Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Позднесвекофеннский (PR1 ) этап метаморфизма

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Позднесвекофеннский (PR1 ) этап метаморфизма"

j О A Hi НИ шь

На правах рукописи

СИБЕЛЕВ Олег Станисла-

позднесвекофеннс гий (pr,) этап метаморфи: via

(ЮЗ часть Кольского полуострова и Северная Карелия)

Специальность 04. 00. 08 -петрология и вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 1998

Работа выполнена в Институте геологии Карельского Научного Центра РАН

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Граменицкий E.H.

I •

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук

Минц М.В. (ГИН РАН) кандидат геолого-минералогических наук

Геря Т.В. (ИЭМ РАН) Ведущая организация: Институт Литосферы РАН

Защита диссертации состоится 18 декабря 1998 г. в 14.30 часов в ауд. 608 на заседании Диссертационного Совета К. 053. 05. 08 по петрологии, геохимии и геохимическим методам поисков месторождений полезных ископаемых геологического факультета Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова. Адрес: 119899, Москва, Воробьевы горы, МГУ, геологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ, зона "А" б этаж.

Автореферат разослан /•¿■¿.•г1 tpiJ 1998 года

Ученый секретарь диссертационного совета ст. научный сотрудник Батанова А.М.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Эволюция и режимы эндогенных и, в частности, метаморфических процессов в зонах сочленения подвижных поясов со стабильными участками земной коры - одна из актуальных проблем современной геологии. В Беломорском подвижном поясе (БПП), сложенном преимущественно полиметаморфическими мигматизированными и сложнодеформирован-ными гнейсовыми толщами, формировавшимися в ходе нескольких тектоно-магматических и тектоно-метаморфических циклов на протяжении более миллиарда лет (АЯ2 - РЯО, а также в пограничных областях окраины Карельского архейского кратона (АК), испытавших сильнейшее влияние этих процессов, изучение метаморфизма - один го главных и необходимых аспектов любых комплексных исследований.

С раннепротерозойскими этапами метаморфизма в БПП и его обрамлении пространственно и генетически связано формирование пегматитов мусковитовой и мусковит-редкометалльной формаций -источников полевошпатового сырья и мусковита. Эпигенетическим метаморфогенным процессам этого возраста принадлежит значительная роль и в формировании благороднометалльного оруденения, что подчеркивает актуальность настоящих исследований.

Цель и задачи работы. Главной целью диссертационной работы является характеристика позднесвекофеннского метаморфизма и выявление критериев для его выделения в породах Беломорского подвижного пояса и в лопийских (АЯ2) супракрустах зеленокаменных поясов прилегающей части Карельского кратона.

Основные задачи исследования заключаются в следующем:

1. Восстановление последовательности главных геологических событий региона.

2. Классификации пород и выяснения их первичной природы.

3. Изучение минеральных и структурных преобразований пород в процессе эволюции метаморфизма.

4. Изучение метаморфической зональности позднесвекофеннского этапа и контролирующих метаморфические процессы структур.

5. Определение параметров метаморфизма в раннем протерозое.

6. Изучение минерагенической специфики раннепротеро-зойских метаморфических процессов.

Основные защищаемые положения:

1. В северо-западной (Енской) части БПП, сложенной, преимущественно архейскими глубокометаморфизованными гнейсовыми толщами, выделен самостоятельный позднесвекофеннский этап регионального метаморфизма, не имеющий широкого развития в центральном Беломорье и характеризующийся пространственной метаморфической зональностью, фиксируемой последовательным появлением индекс-минералов (Хл1, Корд, Ст, Силл) с реакционными структурами замещения.

2. Процессы минеральных преобразований позднесвекофеннс-кого этапа протекали в условиях от высокотемпературной амфиболитовой до зеленосланцевой фаций низких и умеренных давлений, что отвечает непрерывному эволюционному PTt тренду декомпрессии с прогрессивной и регрессивной стадиями. Метаморфизм сопровождался аллохимическими преобразованиями субстрата при повышенной активности калия.

