции нижнедокембрийских формаций Карело-Кольского региона СССР и Финляндии (Апатиты, 1991), на

Мевдународном семинаре "Новые я традиционные подхода к изучению кристаллических щитов и их четвертичного покрова" по проектам МПГК 275 и 314 (Апатиты, 1991), на Международном симпозиуме "Метаморфизм и структура коры" по проектам МПГК 275 и 304 (Оулу, Финляндия, 1991).

Большую помощь в работе оказали сотрудники ГИ КНЦ РАН - специалисты в области геохронологии, минералогии и сепарации минералов - Л.Ф. Ганнибал, O.A. Ксщеев, А.И. Леднев, В.П. Марчак, Л.В. Павличенко, Г.И. Рюнгенен, В.Н. Яковенчук. В ходе обсуждения материалов полезные советы и замечания были высказаны геологами-докембристами - Е.М. Бакушкиным, B.C. Докучаевой, A.A. Жаягуро-вым, В.Ф. Смолькиным, S.A. Федотовым, D.H. Яковлевым. Всем этим коллегам, а также сотрудникам, оказавшим большую помощь в оформлении работы - А.И. Алексееву и М.И. Покоткло - автор выражает свою искреннвю признательность, особенно подчеркивая постоянное внимание к работе научных руководителей - D.A. Балашова и A.A. Предов-ского.

Защищаемые положения.

1. Возрастной интервал формирования расслоенных перидотит-пи-роксенит-габброноритовых интрузий Кольского региона ■ составляет около 100 млн лет (2493-2396 млн лет назад) и по комплексу геолого-геохронологических данных соответствует сумийскоыу времени раннего протерозоя.

2. По новым U-Pb изотопным данным по цирконам и бадделеитам впервые выделяются три этапа становления расслоенных платиноносных интрузий: 2493-2470 млн лет назад - Мончегорский и Федорово-Панс-кий массивы:.2450-2435 млн лет - интрузивы Кивакка, Луккуласваара, Койлисмаа, Нярянкаваара: 2396±7 млн 'лет - Имавдровский лопслит.

3. Формирование расслоенных интрузий во времени совпадает с процессами сумийского вулканизма, завершение которого в Имандра-Ва-рзугской зоне впервые ггродатировано U-Pb методом по цирконам и бад-делеиту "имандритов" верхов сейдореченской свиты в 2424±5 млн лет.

4. Близость важнейших изотопно-геохимических характеридтик еШ(Т)в Пределах от -1.2 до -2.3 для всех расслоенных интрузий вое точной части Балтийского щита и некоторых петрохимически родствен ных им вулканитов указывает на единство или сходство обогащенных литофильными элементами мантийных очагов магмообразования.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения. Общий

с,

I объем работы составляет 104 страницы машинописного текста и содер-1хит 22 рисунка, 13 таблиц, список литературы из 138 наименований.

Во "Введении" приводится краткий обзор состояния проблемы.

Глава 1 "Основные характеристики строения, состава, минерализации расслоенных перидотит-пироксенит-габброноритовых интрузий Кольского региона" включает геологическое положение расслоенных интрузий на территории северо-восточной части Балтийского щита. Дается геологическое описание интрузии горы Генеральской, Федоро-во-Панского массива и Имандровского лополита.

В Главе 2 "Методика геохронологических исследований применительно к изучаемым объектам" обосновываются особенности выбора и подготовки проб для изотопных исследований. Кроме того, здесь описываются методы изотопных исследований, используемые в работе (1ЬРЪ, РЬ-РЪ, Бт-Ш и НЪ-Бг).

Глава 3 "Последовательность и этапы формирования расслоенных интрузий северо-восточной части Балтийского щита" посвящена изотопному и-РЬ, РЬ-РЪ , 5т-Ш и йЬ-Бг изучению пород Мончегорского плутона, интрузии горы Генеральской, Федорово-Папского массива и Имандровского лополита. Проводится сопоставление полученных изотопных датировок с данными для интрузий Фенно-Карельской области. Кроме того, на основании новых полученных изотопных дапных выявлен интервал образования в 100 млн лет расслоенных платиноносных интрузий и три этапа их образования.

В главе 4 "Изотопное датирование "имандритов" - субвулканических пород сейдореченской свиты" приведены Ч-РЪ изотопные данные, впервые полученные по цирконам и бадцелеиту вулканитов Иман-дра-Варзугской зоны, вмещающих Имандровский лополит.

Глава 5 "Изотопно-геохимические данные о мантийном-источнике расслоенных интрузий восточной части Балтийского щита" посвящена изотопно-геохимическим характеристикам еИсКТ) и 15г для пород расслоенных интрузивов и некоторых петрохимически им родственных вулканитов. На основании имеющихся изотопных характеристик развивается представление о единой вулкано-плутонической ассоциации пород сумия.

