Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Посторогенные интрузии Северо-Западного Приладожья со специальным рассмотрением апатитоносных калиевых ультрамафитов

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Посторогенные интрузии Северо-Западного Приладожья со специальным рассмотрением апатитоносных калиевых ультрамафитов"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ргз од

9 '1 !!Г|С тг)7 На правах рукописи

КОНОПЕЛЬКО ДМИТРИЙ ЛЕОНИДОВИЧ

ПОСТОРОГЕННЫЕ ИНТРУЗИИ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ПРИЛАДОЖЬЯ СО СПЕЦИАЛЬНЫМ РАССМОТРЕНИЕМ АПАТИТОНОСНЫХ КАЛИЕВЫХ УЛЬТРАМАФИТОВ

Специальность 04.00.08. - петрология, вулканология

АВТОРЕФЕРАТ

Диссер1ации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Пе1ербург 1997

Работа выполнена на кафедре пегрографии Санкт-Петербургското государственного университета.

Научный руководитель:

кандидат геолого-минералогических наук В. В. Иваников

Официальные оппоненты:

докюр геолого-минералогических наук С. Б. Лобач-Жученко

кандидат геолого-минералогических наук А. М. Беляев

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский государственный Горный Институт (Технический университет)

Защита состоится ""т" 1997 г. в 15 часов в ауд. 52

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., 7/9, геологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М.Горького при СПбГУ.

Автореферат разослан ".

4о. б^Г

1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Т. Ф. Семенова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Раннепротерозойские посторогенные интрузии широко развиты в северо-западном Приладожье. Однако, плохая . обнаженность, относительно слабая изученность, присутствие экзотических апатитоносных ультрамафитов, а также вариации состава с преобладанием в одних массивах мафических, а в других гранитоидных пород привели к появлению нескольких противоречащих друг другу трактовок их происхождения и формационной принадлежности, что нашло отражение на существующих геологических картах этого района. В то же время именно наличие широкого спектра пород, специализированных на К2О, Р2О5, легкие РЗЭ, Ва и Sr, а также апатитоносных калиевых ультрамафитов, не имеющих аналогов на юге Балтийского щита, делает приладожские интрузии особенно важными для понимания природы магматического посторогенного события, сформировавшего на рубеже 1.81 - 1.77 млрд. лет своеобразный пояс малых интрузий, протягивающийся от Аландского архипелага (Финляндия) до Ладожского озера. Практическое значение посторогенных комплексов определяется разведанными месторождениями апатита, а также проявлениями редкоземельного и полевошпатового сырья.

Цель работы заключалась в комплексном геолого-петрографическом и минералого-геохимическом изучении посторогенных интрузий Приладожья, в выяснении геодинамических условий их формирования, характера и происхождения родоначальных магм и процессов их дифференциации, а также генезиса апатитоносных ультрамафитов. Соответственно, основными задачами являлись: изучение геологического строения интрузий, петрографическая и геохимическая характеристика пород, исследование породообразующих и акцессорных минералов и изотопное датирование.

Фактический материал и методика исследований. Полевые работы проводились в 1986-94 годах и охватили все известные посторогенные массивы Приладожья. В качестве объектов исследования выбраны массивы Вуоксинский, Оя-ярви, интрузии Элисенваарской группы и дайки апатитовых лампрофиров о-ва Калто. Изучен и опробован керн 35 скважин, описано около 500 . шлифов и аншлифов. Петрофизйческие свойства изучены в 1240 образцах. Комплексность и достоверность изучения вещественного состава пород и минералов-. обеспечена применением прецизионных аналитических методов, в том числе изотопно-геохимических. Созданный банк данных; включающий 184 анализа пород и 180 микрозондовых анализов минералов представлен для депонирования в ВИНИТИ.