3. Позднесвекофеннский этап метаморфизма преимущественно проявлен в зоне сочленения Карельского архейского кратона с Беломорским подвижным поясом. В Северо-Карельской структуре метаморфические изменения накладываются на лопийские (AR2) и карельские (PRO образования и пространственно контролируются сдвиговыми зонами. Последние оцениваются как перспективные на золотометалльное оруденение. Датировка позднесвекофеннского метаморфизма основана на положении о пространственной и генетической связи с ним пегматитов мусковит-редкометалльной формации с возрастом 1,75 - 1,85 млрд. лет.

Научная новизна. Предложена схема последовательности главных тектоно-метаморфических и магматических событий БПП и прилегающей области Карельского АК на фоне меняющейся геодинамической обстановки региона. Выявлена эволюция полиметаморфических преобразований глиноземистых гнейсов, основанная на закономерной смене их парагенезисов, изменении химического состава и состава породообразующих железо-магензиальных минералов. Впервые выделены и закартировакы

1 Сокращения: Ан - анортит, Гр - гранат, Би - биотит, Ди - дистен, Кв-кварц, Корд - кордиерит, Мг - магнетит, Му - мусковит, Пл - плагиоклаз, Ст-став-ролит, Силл - силлиманит, Хл - хлорит, /- железистость = Ре2* /(Ре2*

ОП - осевые плоскости складок

метаморфические зоны позднесвекофеннского (PRO регионального этапа метаморфизма, завершающего тектоно-метаморфическую эволюцию в северо-западном Беломорье. Определены термодинамические параметры метаморфизма этого этапа, достигающие условий амфиболитовой фации низких и умеренных давлений. В районе г.Рябоваара Северо-Карельской структуры выявлена и впервые в пределах восточной части Карельского кратона, детально закартирована сдвиговая деформационная зона, контролирующая процессы метаморфизма, пегматите- и рудообразования позднесвекофеннского этапа.

Практическая ценность. Результаты исследований более полно, чем раньше расшифровывают геологическое строение и эволюцию сложнодислоцированных раннедокембрийских полиметаморфических комплексов восточной части Балтийского щита. Новые знания об областях развития позднесвекофеннских тектоно-метаморфических процессов (ТМЦ) важны при поисках мусковит-редкометальных пегматитов. Структуры типа изученной сдвиговой зоны рекомендуется картировать при проведении поисков на золото. Геологическая карта и модель этой зоны предлагаются в качестве методического образца подобных работ.

Реализация работы. Часть результатов исследований вошла в отчет по плановой теме "Свекофеннская эпоха эволюции беломорид" и отчет по хоздоговорной теме "Изучение факторов контроля и разработка поисковых критериев благороднометалльного оруденения в пределах Тикшеозерской структуры", который вместе с авторской геологической картой участка Рябоваара (м-б: 1:5000) передан Северной ПРЭ (п. Чупа) и был использован при организации поисковых работ на Аи.

Фактический материал. В основу диссертации положен материал, собранный в ходе полевых и лабораторных исследований 1991-1998 гг., которые проводились на основе данных геологического картирования метаморфической зональности в Енском районе, детального картирования сдвиговой структурно-деформационной зоны района г. Рябоваара, отдельных маршрутов, описания керна скважин и реферативного материала по Чупино-Лоухскому району. При обработке собранных материалов были применены методики парагенетического и структурного анализов. Использовано более 2000 прозрачных шлифов и 17 аншлифов. Исследование петрохимических особенностей пород производилось на основе имеющихся в нашем распоряжении 183 оригинальных химических анализов пород, 67 -

мономинеральных фракций, 311 микрозондовых определений состава минералов. Основной объем аналитических работ, за исключением микрозондовых исследований, выполнен в лабораториях Института геологии Карельского НЦ РАН. Микрозондовые исследования минералов проводились в лаборатории физических методов исследования пород и руд минералов ГИ Кольского НЦ РАН на микроанализаторе М-46 "Сатеса" и на кафедре петрографии МГУ, на сканирующем электронном микроскопе СашБсап 4ЭУ с приставкой для энергодисперсионного анализа AN 10 ООО.