В "Заключении" представлены обобщающие выводы, защищаемые положения, а также нерешенные задачи и планы будущих исследований.

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЕЕНДО

1 - Возрастной интервал формирования расслоенных перидотит-пироксенит-габбропоритовых интрузий Кольского региона составляет около 100 млн лет (2493-2396 млн лет назад) и по комплексу геолого-геохронологических данных соответствует сумийскому времени раннего протерозоя.

Необходимо отметить, что соотношение сумнйских супрэкрусталь-ных толщ Кольского региона, сосредоточенных в низах разреза Иманд-ра-Варзугской зоны и расслоенных интрузий в геохронологическом и петрологическом аспектах до последнего времени оставалось неясным. Поэтому с самого начала работы была поставлена задача датирования очень разных геологических объектов: базитовых пород расслоенной серии, их вмещающих или перекрывающих слабометаморфизованных оса-дочно-вулканогенных пород и полиметаморфиче сккх архейских образований. Каждая из этих групп пород требует особой методики исследований. Это следует из известных публикаций Щербака Н.П., Лобач-2у-ченко С.Б., Бибиковой Е.В., Левченкова O.A., Сергеева O.A., Амелина D.B., Кроу Т., Хухмы X., Кренера А. и др.

Геохронология пород расслоенных базит-гипербазитовых интрузий наиболее детально и почти всеми известными методами была изучена в стиллуотсроком комплексе Де Паоло Д., Нансом П., Премо В.Р. и др. В этих работах было показано, что Sn-Nd метод характеризуется, как правило, большей погрешностью в определении возраста по сравнению с ' U-Pb датированием по цирконам и бадцелеитам. Однако только Sm-Nd метод позволяет для этих пород получить значимые изотопно-геохимические характеристики, на которых базируется современная генетическая интерпретация, где eNd(T) являе.тся показателем состава мантийного источника, а модельный возраст позволяет определить время образования протолита.

Геохронологическое изучение базит-гипербазитовых пород расслоенных интрузий Кольской части Балтийского щита мы начали в 1989 году с Sm-Nd исследований. При этом нам надо было решить несколько методических задач. Необходимо было найти в расслоенных массивах такие породные ассоциации, которыв сохранили бы максимум первичных породообразующих минералов магматического генезиса, наименее подверженных метаморфическим наложенным процессам и наиболее удобных для Sm-Nd исследований. Речь вдет о кумулусных орто -и клиношфоксенах и плагиоклазах первой генерации, обычно наибо-

лее анортитовых. Как показали наш петрографические исследования пород массива горы Генеральской, Федорово-Панского и Имандровско-го интрузивов, эти минералы обычно приурочены к гэббро-норитозым частям разреза.

Наиболее точное датирование базитовых пород расслоенных интрузий было проведено классическим и-РЬ методом по акцессорным цирконам. Другие метода - РЪ-РЪ (ТИЭ), Бт-МсЗ и КЪ-Бг по породообразу-щим минералам, ЕЬ-Бг по породам, апатитам и плагиоклазам - использовались нами как вспомогательные для познания тех или иных особенностей геологических процессов, в первую очередь - магматических и наложенных метаморфических.

Как известно, базкт-гипербазитовые комплексы характеризуются низким содержанием цирконов и при этом нам требовалось получить цирконы именно из тех не достаточно основных гзббро-норитовых пород, для которых проводилось и 5а-Ш датирование. Поэтому важнейшей задачей при сепарации было обеспечение наименьших потерь цирконов. За рубежом исследователи обычно не уделяют этому достаточного внимания, поскольку их аналитическая - химическая и масс--спектрометрическая техника - позволяют работать на единичных зернах и даке не отдельных частях зерен (Методики Т. Кроу, К; Аллег-ре, В. Кобера, конный микрозонд - БНМЫР л др.). Основной объем авторского фактического материала получен при датировании различных объектов 11-РЬ классическим методом по цирконам и бадцелеитам, результаты которого обычно принимаются как наиболее достоверные при построении возрастных последовательностей эндогенных геологических процессов.

При датировании цирконов и бадделеитов О-РЬ классическим методом сначала невески материала подвергались химическому, разложению по методике Т. Кроу (1973). При измерении изотопного состава и концентрации О и РЬ использовался смешанный' 208 РЬ/235 и трассер и силикагель в качестве эмиттера. Погрешности при определении концентраций и и РЬ составляли ± 1%, в изотопном анализе РЬ± 0.10.15 %. Все измерения проводились на твердофазном масс-спектрометре МИ 1201Т с приставкой ПРМ-2 и управляющей ЭВМ Искра 1256. Холостое внутрилабораторное загрязнение составляло для РЬ 0.1-0.5 нг. Расчет и параметра изохроны в 26 интервале производились по алгоритму П. Йорка (1969), аналитические результаты отсчитывались по программам К. Людвига (1989, 1990).