Основные защищаемые положения. 1) Апатитоносные интрузии северозападного Приладожья имеют раннепротерозойский возраст (1808-1775 млн. лет) и относятся к посторогенному этапу развития свекофеннского складчатого пояса. Особенности геологического строения - округлая форма, резко дискордантные взаимоотношения с породами рамы, кольцевые и конические структуры, наличие гипабиссапьных и субвулканических фаций, а также многостадийное брекчирование -определяются быстрым внедрением на относительно высокий коровый уровень. 2) Породы посторогенных массивов от ультрамафитов до гранитоидов образуют единую магматическую серию. Геохимические особенности - высокие концентрации КгО, Р2О5, LREE, Ва, Sr. летучих, относительная обедненность Та, Nb, Ti, Cr, Ni и низкие величины Sro (0.7030-0.7040) - характерны для шошонит-латитовых серий и указывают на глубинный источник, связанный с процессами мантийно-корового взаимодействия в зонах субдукции. Эти особенности резко отличают гранитоиды посторогенных интрузий от позднеорогенных коровых гранитов, часть которых тесно ассоциирует с ними во времени и пространстве, а также от анорогенных гранитов рапакиви. 3) Апатитоносные ультрамафит-мафиты Вуоксинского и Элисенваарского комплексов являются интрузивными аналогами высококалиевых известково-щелочных апатитовых лампрофиров и представляют родоначапьную магму посторогенных комплексов северо-западного Приладожья. Основным механизмом дифференциации являлась фракционная кристаллизация без значительной ассимиляции корового материала. Этот процесс мог происходить в промежуточной магматической камере при давлениях около 5 кбар и температуре не ниже 800°С.

Научная новизна и практическая значимость. В результате работы впервые на основе представительных выборок охарактеризованы породы и минералы различных интрузий, датированы породы Вуоксинского массива, предложена новая петрогенетическая интерпретация калиевых ультрамафитов и модель образования посторогенных комплексоо. Данные по Вуоксинскому массиву и разведанному в его пределах месторождению апатитовых руд включены в фондовый отчет ПГО "Севзапгеология", выполненный с участием автора. Установленное возрастное и генетическое единство посторогенных интрузий Приладожья учтено при составлении легенд государственных геологических карт м-ба 1:200 000 и 1:1 500 000.

Апробация работы и публикации. Отдельные положения работы были представлены на Me) дународном симпозиуме, посвященном 150-летию со дня рождения А. А. Иностранцева (С.-Петербург, 1994), на 8-ой конференции молодых ученых "Геология Балтийского щита", посвященной памяти К. О. Кратца

(Петрозаводск, 1994), на 7-ом международном симпозиуме "Граниты рапакиви и связанные с ними породы" (Хельсинки, Финляндия, 1996), на 1-ой международной конференции "Корреляция геологических комплексов Фенноскандии" (С.-Петербург, 1996), на Международной конференции "Закономерности эволюции земной коры", посвященной 60-летию НИИЗК СПбГУ (С.-Петербург, 1996), на 9-ой конференции EUG (Страсбург, Франция, 1997), на международном симпозиуме ISGAM II (Сальвадор, Бразилия, 1997). По теме диссертации опубликовано 13 работ.

Объем и структура работы. Диссертация объемом 193 стр. состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений и содержит 10 таблиц, 35 иллюстраций и список литературы, включающий 154 наименования.

Автор благодарит и высоко ценит помощь научного руководителя канд. г.-м. наук В. В. Иваникова, по инициативе, под руководством и при участии которого проводилось изучение посторогенных интрузий Приладожья. Выполнение работы стало возможным благодаря поддержке коллектива каф. петрографии СПбГУ и ее заведующего д-ра г.-м. наук Н. Ф. Шинкарева. Автор выражает признательность А. Н. Зайцеву, А. Г. Рублеву, Ю. П. Шергиной, С. А. Петрову, К. И. Степанову, Д. Г. Руденко, А. А. Кольцову, В. А. Матреничеву, Н. Б. Филиппову, Н. Ю. Федоровичу, а также многим другим своим коллегам, оказавшим содействие в проведении полевых и лабораторных исследований. Отдельные работы выполнены автором совместно с Т.И.Тетериной, А. Г. Рублевым, В. А. Леоновой, Э. В. Табунсом, О. А. Левченковым и Ю. Д Пушкаревым. Полезными были консультации и дискуссии с канд. г.-м. наук Р. А. Хазовым, М. Г. Поповым, В. И. Иващенко, Д. С. Рыбаковым, а также совместные экскурсии по Аландскому арх. и Приладожью с д-ром О. Эклундом (Финляндия).

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИНТРУЗИЙ

Седерхольм (1934) выделил на юге Балтийского щита 4 группы свекофеннских и постсвекофеннских гранитоидов, известных сейчас как синорогенные, позднеорогенные, посторогенные и анорогенные. Посторогенные комплексы представляют пояс небольших интрузий, протягивающийся от Аландского архипелага (Финляндия) до Ладожского озера. В Приладожье посторогенные породы слагают 2 относительно крупных плутона Вуоксинский и Оя-ярви (60 - 80 кмг), малые интрузии Элисенваарской группы (до 6 км2) и дайки апатитовых известково-щелочных лампрофиров о-ва Калто (рис. 1). Вмещающими породами являются свекофеннские образования, метаморфизованные в условиях гранулитовой фации и измененные в условиях ретроградного амфиболитового метаморфизма с широким развитием калиевых мигматитов и поэднеорогенных S-гранитов. Посторсгепные ин.¡.wr

северной части приурочены к глубинным разломам СВ и СЗ простирания. К югу от Оя-ярви проявлен широтный структурный тренд. Интрузии дискордантны по отношению к породам рамы, имеют округлую форму, кольцевое или полукольцевое строение. Ряд признаков свидетельствует об их быстром внедрении на высокий коровый уровень.