Апробация работы. Отдельные положения диссертационной работы докладывались автором на конференциях молодых ученых (Апатиты, 1993; Петрозаводск, 1995); юбилейной научной конференции "50 лет Карельскому НЦ РАН" (Петрозаводск, 1996); международной конференции "Беломорский подвижный пояс" (Петрозаводск, 1997).

По теме диссертации опубликовано десять печатных работ.

Автор считает приятным долгом выразить глубокую благодарность своему научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору Е.Н.Граменицкому за постоянное внимание и поддержку на всех этапах выполнения работы.

Особое чувство благодарности и признательности автор испытывает к безвременно ушедшему из жизни доктору геолого-минералогических наук Л.Л. Гродницкому за помощь в выборе объектов исследований, ценные советы и поддержку в работе.

В разное время и по разным вопросам были получены консультации и ценные советы докторов геол.-мин. наук С.И.Рыбакова О.И.Володичева, Ю.И.Сыстры, кандидатов геол.-мин. наук В.А.Коншина, Л.В.Кулешевич, Н.Е.Король, В.В.Травина, А.И.Слабунова, Ю.И.Лазарева, а также А.М.Ручьева, В.И.Коросова и А.И.Крохина. Огромная помощь в работе и сборе фактического материала была оказана Д.В.Рычанчиком. Всем указанным коллегам автор очень благодарен.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложена на 154 страницах, содержит 26 таблиц и 65 рисунков. Список литературы состоит из 113 наименований.

Глава I. Изученность метаморфизма Беломорья и методика исследований.

Представления о позиции БПП в общей структуре Балтийского щита стали складываться начиная с 30-х годов нашего столетия после работ В.М.Тимофеева, А.А.Полканова, Н.С.Шатского, К.О.Кратца, Л.Я.Харитонова и других исследователей. Идея многоэтапное™ (полицикличности) геологического развития БПП была выдвинута в первых обобщающих работах по Карело-Кольскому региону (Григорьев, 1935; Судовиков, 1939), в дальнейшем обоснована и уточнена. В результате комплексных исследований выделены: ранний этап (этапы) метаморфизма гранулитовой фации и два последующих высокобарических этапа деформаций и метаморфизма, приведших к радикальным преобразованиям, резко изменившим облик и состав первичных пород (Володичев, 1971; Стенарь, 1972; Этапы..,1973; Володичев, 1975, 1977; Сыстра, 1978; Гродницкий и др., 19В5; Метаморфизм.., 1986; Балаганский, 1986; Володичев, 1990; Сыстра, 1991; Другова, Савельева, 1993; Король, 1997 и др.).

Завершающий этап геологической истории БПП согласованно фиксировался развитием пегматитов двух сближенных во времени (но не одновозрастных) формаций - мусковитовой и мусковит-редкометалльной. Однако если процесс, контролирующий формирование мусковитовых пегматитов, - раннесвекофеннский диафторез эпидот-амфиболитовой фаций высоких давлений был детально изучен (Гродницкий и др., 1977, Гродницкий, 1982), то генетические связи мусковит-редкометалльных пегматитов оставались неопределенными. Причина этого - отсутствие детальных аргументированных данных о метаморфических (или магматических) процессах, более молодых, чем мусковитовые пегматиты и синхронных мусковит-редкометалльным пегматитам. Между тем в СЗ (Енской) части беломорид существовали предпосылки к выделению таких процессов: было установлено (Л.Ф.Калафати с сотрудниками -фондовые работы; Жданов, 1959; Беломорский комплекс, 1962) наличие здесь в глиноземистых гнейсах Силл, Ст, Корд, отмечено замещение мусковита силлиманитом и андалузитом (Геологические факторы.., 1972); последний обнаружен в мусковитсодержащих гнейсах р-на Неблогоры (Коншин, 1978).