До начала наших исследований имелись только отдельные иэото-

иные данные по породам для Федорово-Панского и Мончегорского плутонов Северного пояса. Это работы Лшшольта X и Вассербурга Ф. (1973), Герлинга. Э.К. и Пушкарева Ю.Д. (1985). В Шагом (Фенно-Ка-рельском) поясе были продатированы 11-РЬ и Бш-Ш методами тоже несколько массивов, интервал формирования которых находился в пределах 2435-2450 млн лет. Именно этот интервал, по мнению финских исследователей, распространялся на все интрузивы северо-восточной части Балтийского щита.

Проведенные нами 1ИРЬ по цирконам и бадделеиту датирования этих четырех расслоенных массивов показало интервал их образования почти в 100 млн лет. Крайними по возрастным данным из них являются: Мончегорский нлутон 2493±7 млн лет и Имавдровский лополит 239б±7 млн лет. Таким образом, новые и-РЬ данные по цирконам массивов Северного пояса показали, что время их образования соответствует сумийскому времени раннего протерозоя.

2. По новым Ц-РЬ изотопным данным по цирконгм и бадделеитам впервые выделяются три этапа становления расслоенных плятиноносшд интрузий: 2493-2470 млн лет назад Мончегорский и Федорово-Пансккй массивы; 2450-2435 млн лет - интрузивы Кивакка, Луккулайсваара, Койлисмаа, Нярянкаваара (литературные данные); 2396*7 млн лет --Имавдровский лополит.

Расслоенные перидотит-пироксенит-габброноритовые интрузивы с сульфидным медно-никелевым и шштино-падладиевым оруденениеи на территории земного шара пользуются широким распространением. В пределах северо-восточной части Балтийского щита расслоенные интрузии пространственно разобщены на два пояса (Рис.1).

Интрузии Северного пояса протяженностью более 300 км приурочены к зоне контакта юго-западного край архейского Кольско-Норвежско-го блока, с северной и южной границами Полмак-Печенга-Имандра-Вар-зугского рифтогенного пояса. На рис. 1 к массивам Северного пояса отнесены: интрузия горы Генеральской (1),. Карикьяврская группа интрузий (2), Мончегорский плутон (3), Федорово-Пансккй массив (4-5) и Имавдровский лополит (6).

Южаый пояс - вытянут в субширотном направлении более чем на 350 км и приурочен к северному обрамлению Карельского кратона. Он включает в себя массивы Койтилайнен, Торнио-Кеми-Пеникат, комплексы Койлисмаа, Нярянкаваара и Олангской группы ( Кивакка, Луккулайсваара и Ципринга (и 7-16 ). Южнее, на восточном берегу Онежского озера расположен наиболее крупный расслоенный массив на Балтийском

РАСПОЛОЖЕНИЯ РАССЛОЕННЫХ ИНТРУЗИЙ НА БАЛТИЙСКОМ

ЩИТЕ

д. \ м\

. колвмихи* ' \

,> рачмитпсеы*4-—..

г Генеральская I. карикь*вр 3 Мончегорский

б. Имандроеский

7 яоипилаинен 0 Торнио/Куккэла 4-5 Фсдорово-Памсиий Э Ке^и

13. нярянгаеаарэ к»-16.0ла*гсгая группа:

14-Кивакга; 15-.Яуккулайсваара; 16-Ципринга

Ю.Пснипагл

и Порпгмосоасслоенный

комплекс) !? »<оилисмэа

Рис. 1

щите - Бураковский.

Интрузивы имеют явное или скрытое ритмично-расслоенное строение нормальный по щелочности состав, отвечающий по средневзвешенному толеитам или пикритам. Для всех характерна пониженная титвни-стость и повышенная магнезиальность в химическом составе. Массивы имеют многометалльную рудную специализацию с хромитовой, кобальто--медношпселевой, платино-палладиевой и ванадий-титановой минерализацией.

По данным последнего десятилетия, опубликованными многочисленным исследователями нашей страны и Финляндии, в пределах восточной части Балтийского щита выделяется раннепротерозойская металло-геническая провинция, специализированная на элементы платиновой группы ОПТ), связанная с перидотит-пирсксенит-габброноритовыми расслоенными интрузивами.

Мончегорский плутон залегает на гнейсах архея Центрально-Кольского блока, находясь в тектоническом контакте с осадочно-вулка-ногенными толщами сумия западной части Имандра-Варзугской зоны. Неопределенность возрастных отношений плутопа с вмещающими сумийс-кими толщами и металлогеническая значимость самого плутона обусловили необходимость работ по его датированию. .