Посторогенные комплексы Приладожья в основном сложены двумя интрузивными сериями: ультрамафит-мафиты включают широкий диапазон составов от калиевых апатитоносных ультрамафитов и лампрофиров, субщелочных габброидов до кварцевых диоритов, монцодиоритов и мезосиенитов; лейкократовые породы представлены, гранитоидами (кварцевыми монцонитами, гранодиоритами, гранитами) и лейкосиенитами.

Вуоксинский массив (1В0В±47 млн. лет, U-Pb) на современном эрозионном срезе имеет форму овала, вытянутого в субширотном направлении. Это пологозалегающее пластинообразное тело с наибольшей мощностью (около 1 км) в западной части. На юге массив относительно полого под углом 45-50° погружается под вмещающие породы и на расстоянии 0,4-1,0 км выклинивается. Основным структурным элементом является концентрическое расположение главных интрузивных серий: 1) мафитов, которые в виде открытого на север полукольца окаймляют 2) кварцевые монцониты. Системой сбросов СЗ простирания массив разделен на 2 блока: западный и восточный. В западном блоке преобладают мафиты, представленные наиболее меланократовыми разновидностями. С ними ассоциируют тела калиевых ультрамафитов мощностью 15-75 м, которые являются убогими апатитовыми рудами. В восточном блоке доминируют порфировидные кварцевые монцониты, которые занимают его центральную и северную части. Мафиты представлены, в основном, мезо-лейкократовыми амфибол-биотитовыми разновидностями. Вариации состава мафитов в значительной степени обусловлены расслоенностью. Среди пород массива описаны многочисленные субсогласные пластины плагио-микроклиновых гранитов, отождествляемых с позднеорогенными S-гранитами Приладожья. Ramberg (1970) установил, что в результате резкого понижения давления и коллапса магматической камеры возникает серия (зонтик) конических пластин, падающих от ее центра. Таким способом, по-видимому, было сформировано внешнее полукольцо, сложенное мафитами. На это указывает его форма на современном эрозионном срезе, пологое падение от центра и выклинивание на юге массива, а также отсутствие брекчий и ксенолитов вмещающих пород. Корневая часть магматической камеры, вероятно, находилась в западном

Посторогашые комплексы

см. подпись

Ки. монцониты граподиориты

Мафией

Аландский архипелаг

Поздпсорогспиыс 1раниты с возрастом 1,8 млрд. лег Прочие мозднеорогешшс фаниты ^

/ /:

Финляндия / /

/

г /

Элисенваара)

Зона надвигов *|^Мейери

Путсари

Дайки о-ва Калто

Оя-ярви

) Тервус

Ладожское озеро

^Сузнеченский

Приозерск

Рис.1. Положение посторогенных комплексов юга Балтийского щита, а также поздне- и посторогенных интрузий Приладожья. Цифрами обозначены посторогенные интрузии:. 1 - Лемланд, 2 т Моссхага, 3 - Сеглинге, 4 - Ова, 5 - Пириля б - Люонтери, 7 - Петраваара.

Точками обозначена область развития калиевых мигматитов и гранитизации в Приладожье.

Схема составлена с учетом работ ПГО "Севзапгеология", В. И. Шульдинера с соавт. (1995), Мигпн & Наара1а (1986).

блоке. На второй стадии сформировалась пологоэапегающая интрузия кварцевых монцонитов в центре плутона.