В серии работ посвященных метаморфизму лопийских (AR2) и карельских (PRO комплексов зоны сочленения БПП с Карельским АК (Московченко, Турченко,1975; Володичев, 1977; Бушмин, 1978; Геология Карелии, 1983; Фации метаморфизма.., 1990; Володичев, 1990

и др.) позднесвекофеннский этап не выделялся. В раннем протерозое здесь установлен один этап метаморфизма кианит-силлиманитового типа с тенденцией увеличения РТ-условий с ЮЗ на СВ. С этим периодом, по мнению исследователей, связано широкое развитие метасоматических процессов, а также проявления колчеданной и сурьмяно-мышьяковой минерализации (Кулешевич и др., 1990; Слюсарев и др., 1993).

В основу настоящих исследований положен геолого-петрологический подход, а ведущим методом исследований был парагенетический анализ минералов.

Глава II. Главные черты геологического строения Беломорского подвижного пояса и северо-восточной окраины Карельского

кратона

Беломорский подвижный пояс географически распологается вдоль побережья Белого моря, протягиваясь на расстояние 700 км. Около 80-90% объема пород БПП представлено архейскими сложноскладчатыми, глубоко- и в большинстве случаев - неоднократно метаморфизованными и повсеместно мигматизированными гнейсовыми толщами, частично или полностью, в зависимости от степени переработки, утратившими структурно-текстурные признаки и особенности состава исходных пород. Подчиненную роль играют интрузивные базит-ультрабазиты. Супракрустальные протерозойские образования на территории пояса отсутствуют.

Примыкающая к нему северо-восточная окраина Карельского АК представлена структурами Парандовско-Тикшеозерского зеленокаменного пояса (ЗКП). В литературе эта область рассматривается как зона сочленения беломорид и карелид, геологически совпадающая с зоной глубинного разлома. ЗКП зоны сочленения относятся к типу структур с полимодальным вулканизмом, характерная особенность которых - наличие в разрезе пород андезитового состава. В сравнении с другими ЗКП Балтийского щита, они обладают своей спецификой в части металлогенической специализации, структурного развития и температурных условий метаморфических преобразований, достигающих уровня эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций.

Корреляция возраста наиболее древних пород БПП и супракрустальных вулканогенно-осадочных образований пограничных областей кратона, единый региональный структурный план и сопряженность отдельных магматических и тектоно-метаморфических

событий делает возможным их сопоставление, а отчасти, позволяет дополнить некоторые характеристики тех или иных процессов в эволюции двух соседних геологических структур. Результат обобщения наших представлений о главных событиях геологической истории региона иллюстрируется в виде таблицы, в которой предпринята попытка "увязать" циклы эндогенной активности и седиментогенеза с геодинамической обстановкой и имеющимися геохронологическими данными.

Особенности геологического строения и периодичность эндогенных процессов Беломорья рассмотрена на примере наиболее полно и детально изученного Чупино-Лоухского района (Беломорский комплекс, 1962; Слюдоносные.., 1976; Гродницкий, 1982; Гродницкий и др., 1985 и др.). Последовательность геологических событий района включает в себя по-крайней мере три тектоно-метаморфических цикла: два архейских - доребольский, ребольский и протерозойский -раннесвекофеннский (см. табл.). Позднесвекофеннский этап в центральной части Беломорского пояса не проявлен. По литературным данным известны лишь единичные находки новообразований индекс-минералов, предположительно этого возраста.