В 1974 году Ю.Д. Пушкарев, Г.И. Рюнгенен и др. продатировали породы Мончегорского плутона РЬ-РЬ изохронным методом, в 2445*120 (26) ылн лет. Сейчас по цирконам из габброноритов участка Над получены почти конкордантные значения возраста в 2493±7 илн лет. По даншм Ю.В..Амелина и др. (1992), Бт-Ш минеральная изохрона для габброноритов Мончегорского плутона отвечает возрасту 2492±31 млн лет, еШ(Т)=-1..4±0.6 (СКВД=0.67). и-РЬ и Бт-Ш возрастные данные трактуются нами как время кристаллизации плутона.

Интрузия горы Генеральской, прорывающая архейские гнейсы Центрально-Кольского блока, подстилает нижние - сариолийские толщи печенгского комплекса, в базальных луостарских конгломератах которых присутствуют гальки и валуны пород интрузии горы Генеральской с признаками выветривания. В связи с этим датирование данной расслоенной интрузии имеет важное стратиграфическое значение, т.к. определяет максимально возможный возраст начала становления печенгского комплекса.

По минералам и габбронориту массива горы Генеральской сначала была получена Бш-Щ изохрона, отвечающая возрасту 2453±42 млн лет при СКВ0=2.1 и еШ(Т)=-2.3±0.4. Для изучения цирконов из этих

этих пород была'отобрана проба весом 100 кг ез нижней части разреза интрузии. При обработке этой пробы было получено всего 8 мг ба-дделеит-цирконового концентрата. Бадделеит был обнаружен только внутри зерен циркона в виде коричневых пластинчатых, угловатых округлых включений размером до 20 мк.

На и-РЬ датирование были отобраны цирконы двух морфотипов, бадделеит, а также цирконовая оболочка, непосредственно обрамляющая бадделеит.

Четыре полученные координаты точек не подчиняются одной изохронной зависимости. Два морфотипа цирконов в целом располагаются правее координат точек бадделеита и его цирхоновой оболочки. Если через них провести дискордию, то верхнее пересечение близко к 2530 млн лет. При этом заметим, что точки, соответствующие бадде-леиту и его оболочке, также могут быть соединены лилией с верхним пересечением около 2400 млн лет. Можно предположить, что более древняя дата отвечает времени формирования массива, а более молодая метаморфизму. Не.исключен и другой вариант, при котором более древний возраст принадлежит ксеногенному циркону. Однако, для более обоснованных еыводов необходимо продолжить исследования. Сходная ситуация была описана в расслоенных интрузиях Северной Финляндии Шертанен С., 1989 ), где для цирконов массива Синка::ама изохронная зависимость также не устанавливается.

Федорово-Пачский массив по петрологическим данным и металло-гепическим характеристикам всегда объединялся в одпу группу с Мончегорским плутоном.

Нами на Згг-М датирование была отобрана проба, наименее мета-морфизованного габброЕорита. Минеральный состав пробы следующий: плагиоклаз - 55-60 %, ортопироксен - 20 %, клиногшроксен- 10 %, второстепенные минералы актинолит, биотит, сульфиды - до 10 %. Ортопироксен соответствует бронзиту с железистостью до 25 Ж, плагиоклаз отеосится к ряду битовнита (К 76-78), клинопирокссн представлен авгитом с железистостью 21 %. 5ш-Ш изохрона для трех главнейших минералов габбронорита и для породы отвечает возрасту 24011:148 млн лет. При этом получается слишком большая величина СКВ0И2.5, обусловленная отклонением точки анализа по породе, что может быть связано с наличием в ней поздних метаморфогенных минералов, таких как амфибол, апатит и др. Если мы исключим из расчета параметров изохроны данные по породе, то линейность изохроны при СКВ0=1.5 улучшится, а оценка возраста будет 2487±51 млн лет

с еШ(Т);=-2.1 .±0.5.

Ей и-РЪ датирование были отобраны три морфотипа цирконов. Первый морфотип циркона, содержание которого достигает 20 %, представлен дипзфамидально-призматическимя зернами светло-желтого цвета с коэффициентом удлинения до 1.5 и со средним размером зерен до 0.15 мы. Второй морфотип является преобладающим в породе - его содержание достигает 80 %. Это обычно обломки призматических кристаллов розоватого цвета, прозрачных с алмазЕым блеском. Третий морфотип представлен единичными зернами изометричной формы темно-бурого цвета с жирным смолистыми блеском. В проходящем свете б этих зернах иногда видна тонкая зональность.

На и-РЬ диаграмме (Рис. 2.) верхнее пересечение дискордии с коЕкордией по трем фракциям цирконов соответствует 2470±9 млн лет. Эта датировка принимается нами за время магматической кристаллизации пород.