Интрузии Элисенваарской группы (1775i65 млн. лет, Pb-Pb) включают более 12 тел, закартированных в районе п. Элисенваара, самыми крупными из которых являются массивы Райвимяки и Кайвомяки (Р. А. Хазов и др., 1993). Интрузии сопровождаются положительными гравимагнитными аномалиями и имеют форму штоков или трубок. Кольцевое строение наиболее отчетливо проявлено в массиве Райвимяки. В его центральной части преобладают мафиты, внешнее полукольцо сложено, в основном, лейкосиенитами. Интрузии имеют крайне сложное и неоднородное внутреннее строение. Главной особенностью является тесное пространственное совмещение различных, часто контрастных по составу и структурно-текстурным особенностям пород. Характерны взаимные пересечения, "подушки" более основного состава (mafic pillows), часто с зонами закалки, формы нарушенного слоя, коленообразные изгибы даек, образования типа "дайка в дайке" и остроугольные ксенолиты вмещающих гнейсов. Наблюдаемые взаимоотношения, а также состав пород, по-видимому, обусловлены влиянием следующих процессов: 1) Быстрое субсинхронное и, возможно, неоднократное внедрение на высокий коровый уровень, помимо брекчирования, привело к появлению различных форм смешения расплавов (минглинг и миксинг); 2) Расслоенность выражается в видимой дифференциации материала на отдельных небольших (первые метры) доступных для наблюдения участках. Широкое распространение лампрофировых структур и мегакристов клинопироксена, биотита, реже апатита и магнетита, указывает на ранний характер этих фаз и возможность их фракционирования. Это подтверждается находками кумулатов, сложенных клинопироксеном, апатитом и биотитом.

Массив Оя-ярви (1805+60 млн. лет, K-Ar) сложен преимущественно порфировидными кварцевыми монцонитами - гранодиоритами, которые слагают открытое к югу подковообразное тело. В центральной части массива описаны биотитовые граниты и крупные ксенолиты рамы, вытянутые в СЗ направлении. Пологое падение трахитоидности в гранодиоритах под ксенолиты вмещающих пород позволяет интерпретировать последние как провесы кровли (Ладнер, 1983). Мафиты, слагающие менее 5% площади массива, отмечены в виде небольших (до 0,2 х 0,3 км) тел в его ЮЗ части.

Дайки апатитовых известково-щелочных лампрофиров в р-не о-ва Калто к СЗ от г. Лахденпохья впервые описаны в 1992 г. В. И. Иващенко. Пять даек, секущих эндербиты, имеют мощность 0,5-2 м, протяженность до 100 м, СЗ

простирание и падают на СВ (Z40°-80°). Дайки полностью раскристаллизованы даже в маломощных апофизах. Характерны микрозернистые зоны закалки (3-5 см), карбонатные миндалины, участки и пятна, обогащенные карбонатом в центральных частях даек, а также мегакристы клинопироксена и черного апатита.

ПЕТРОГРАФИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ

Все породы посторогенных интрузий от ультрамафитов до гранитоидов сложены переменными количествами клинопироксена (Срх) и/или роговой обманки (Hrb), биотита (Bi), плагиоклаза (PI), щелочного полевого шпата (AFsp) ± кварц (Q). Акцессорные минералы - апатит (Ар), титаномагнетит (Mt), сфен (Tit), ортит, циркон, ильменит.

Ультрамафиты и мафиты развиты преимущественно в Вуоксинском и Элисенваарском комплексах. Мафиты Вуоксинского массива - мелко-среднезернистые равномернозернистые темные с зеленоватым оттенком породы. Характерна магматическая гнейсовидность и такситовые участки, обогащенные AFsp. Апатитоносные ультрамафиты сложены идиоморфным Срх и/или Hrb- 40-75 об. %, Bi - 20-40 об. %, Ар - до 15 об. %, которые преобладают над субидиоморфным AFsp и/или PI - 0-30 об. %. Обычны панидиоморфнозернистые, гипидиоморфнозернистые, а в дайковых разновидностях - лампрофировые структуры. Незональный Срх замещается Hrb. PI лишен двойников и зональности. Для AFsp характерны ленточные микропертиты. Ар формирует слабоудлиненные идиоморфные зерна, соразмерные с Срх. Количество магматических сфена и ортита достигает первых об. %. Mt распределен неравномерно: встречаются как резко обогащенные, так и обедненные им интервалы. Более кислые разновидности мафитов попадают на диаграмме Шгрекайзена в поля диоритов монцодиоритов, монцонитов, реже сиенитов. Это более крупнозернистые породы. Срх постепенно вытесняется Hrb, но иногда встречается в весьма лейкократовых разновидностях. Основность PI снижается до олигоклаза-андезина. PI содержит антипертиты, AFsp формирует интерстициальные выделения и субидиоморфные кристаллы. Встречаются мирмекиты. Зерна Ар уменьшаются в размерах, и он становится типичным акцессорием, который наряду с другими (сфен. ортит, магнетит, циркон) приурочен к скоплениям темноцветных (Bi, Hrb). Элисенваарский комплекс имеет более гипабиссальный характер и отличается от Вуоксинского большим разнообразием структур и текстур. Ранняя серия от ультрамафитов до лейкосиенитов имеет крупнозернистое сложение. Все типы пород представлены также мелкозернистыми разновидностями с выраженной лампрофировой структурой. Следующие особенности отличают состав ультр^мнбмг-