В ходе геологических съемок разных масштабов гнейсовые толщи из Чупино-Лоухского района непрерывно прослежены в Енский район, который располагается в СЗ части БПП (рис. 1). Енский и Чупинский районы (сегменты) разделены поперечным разломом. В северной части Енского сегмента беломорские образования перекрываются толщами лапландских гранулитов, на юге - комплексом древних гранитоидов Карельской гранит-зеленокаменной области. На западе (на территории Финляндии) беломориды срезаются карельскими (раннепротерозойскими) образованиями.

Район работ располагается в центральной части Енского сегмента, совпадающей с осью опрокинутого на ЮЗ синклинория. Формирование общего СЗ простирания главных структур района всеми исследователями непротиворечиво сопоставляется с наиболее древними, доребольскими этапами деформаций (Рп, Рп+1). Продукты метаморфизма этого возраста на изученных площадях достоверно не установлены.

В ребольский период (АЯ2) сформировались складки субширотного (в ЮЗ части района) и СВ простирания (Рп+2), деформирующие осевые поверхности складок раннего периода. Региональный аллохимический метаморфизм цикла характеризуется однородными на обширных площадях условиями высокобарической (кианитового типа)

Таблица

Последовательность главных геологических событий в БПП и на окранне Карельского кратона

МСК, 1901 Геодинамическая обстановка Магматизм, осадконакопление гранитообразование, мезоструктуры Метаморфизм

Акро-тема Эоно-тема Беломорский подвижный пояс СВ окраина Кар. кратона Беломорский подвижный пояс СВ окраина Кар. кратона

ПРО-ТЕРО ЗОЙ 2500± 50 рнфей пга тпнжогшение

1б50± 50 КАРЕ-ЛИЙ 17Ш посшшлизшнная стадия пегматитоо ? бразование гранитообразование сдвиговые структуры, гозднасвекофеннсю метмс низких и умеренных Р (до 715°С, 6,3 кбар) 1йшлифациальный рфизм: умеренных давлений (до 630°С, 4,7-5,7 кбар)

1800 коллизия 193Ш05 пегмаяпообразсвдние юкровооС сдвиговые стоуктуры коллизионные магматизм в пределах лапланд ского пояса разевание раннесвекофеянекийме эпидот-амфибалиговой. высоких давлений (550-665°С, Р-5,1-8,4 тамерфизмм в условиях амфибсшпвой фаций повышенных давлении; щелочной и Бе^а метасоматоз

2400 рифтогеиез грантообраэовга ше основной плутонизм

А Р X 1 3 Л О п и и 150±50 гехлвдтизиошая стадия 2720±8,94 гранитизация (мишагпв., анагекшс) | кушлосбразоваше ребспьский мегамзрф! см высоких давлений зпвдэт-амфиболипвой фац ии (274Ш4) ?

субдукция океанической коры год архейский кратен спрединг 2900 покровооС градапшция эклогипоация осадаэшгагоюние терригеиных толщ (граувакки) толеишвый основной, у/о(офиолиго-подо&гый) магматизм1 разевание толеиговый, авдезиг-дацишвый магматизм (2820±31), осадкокакогша ие; андезиговый, основной, у/о магматизм амфибештвой фации (700°С, Р-12-14 кбар); даребольский метаморфизм гранул, фации умеренных давлений (750Х Р-6-7 кбар/ (2850Й05)

с Гаамий ? 7 7

Примечания: таблица составлена с использованием данных: 1 - Б1аЬипоу, $1ерапск, 1998; 2 - Bagdanova е( а1, 1995; 3 -Кожевников, 1992; 4 - Бибикова и др., 1995; 5 - Бибикова, 1997; 6 - Володичев, 1990; 7 - Ручьев, 1996.