Иыавдровский лополит. Этот крупнейший интрузив был проанализирован комплексом изотопно-геохрояологических методов. Весь материал отбирался в скв.б в Умбареченском массиве. На Зо~Ш датирование была отобрана проба габброноритов в интервале с 57.8 до 75 ы. Были сепарированы клинопироксен-авгит (1=18-25 %), ортопироксен-бронзит (1=8-11 35), плагиоклаэ-лабрадор (Н 50-60). Минеральная Бт-Ш изохрона отвечает возрасту 2444±77 млн лет при еШ(Т)=-2.0±0.6 и СКВ0=0.31. Точка, соответствующая валовой пробе, отклоняется от изохроны и не была включена в расчет ее параметров. Как видно из этих результатов, даже параметры минеральной Бт-Ш изохроны имеют большую ошибку измерения, что обусловлено малым числом минеральных фаз.

Мы попробовали уточнить возраст магматической кристаллизации с помощью классического и-РЬ, а возраст наложенного метаморфизма ЙЬ-Бг методом.

Для и-РЬ метода датирования нами была взята проба габброноритов весом в 80 кг с того же интервала скважины, что и на Бш-Ш изучение.. Из этой пробы было выделено около 80 мг циркона. Оказалось, что весь циркон можно разделить по размерности зерен. Для последующего анализа вся навеска этих цирконов была разделена на две фракции: больше и меньше 0.075 мм.

Эти фракции цирконов были изучены классическим и-РЬ методом (Рис.3). Изохрона, первая точка (ИМ-1) которой является конкордан-тной, отвечает возрасту 2396±7 иш лет при СКВ0=0.42. Как видно,

1.4

6_РЬ

IJ

$ 10 гС7РЬ/235 и

етрь/135 4

Рис.2. Диаграмма с конкор-

дией акцессорных цирконов

из пород Федорово-Панского тмлецаа..

Рис.3. Диаграмма с конкордией для цирЕОЕОЗ нз габбрсноритов Имапдровского лояолита.

РйС.

и-РЬ изохронный возраст для цирконов (СД-1. л СД-7 - внешняя оОо-лочка, СД-4 - внутренняя оболочка, СД-3 и СД-5 - ядро) и бадделеи-га (СД-2, СД-6 и СД-8) из иыандритов.

это U-Pb определение отличается от данных по цирконам Мончегорского плутона почти на 100 млн лет и от данных для интрузий Южного пояса на 35-50 млн лет (табл. 1).

Как известно, RD-Sr метод почти не используется для датирования основных пород из-за очень низкого Rb/Sr отношения. Поэтому, иревде чем проводить изотопный анализ, было сделано рентгеЕо-флюо-ресцентныы методом 34 определения в породах содержания Rb и Sr но всему разрезу Имандровского лополкта. Породы с наивысшими содержаниями Rb и Sr для верхней, средней и нижней частей интрузии были изучены изотопны.« Ri>-Sr анализом. При нанесении данных на изотопную диаграмму стзло видно,что Rb-Sr система в породах лополита нарушена, в результате чего все точки анализов располагаются в широком интервале 1950-1630 млн лет. Можно предполагать, что это перераспределение изотопов произошло под влиянием наложенных процессов метаморфизма.

Считается, что в оснозных породах Rb и Sr находятся как в достаточно устойчивом состоянии внутри первичномагматических минералов, так и в мобильной форме во вторичных минералах, в дислокациях решеток минералов и пр. Для удаления таких подвижных Rb и Sr был использован метод пятиминутного кислотного (2N HCL) выщелачивания порошка породы. В остатке от выщелачивания вновь измерялась концентрация обоих элементов и изотопный состав. Изохронэ, достроенная по точкам внутри поля вариаций обоих отношений, отвечает 1736±42 млн лет, СКВ0И.48, 87Sr/86Sr (I SD =0.70401 ±17. Этот возраст рассматривается нами как время наложенного метаморфизма.

Таким образом, новые U-Pb изотопные данные по цирконам и бад-дблеитам впервые позволяют выделить в истории формирования плати-ноносных интрузий Северного пояса два этапа (эпохи) образования: 2493-2470 млн лет назад - Мончегорский и Федорово-Панский массивы: 2396*7 млн лет назад - Имандровский лополкт.

Если при этом учесть, что литературные данные по U-Pb датиро-рованию цирконов и бадделеита из пород Юишого пояса интрузий - Ки-вакка и Луккулаясваара (Олангская группа) (табл. 1), а также данные по финским интрузиям с возрастом магматического формирования пород в 2435-2450 млн лег, то можно прийти к выводу о трех этапах формирования расслоенных интрузий в северо-восточной части Балтийского S5KT6. .