мафитов Элисенваары от их аналогов в Вуоксинском массиве: 1) в значительно меньшей степени представлены диориты и породы, содержащие свободный кварц; 2) мафиты часто содержат мегакристы Срх (в среднем 3-5 см, 10-20 об. %), В|. Ар и М1. Описаны кумулаты, сложенные Срх, Ей и Ар; 3) содержание акцессорного магнетита понижено, а сфена и ортита - повышено. Установлены целестин и стронцианит (Рыбаков, 1992). Лампрофировые структуры отражают присутствие крупных суб- и эвгедральных монокристальных выделений Срх (НгЬ), В1 ± Ар, значительно превышающих средний размер зерна в матриксе, где преобладают аллотриоморфнозернистые структуры, часто осложненные грануляцией и автометасоматозом. Элементы оцеллярных структур - интенсивно резорбированные мегакристы АРэр и фрагменты крупных кристаллов Ар с реакционной каймой сфена и ортита - свидетельствуют о неравновесном характере кристаллизации и, возможно, гибридном происхождении некоторых мафитов. Лампрофиры Калто представляют субвулканический аналог ультрамафитов Элисенваарских и Вуоксинской интрузий. Структура порфировая. В тонкозернистой основной массе преобладает биотит и щелочной полевой шпат. Вкрапленники представлены скелетными кристаллами Ар (0,1-1 мм, 10-15%, игольчатая форма в зонах закалки) и Срх. Карбонат формирует выделения размером 1-3 мм.

Лейкократовые породы посторогенных интрузий варьируют по составу от лейкосиенитов Элисенваары до НгЬ-В1 кварцевых монцонитов, гранодиоритов и В| гранитов Вуоксинского и Оя-ярвинского массивов. Порфировидная структура определяется удлиненными, часто темноокрашенными вкрапленниками нерешетчатого АРвр (до 4-5 см, 30-40 об. %), размещенными в среднезернистом матриксе, сложенном Р1, АРэр, О, НгЬ, В1. Для АРэр характерны простые двойники, широко развиты мирмекиты, Р1 содержит крупные ячеистые антипертиты.

Составы минералов, изученные с помощью микроанализатора, отражают известково-щелочной характер посторогенной ассоциации Приладожья и первичную обогащенность расплавов Ва, Бг и летучими. Клинопироксены мафитов являются кальциевыми и относятся к салитам En37.41Fs10.14W045.4e- Их железистость (Ре'°'/Ре1о1+Мд, ат. кол.) 0,25-0,27 близко соответствует железистости вмещающих пород. Амфиболы представлены эденитовой роговой обманкой и магнезиальным гастингситом с железистостью 0,33-0,43. Для всех типов пород Вуоксинского массива характерны относительно магнезиальные биотиты. Их железистость составляет 0,27-0,37, тогда как в самих породах эта величина возрастает, достигая в кварцевых монцонитах 0,67. В лампрофирах Калто, которые являются аналогами

ультрамафитов Вуоксинского массива, но практически не содержат магнетита, биотит представлен значительно более железистыми (0,5-0,6) разновидностями. Содержание ВаО в биотитах из ультрамафитов достигает 3,5%. Щелочные полевые шпаты ультрамафитов имеют экзотический состав и содержат до 8% ВаО и до 1,4% SrO: Or60-e9Abi8-29An0.0-0.6Cn5.19. В породах Элисенваары установлены крупные (10-15 мкм в поперечнике) вытянутые ламмели цельзиана, составляющие около 50 об. % зерна AFsp. Большинство плагиоклазов Вуоксинского массива имеют состав Апгьзь Более основной плагиоклаз Ап^.л с содержанием SrO 3,0% установлен в дайке апатитоносного ультрамафита. Апатиты наиболее меланократовых пород содержат до 6% F, до 0,2% CI и до 2% SrO. Повышенное содержание Мп в апатитах из некоторых пород Элисенваары может оражать их вторичный характер. По данным амфиболовой и амфибол-плагиоклазовой геотермобарометрии (Schmidt, 1992, Blundy & Holland, 1990) кристаллизация кварцевых монцонитов Вуоксинского массива происходила при давлении 4,5-5 кбар и температуре 750-800°С; состав биотитов указывает на высокую фугитивность кислорода (lg/Ог не ниже -15). В то же время, вариации состава биотитов в различных массивах, "поздний" характер магнетита и неравномерность его распределения свидетельствуют о том, что фугитивность кислорода могла значительно меняться в процессе подъема и становления интрузий.