амфиболитовой фации, сопровождаясь интенсивной мигматизацией и гранитизацией. В результате по древнему субстрату(гранулитам (?), "сухим" гнейсам, базитам(?) и тоналиг-трондьемитам (фанитам I)) формировались среднезернистые неяснополосчатые и порфиробласти-ческие глиноземистые и апобазитовые породы: Би, Гр-Би, Ди-Гр-Би и Амф-Гр-Би гнейсы и бластомилониты, а также ребольские граниты II -средне и крупнозернистые гнейсовидные и полосчатые гранитоиды ряда: гранит-лейкогранит-субщелочной гранит.

Тела базитов, как и в Чупино-Лоухском районе, пространственно тяготеют к разрывным нарушениям субширотного, З-СЗ простирания и рассекают гнейсовидность (Рп+2) пород ребольского ТМЦ. В раннесвекофеннское время структура беломорид района усложняется складками северо-западного (Рп+3) и субмеридионального направлений (Р"п+з)- Последние выражены в виде сдвиговых линейных зон. В условиях амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой фаций высоких давлений вдоль вновь образованных поверхностей формируются мощные зоны диафторитов - крупнозернистых дифференцированных (с сегрегационной полосчатостью) Гр-Би, Ди-Гр-Би и двуслюдяных (+Би+Му) гнейсов. С этим этапом метаморфизма связано формирование пегматитов мусковитовой формации.

Рис. 1 а. Схема геологического строения СВ Балтийского щита.

Условные обозначения: 1 - палеозойский чехол; 2-3 - РЯ^ 2 - гранулитовые пояса, 3 - вулканогенно-осадочные образования; 4-5 - АЯ2: 4 - ЗКП с полимодальным вулканизмом, 5 - гранито-гнейсовые пояса; 6 - архейские гранит-зеленокаменные области; 7 - районы работ: 1 - Чупино-Лоухский район, 2 - Енский район, 3 - район г. Рябоваара.

Рис. 1 б Схема метаморфической зональности позднесвекофелнекого (РИ)) этапа. Условные обозначения: 1-3 - ребольский (АЯ2) тектоно-метамор-фический цикл (ТМЦ): 1 - апобазитовые гнейсы и амфиболиты, 2 - гранито-гнейсы и гнейсо-граниты: а - "апобазитовые" (серия Б), б - безамфиболовые и лейкограниты (серия А), 3 - нерасчлененные гранито-гнейсы, гнейсо-граниты и глиноземистые гнейсы; 4 - интрузии базитов; 5-6 - раннесвекофеннский ТМЦ: 5 - зоны диафтореза; 6 - жилы мусковитовых пегматитов; 7 - границы литодинамических комплексов; 8-10 - изограды и метаморфические зоны позднесвекофеннского этапа: 8 - кордиерита, 9 - ставролита, 10 - силлиманита; И - ось Енского синклинория; 12-13 - следы ОП складок: 12 - ребольского периода, 13 - раннесвекофеннского периода; 14 - крупные разрывные нарушения неустановленного возраста; 15 - обобщенные элементы залегания гнейсовых толщ.

Таким образом, в пределах Енского района сохраняются главные черты общей последовательности и характера геологических событий, свойственные Карельской части БПП.

Последующие преобразования в Енском районе представлены широким развитием наложенных минеральных ассоциаций обусловивших своеобразие рассматриваемой площади и проявленных здесь метаморфических процессов, относящихся к позднесвекофеннскому (PRO этапу.

Район Рябоваара находится в пределах выделенной К.О.Кратцем (1963) Северо-Карельской синклинорной зоны. Здесь развиты породы ириногорской свиты тикшеозерской серии лопия (AR2), имеющие осадочно-вулканогенную (Демидов, Кратц, 1974; Слюсарев и др., 1994) природу. В пределах изученной площади наиболее широко распространены средне- и мелкозернистые Би, Гр-Би и Ди-Гр-Би (±Му) гнейсы. На участке также картируется пачка Амф-Би и Гр-Амф-Би гнейсов с подчиненным количеством Би и Гр-Би гнейсов. В районе оз. Елового отмечены обширные по площади выходы амфиболитов, закар-тированных Л.В.Кулешевич и В.Д.Слюсаревым (1992), которые, по их мнению, развиваются по толеитовым базальтам и, частично, туфам.