4 Таблица 1

Возрастные данные для расслоенных; интрузивов восточной части Балтийского щита

Возраст, млн.лет еш<Т>

Расслоенные интрузии

и-РЬ Бт-Ий

Северный пояс:

Гора Генеральская 2453±42 2492±31*) -2.3

Мончегорский 2493±7 -1.4

Федорово-Панский 2470±9 2487±51 -2.1

Имандровский 239б±7 2444±77 -2.0

Южшй пояс: 2445±9**1 2439±29*'

Кивакка -1.2

Луккулайсваара 2439±11**)

Пеникат***' 2410±б4 -1.6

Койлисмаа**** 2436±5

Иярянкаваара***' 2440±16 2365±90*5

Бураковская -2.0

Амелин, Семенов, 1991 Барков и др., 1991 ***'Алапиети и др., 1990

3. Формирование расслоенных интрузий во времени совпадает с процессами сумкйского вулканизма, завершение которого в Имандра-Взрзугской зоне впервые продатировано Ц-РЬ методом по цирконам и бадделеитам "имандритов" верхов сейдореченской свиты в 2424±5 млн лет.

К нижней, как уже подчеркивалось, - сумийской части разреза Имандра-Зарзугской зоны относятся породы стрелънинской серии; вклю-

чающей (снизу вверх) пурначскую, кукшинскую и сейдореченскую свиты. Поскольку все изучаемые нами расслоенные интрузивы размещены среди пород стрельтшской серии, то чрезвычайно важным было их датирование. По составу и многообразию пород выделяется метавулканогеннаа толща сейдореченской свиты. Установлено, и мы подтвердили это на обнажениях г.Девичьей, что Имандровский лополит активно внедрился именно в породы сейдореченской свиты. Поэтому представлялось важ-

ной задачей ее датирование.

Породы свиты распространены на Есей площади Имандра-Варзуг-ской зоны. Она состоит из двух частей: нижней метаосадочной и верхней - метзвудканогенной. Переход мзвду ниш постепенный. В составе осадочной части выделяются нижняя пачка гидрослюдистых метапе-литов, средняя - высокодифференцированных кварцевая; мзтапсаммитов к верхняя - железистых метапелитов. В вулканогенной толще сейдоре-ченской свиты, согласно данным S.A.Федотова, преобладающим типом пород являются метаандезито-базальты, слагающие более 80% ее объема. Примерно по 10% приходится на меланократовые метабазальты и кислые вулканиты (метадацкты и метариодациты). Доля шгрокластнчес-кого материала не превышает 5 % .

С кислыми вулканитами сейдореченской свиты связаны субвулканические их аналоги - гранофировые породы. Впервые эти породы били описаны В. Рамзаем в 1894 под названием "имандрята".

На U-Pb изотопное датирование на восточном бэрзгу оз. Имандра, у железнодорожной станции "Нефелиновые пески" била взята 150 кг проба "имандритов", из которой был выделен концентрат, состоящий из цирконов (40 мг) и бадделеита (10 мг).

В целых зернах короткопризматическиз с дяпирамидальными окончаниями цирконы размером до 1 мм под бинокуляром имеют серовато--кредавув окраску. Использовали для разрушения этих кристаллов метод злектрогвдроудара. Оказалось, что цирконы являются трехзональ-нши. Ядра цирконов имеют светло-фиолетовый цвет, промежуточная зона - серая полупрозрачная, внешняя зона - серовато-кремовая. Зги части цирконов были сепарированы друг от друга, и проанализированы на рентгеновском микроанализаторе ИВ-46 "Сатэса".

Бадделеит, выделенный из этой пробы, представлял из себя столбчатые кристаллы размером до 0.1 мм. темно-коричневого цвета. Химический состав его был определен на MS-46 "Сапкзса". Этот минерал находился в срастании с кварцем.

На U-Pb датирование (Рис.4) мы отобрали навески для двух оболочек - внешней и внутренней, ядро и бадделеит. Если мы в расчет параметров изохроны включим все 8 измерений, го получим изохронную зависимость с высоким значением СКВО (около 6). В этом случае верхнее пересечение дискордии с конкордией будет равным 2434±15 млн лет. Для улучшения качества изохронной зависимости мы не взяли в расчет параметры трех точек и построили диаграмму, где верхнее пересечение днскордиЕ с конкордией отвечает времени 2424±5 млн лет.

СКВ01.2, который интерпретируется нами как время кристаллизации имацдритов. Нижнее пересечение, равное 334*6 млн лет, возможно, соответствует времени контактового воздействия Хибинского массива щелочных пород, возраст которого по ИЬ-Бг данным равен 365*15-млн лет (Когарко Л.Н. и др.,1581).