ГЕОХИМИЯ И ПЕТРОЛОГИЯ Породы посторогенных интрузий представляют единую серию с непрерывным трендом составов от 35 до 70% Si02. Сумма щелочей варьирует от 4,5-7,5% в наиболее мафических породах до 8-12% в гранитоидах, отношение КгО/№гО меняется от 2,0 до 1,3, отражая существенно калиевый характер щелочности. Содержание FeO( меняется от 8-14% в ультрамафитах до 2-4% в гранитоидах, железистость (Fe'/Fe'+Mg, мол. кол.), соответственно, увеличивается от 0,25 до 0,68. Величина Fe3+/Fe314Fe2+ (мол. кол.) составляет в большинстве пород 0,20-0,30. Mg#= Mg/Mg+Fe2+ (мол. кол.) в наиболее меланократовых породах достигает 60-75, что обусловлено высокими содержаниями МдО: 6-10%. Некоторые мафиты существенно обогащены СаО: 8-14%. Содержания МдО и СаО в гранитоидах составляют 1-2% и 2-4%, соответственно. Все типы пород резко обогащены Р2О5 от 3-4,5% в ультрамафитах до 0,3-0,6% в гранитоидах. Для всего спектра пород характерны чрезвычайно высокие концентрации Ва (10000-1500 ppm), Sr (100001300 ppm), LREE (Се до 1300 ppm, Cecn/YbcN до 150, нет Eu аномалий, рис. 2 б), F (1.5-0.2%) и относительно пониженные Nb (10-30 ppm), Та (0.5-2.0 ppm), Cr (20-150 ppm) и Ni. На диаграмме TAS тренды составов посторогенных интрузий Приладожьг,

в основном, находятся в поле щелочных серий (Irvine & Baragar,1971), на сериальной диаграмме Ле Мэтра (1989) КгО-ЭЮг - в поле шошонитовых серий, на диаграмме AFM - в поле известково-щелочных составов. На тектонической дискриминационной диаграмме, использующей петрогенные окислы (Batchelor & Bowden, 1985), посторогенные гранитоиды попадают в поля гранитов постколлизионного аплифта и позднеорогенных. На диаграммах, использующих редкие элементы (Pearce et al, 1984, Whalen et al., 1987), их позиция не столь определенна, благодаря низким концентрациям Nb и Rb и высоким - Се и Zr. Петрохимические характеристики посторогенных пород Приладожья - высокие содержания КгО, Ва, Sr, REE, летучих и относительная обедненность Та, Nb, Ti. Сг и Ni - соответствуют классической шошонит-латитовой ассоциации в понимании Таусона (1982) и Моррисона (1980) и резко отличают их от других калиевых гранитоидов региона: позднеорогенных S-гранитов и анорогенных гранитов рапакиви.

Апатитоносные калиевые ультрамафиты формально, по содержанию щелочей и кремнезема, являются оливин-нефелин+лейцит-нормативными щелочно-ультраосновными породами. Однако, они не содержат модальных фельдшпатоидов, оливина и щелочных темноцветных, что объясняется интенсивной ранней кристаллизацией биотита и, вероятно, связано с высокой концентрацией летучих. На основании вещественных и структурных признаков весь комплекс ультрамафитов рассматривается как специфические апатитовые высококалиевые известково-щелочные лампрофиры и их интрузивные аналоги. Особенности лампрофиров из даек Калто - существенно биотит-шелочнополевошпатовый состав, нет Na-фельдшпатоидов и лейцита - указывают на их близость к минеттам. Калиевые ультрамафиты слагают значительные объемы, отличаются весьма устойчивым составом на большой территории и являются наиболее примитивными членами посторогенной серии (рис. 2). Очевидная генетическая связь со средними и кислыми породами в пределах интрузий позволяет рассматривать их в качестве родоначапьной магмы посторогенных комплексов Приладожья. Мд# ультрамафитов достаточно велик, чтобы предположить их первично мантийное происхождение. В то же время, необычно высокие концентрации Р2О5, LRE, некоторых LIL элементов и обедненность Cr, Ni и Со свидетельствуют о сложной природе источника и могут объясняться процессами мантийно-корового взаимодействия и/или мантийного метасоматоза. Низкие lsr (0,7030-0,7040) также указывают на мантийный источник с