Таким образом, Еремя формирования Имандровского лополита (239б±7 млн лет) значимо отличается от времени формирования вмещающих его пород сейдореченской свиты (2424±5 млн лет). В то же время по возрасту вулканические процессы части сумия могут быть одновременными со всем общим процессом формирования расслоенных интрузий Кольского региона, первые этапы которого начались еще 2493±7 млн лет назад (Мончегорский плутон).

4. Близость важнейших изотопно-геохимических характеристик еШ(Т) в пределах от -1.2 до -2.3 для всех расслоенных интрузий восточной части Балтийского щита и некоторых петрохимически родственных им вулканитов указывает на единство или сходство обогащенных литофильными элементами мантийных очагоз магмообрззования.

Геологами и петрологами Кольского региона показано, что расслоенным интрузивам Северного (Кольского) и Юяного (Фенно-Карельс-кого) поясов свойственно большое геохимическое сходство, выражающееся в близости • содержаний и отношений элементов, характерных для мантийных источников. Изотопно-геохимические данные подтверждают это.-

Для всех расслоения интрузий характерны низкие отрицательные значения гШ(Т) в пределах от -1.2 до -2.3 (табл.1), ряд интрузий -Кивакка, Луккулайсваара и Имандровский - имеют повышенные 1Бг (соответственно- 0.7021±1, 0.7020±1, 0.7020±2). Зги величины выше, чем среднемэнтийное отношение 1Бг=0.7015±1 на время образования расслоенных интрузий.

Величины £N¿1 (Т) и Кг могут объясняться по разному. Одни авторы рассматривают это как признак коровой контаминации, другие -объясняют это спецификой состава исходных мантийных источников, первично или вторично (метасоматоз) обогащенных литофильными элементами. Устойчивость этих изотопно-геохимических критериев для интрузий, географически удаленных друг от друга на сотни км и формировавшихся в вещественно разных геологических структурах, трудно совместить с идеей коровой контаминации. Скорее это свидетельствует о гомогенности в отношении литофильных элементов того гигантского мантийного диапира, который был источником для всех рассло-

еиЕых гипербазит-базитовых интрузий региона.

Отметим, что для коматиитов Ветреного пояса (Карелия) И.С. Пухтелей,'Д.З. Журавлевым и др. (1991) были получены Sm-Nä возрастные данные и величины eNd(T) для минералов этих пород. Сопоставляя их с нашими Sm-Nd данными по породообразующим минералам расслоенных интрузий, мы получили единую изохронную зависимость с возрастом 2440±41 млн лет и eNd(T)=-1.9. Таким образом, на основании этих данных можно прийти к выводу, что близость важнейших изотопно-геохимических характеристик eNd(T) для всех изученных рас-слоеных интрузий и некоторых петрохимкческк им родственных вулканитов, указывает на сходство обогащенных литофильными элементами мантийных очагов мапреобразования. Генетическое единство плутонических и вулканических ассоциаций такого типа подчеркивали многие исследователи (Предовский A.A., 1982, Федотов S.A., 1985, и др.) на основании общих геолого-петрологических материалов.

Что касается вулканитов Печенга-Имандра-Варзугского пояса, то мы предпринимали неоднократные усилия для поисков первичных минералов (оливин, пироксены, плагиоклаз) в породах сейдрреченской свиты, чтобы провести их Sm-Nd датирование и проанализировать еВД(Т). Однако нам такой возможности не представилось из-за высокой степени метаморфизма изучаемых пород и почти полного отсутствия неизмененных первичных минералов.

Может быть сделан вывод, что имеющиеся изотопные джные позволяют рассматривать расслоеные интрузии и некоторые (сходные по химизму) вмещающие их вулканиты раннепротерозойских рифтогенных структур в качестве единых ассоциаций, наиболее ранними членами которых являются ритмично-расслоенные перидотйт-пироксенкт-габбронори-товые интрузивы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное изотопное исследование пород расслоенных интрузий и вмещающих их вулканитов позволило автору сформулировать четыре защищаемых полокзеия, которые одновременно являются основными выводами -данной работы.

Глобальность проявления раннепротерозойского (сумийского) ба-зитовогс вулкано-плутонизма режима тектоно-магматической активизация определяется сейчас наличием сходных ассоциаций почти на всех

кристаллических щитах мира. Многие из них содержат хромктовое, ыед-ноникелевое и платинометалльное оруденение.

Проделанная работа является только началом изотопных исследований расслоенных интрузий Кольского региона. Требуют своего разрешения также вопросы возрастных соотношений процессов кристаллизации интрузий и формирования рудной многомзталльной минерализации.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Возраст формирования шжеленосного Федорово-Панского интрузива, Кольский полуостров. // Тез. докл. зсес. совещ. Киев, 1990, С. 55-56. (Соавторы Ганнибал Л.Ф., Рюнгенен Г.И., Докучаева B.C., Рэжев С.А., Яуравлев Д.З., Кощеев O.A., Балашов Ю.А.).