а) Вуоксин-ский массив, дайка О-в Калто, дайка лампрофи-ра Элисенваара, цемент эруптивной брекчии

Si02 39.30 37.84 42,30

Т1О2 2.17 2.30 1.80

АЬОз 12.20 10.35 12.95

FcO10' 9,39 7,69 8,97

MnO 0.18 0.14 0.20

MgO 10.92 7.35 8.25

CaO 14.05 14.90 10.50

Na20 1.60 2.90 2.20

K:0 3.13 4.65 4.95

РзОз 4.13 4.25 4.60

CO: <0.30 4.40 <0.30

F 0.25 1,20 0.80

Ba 8260 7760 10620

Sr 4087 5000 7429

Та 0.5 1.5 0.6

Nb 20 18 26

Zr 342 350 280

Cr 55 81 50

Ce 1200 1096 1310

Yb 3.8 3.1 3.9

Mg # 0.74 0.70 0.69

(Ce/Yb)cN 80 90 85

б)

О. d X О

ГО Ч О

а о с

В)

ш а.

d о

О. О С

юооог

1000 Г

100

La Рг Sm Gd Dy Er Yb Се Nd Eu Tb Ho Tm Lu

1000 г

Rb Th К Nb Се Nd Hf Sm ТЪ Ba U Ta La Sr P Zr Ti Y

Рис. 2. Геохимическая характеристика апатитоносных калиевых ультрамафитов а) концентрации БЮг - F вес. %, Ba - Yb ppm, Mg#=Mg/Mg+Fe2+, мол. кол., б) нормированные к хондриту (Nakamura, 1974) содержания редких земель, в) содержания редких элементов, нормированные к первичной мантии (Wood et al„ 1979).

небольшой, но уверенно диагностируемой долей корового компонента (Пушкарев, Рюнгенен, 1995). Интенсивные отрицательные Ta-Nb-Ti аномалии (La/Yb до 30) на мультикатионных диаграммах (рис. 2 в) позволяют связать специфические черты геохимии калиевых ультрамафитов с процессами мантийно-корового взаимодействия в зонах свекофеннской субдукции.

Процессы дифференциации магм. На харкеровских вариационных диаграммах породы посторогенных интрузий образуют непрерывные тренды, близкие к линейным. Содержания MgO, FeO, CaO, Р2О5, ТЮ2 плавно убывают с возрастанием количества S1O2. Содержания AI2O3, NajO. К2О, напротив, увеличиваются. В крупных массивах Оя-ярви и Вуоксинском содержания AI2O3, №гО, КгО возрастают в мафитах и снижаются в гранитоидах. На фоне главных тенденций изменения содержаний петрогенных окислов отчетливо различимы некоторые частные особенности. Так наклон трендов СаО и Р2О5 на диаграммах для пород Элисенваары (рис. 3 а, б) заметно выполаживается в районе 40% Si02. С этим же уровнем Si02 связан перегиб тренда FeO. Установленная петрографически ранняя кристаллизация Срх, Bi, Ар в мафитах, наличие кумулатов и их положение на вариационных диаграммах (в интервале 32-40% S1O2. то есть "левее" уровня родоначальной магмы, содержащей 39-40% Si02, рис. 3 а, б) предполагает, что ведущим механизмом дифференциации являлось фракционирование кристаллов. На харкеровских вариационных диаграммах, где нанесены составы породообразующих минералов, хорошо видно, и может быть показано графически, что дифференциация мафитов определялась кристаллизацией и удалением из расплава Bi, Срх, Ар ± Tit, Mt. Появление гранитоидов связано с переходом к кристаллизации Hrb, PI, Bi ± AFsp, определившей перегиб трендов AI2O3, №гО, КгО на вариационных диаграммах для пород Вуоксинского массива (рис. 3 в). Моделирование процессов фракционной кристаллизации методом наименьших квадратов показало, что 55-60% фракционирование Bi, Срх, Ар ± Tit, Mt объясняет первый шаг дифференциации: ультрамафит->монцодиорит. Второй шаг - монцодиорит-жварцевый монцонит (гранодиорит) - связан с 60-80% фракционированием Hrb, PI, Bi ± AFsp»Mt, Tit, Ар. Содержания апатита, ортита, сфена, магнетита, циркона в породах посторогенных интрузий очень высоки. Во многих мафитах эти минералы относятся к породообразующим и являются ранними магматическими фазами. Это в значительной степени объясняет необычное поведение редких элементов, среди которых только немногие остаются магматофильными. На вариационных диаграммах отчетливо видно, что LREE, Р (рис. 3 б, г), Ва, Sr являются совместимыми (Kq>1) для

10

а

ддфференциаты

/

\ / -ж *

Р1

у

в

родоначальная ■ ~ ' ™ магма »ж— дряр

-х.

зог

фракционирование 55-60% Срх+В1+АрШ1

\ X

НгЪ

фракционирование 60-80% НгЬ+Р1+В1±АР$р

35

■Н-

,Срх

кумулаты

б

дифференияаты

родоначальная ' магма

30 35 40 45 50 55 60 65 70 5Ю2 (№1 %)

35 40 45 50 55 5102

60 65

1000 г

В

сц

100

40

45 50 55 Б ¡02 7с)

60 65 70

30 35 40 45 50 55 60 65 70 8Ю2 (\у1 %)

Рис. 3. Вариационные диафаммы для пород Элисенваары а, б, г и Вуоксинского массива в. См. текст для пояснений.

о

всего спектра посторогенных пород. Ъх и ЫЬ являются магматофильными на ранней стадии процесса, но затем при переходе к гранитоидам утрачивают это свойство. ИЬ накапливается в лейкократовых породах. Типичным магматофильным элементом является Та. 1эг. измеренное в акцессорных апатитах из пород различных интрузий, составляет 0,7033-0,7047 и не связано с изменением содержания ЭЮг-Предполагается, что дифференциация происходила в условиях промежуточной магматической камеры в средней-верхней коре при давлениях около 5 кбар и температуре не ниже 800°С без значительной ассимиляции корового материала. Продолжающиеся инъекции лампрофировой магмы привели к появлению глубинных составов и субвулканической дайковой фации.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

1. Геолого-геофизические и петрографические особенности апатитоносного Вуоксинского плутона (Карельский перешеек). Вестник С.-Петербургского ун-та, вып. 4, 1995, стр. 44-52. Соавторы Иваников В, В., Тетерина Т. И.

2. Редкоземельные элементы в апатитах из пород поздне- и посторогенных комплексов Приладожья. С.-Петербург, 1996. Деп. в ВИНИТИ N1845 В 96 от 06.06.1996, 12 стр. Соавторы Леонова В. А., Попова В. А., Тимохина Л. А.

3. Postorogenic intrusions of the NW Ladoga Region. "The 7-th International Symposium on Rapakivi granites and related rocks", Abstract volume, Helsinki, Finland, 1996, p. 37. Co-author Ivanikov V. V.

4. Геологическое строение и петрографические особенности апатитоносного Вуоксинского плутона (Карельский перешеек). Вопросы геологии Карело-Кольского региона, Петрозаводск, 1996, стр. 36-46.

5. Возраст Вуоксинского массива, Приладожье. Тезисы 1-ой международной конференции "Корреляция геологических комплексов Фенноскандии", С.-Петербург, 1996, стр. 33. Соавтор Левченков О. А.

6. Позднеархейские-раннепротерозойские калиевые ультрамафиты зап. Гренландии, Балтийского и Алданского щитов. Тезисы 1-ой международной конференции "Корреляция геологических комплексов Фенноскандии", С.-Петербург, 1996, стр. 92. Соавтор Табуне Э. В.

7. Петрофизические характеристики и их значение для интерпретации пород Вуоксинского массива. Тезисы Международной конференции "Закономерности эволюции земной коры", посвященной 60-летию НИИЗК СПбГУ, С.-Петербург, 1996, стр. 11-102.

8. Апатитоносные калиевые ультрамафит-мафиты Приладожья - рифейские рифтогенные или раннепротерозойские посторогенные образования? Вестник С.-Петербургского ун-та, вып. 4, 1996, стр. 76-81. Соавторы Иваников В. В., Пушкарев Ю. Д., Рублев А. Г., Рюнгенен Г. И.

9. A Proterozoic post-orogenic intrusive event in the Fennoscandian Shield. EUG-9 Conference, Strasbourg, France, Abstract Suppl. 1, Terra Nova 9, 1997, p. 503. Coauthors: Eklund O., Shebanov A., Frojdo S., Rutanen H.

10. 1.8 Ga post-orogenic lamprophyre-granitoid magmatism in the Fennoscandian Shield. In: V. P. Ferreira and A.N. Sial (eds.) Extended abstracts and program. Second international Symposium on Granites and Associated Mineralizations: ISGAM II, Salvador Bahia, Brazil, August 24-29 1997, p. 190-192. With Eklund O, Rutanen H, Frojdo S and Shebanov A.