2. Геохронология и генезис расслоенных Оазитовых интрузий Кольского полуострова. // Расслоенные ультрзмафит-мафитовые интрузивы Кольского региона. Изд-во КИЦ РАН. Апатиты, 1992 (в печати). (Соавторы Балашов Ю.А., Мигрофанов Ф.П.).

3. Гора Генеральская. Новые данные по геохронологии и геохимии изотопов докембрия Кольского полуострова. // Под ред. Митрофанова Ф.П., Балаиова Ю.А. Препринт. Апатиты, 1990. Т. 1. С. 2022. (Соавторы Бакушкил E.U., Журавлев Д.З.» Балашов Ю.А.).

4. Массив Каршсьявр. // Там же. Т. 1. С. 22-23. (Соавторы Ба-кушкин Е.М., Журавлев Д.З., Балашов D.А., КощеезО.А., Сшль-клн В.Ф:).

5. Массив Суэйнлагаа. // Там же. Т. 1. С. 23-25. (Соавтора Яковлев S.U., Яковлева А. 1С., Журавлев Д.З., Кощеев O.A., Балашов Я.А.).

6. Природа источников расслоенных интрузий. // Там га. Т. 1. С. 28-33. (Соавторы Балашов O.A., Митрофанов Ф.П.).

Т. Терский блок. // Там же. Т. П. С. 10-18. (Соавторы Бала-'-шов Ю.А., Ганнибал Л.Ф., Иванов A.A., Квашнин D.A., Кравченко М.П., Кощеев O.A. , Предовский A.A., Рюнгенен Г.И., Семенов В.Л., Шар-ков И.В., Шерстенникова О.Г., Шерстобитова Г.М.).

8. Датироаание бадделеита и циркона из рзннепротерозсйсклх гранофировых пород Имандра-Варзугской структуры (Кольский полуостров ). // Тез. докл. Всес. школы-семинара. 1991. Звенигород. С. 28-30.

9. U-Pb датирование бадделеита из Ковдорского карбонатятово-го массива. // Там же. С. 31. (Соавторы Кирнарскнй D.M., Ганни-

бал Л.Ф., Кощеев О.А., Балашов D.A.).

10. U-Pb датирование бадделеита и циркона гранофировых пород Имацдра-Варзугской структуры. // ДАН РАН. 1992. Т 322. N 1. С.138-141. (Соавтор Яковенчук В.Н.).

11. Rb-Sr датирование процессов метаморфизма Имандровского лополита ( Кольский полуостров ). // Тез. докл. Всес. совещ. Киев, 1990. С. 82-83. (Соавторы Шарков И.В., Шерстенникова О.Г., Кангу-ров А.А.. Федотов S.A., Балашов D.A.).

12. Sm-Nd изотопные системы в расслоенных основных интрузиях: оценка возрасте образования или метаморфизма? // Там же. С. 42-44. (Соавтор Балашов D.A.).

13. Имандровский лополит (Кольский п-ов) U-Pb и Sm-Nd датирование. // Там же. С. 45-46. (Соавторы Амелин Ю.В., Жангуров А.А., Рингенеп Г.И.. Кощеев О.А., Ганнибал Л.Ф., Балашов В.А.).

14. Минерализация Имандровского лополита. // ДАН РАН (в печати). (Соавторы Барков А.С., Ледаев А.А., Еангуров А.А.).

15. Происхождение расслоенных основных интрузий. // Геодинамические условия формирования, геохимические аспекты генезиса ба-зитов и гипербазитов. Тез. докл. всес. совещ. Иркутск, 1990. С. 65-69. (Соавторы Балашов D.A., Митрофанов Ф.П.).

16 Эпохи рудогенеза в Кольской платинометальной провинции. // Геология рудных месторождений. И. Наука, 1992 (в печати). (Соавтора Митрофанов Ф.П., Яковлев D.H., Балашов D.A., Докучаева B.C.).

17. GeoUronology and genesis of layered basic inrtusions.vol-canltes and granlte-gnessis of the Kola peninsula. // Eds. Mitro-fanov F.P., Balashov Yu.A. Apatity, 1990.'48 p.

18. Geology and geochronology layered intrusions. // Precaab-rlan Research (in press). (Coauthors Balashov Yu.A., Mitrofa-nov F.P.).

19. Early Proterozoic ultramafic-maflc layered intrusions of the eastern Baltic Shield. // New and traditional approaches to the study of crystalline shields and their quaternary cover. Guidebook. International field meeting. Apatity, 1991. 45p.