В восточной части участка породы имеют главным образом, СВ простирание с падением на СЗ под углами от 0° до 50° и смяты в открытые складки с северо-западными ОП. В западном направлении эти структурные элементы все более стираются и переориентируются субмеридиональными деформациями.

Глава III. Классификация и вещественный состав пород региона

В основу предложенной схемы классификации, наряду с петрологическими и геохимическими критериями, положена общая последовательность геологических событий региона. Выделенные разновидности горных пород объединены в четыре группы (I-IV), отвечающие тектоно-метаморфическим циклам (соответственно: доребольскому, ребольскому, раннесвекофеннскому и позднесвекофеннскому). Главные типы пород формируют ряды: глиноземистых гнейсов, гранитоидов и метабазитов. Ряды объединены в две фациальных серии, которые отражают различие в составе первичных супракрустальных пород: кислых и, возможно, средних терригенно-осадочных, дающих начало фациальной серии "А";

основных и ультраосновных, преимущественно, вулканогенных, служащих исходным субстратом для фациальной серии "Б".

Наиболее заметные изменения химического состава метамор-фитов фиксируются при образовании ребольских гнейсов И, выразившиеся в незначительном уменьшении содержаний 81 и "Л, увеличении М§ и суммы Ре, выносе Са, привносе щелочей (главным образом - калия), обогащении алюминием. Изменение химического состава пород на этом этапе согласуется с количественным и качественным изменением состава минерального: ростом порфиробласт Гр и увеличением его количества, укрупнением лейст Би, развитием тонкозернистого агрегата дистена и т.д.

Формирование раннесвекофеннских диафторитов происходит почти в изохимических условиях. Незначительные положительные приращения содержаний щелочноземельных металлов (Са, Г^) и суммы Ре, так же как и снижение содержаний А1, связаны с исходными неоднородностями состава толщ. Парагенезисы диафторитов практически не отличаются от парагенезисов вмещающих зоны диафтореза ребольских гнейсов, в них лишь чаще присутствует мусковит. В ребольских гнейсах Ены, относительно аналогичных пород Чупино-Лоухского района, понижены содержания Ре2+ и соответственно - показатели £ заметно ниже содержания калия.

В процессе формирования позднесвекофеннских кордиеритовых (±Ст,±Силл и др.) гнейсов происходит вынос щелочей при сопряженном компенсирующем увеличении содержания Ре2+ и Бь

Согласно полученным данным, подавляющая часть объема глиноземистых гнейсов БПП и окраины Карельского АК формировалась в условиях аллохимических преобразований, однако количество привнесенного или вынесенного вещества невелико. Фигуративные точки средних составов метаморфитов на петрохимических диаграммах не выходят за рамки поля граувакковых и полимиктовых песчаников и вполне могут отражать первичный состав субстрата. Однако, неопределенность в части разделения магматических и осадочных пород, а также значительный разброс составов частных химических определений, позволяет говорить о возможной гетерогенности исходных толщ, не исключающей вероятности участия в строении последних магматических пород или осадков более основного состава.

Изученные интрузии базитов по составу слагающих их пород вполне коррелируют с подобными образованиями комплекса

лерцолитов-габброноритов (возраста ~2.4 млрд.лет) детально и разносторонне изученных В.С.Степановым (1981) и могут служить репером при оценке возраста геологических событий.

Каждому циклу тектоно-метаморфической эволюции (1-1У) сопутствуют стадии гранитообразования, различающиеся по интенсивности, геологическому положению гранитоидов, их возрастной позиции и структурно-вещественным признакам (структурно-текстурным особенностям, минеральному составу, количественному соотношению минералов в породе и т.д.)

Позднесвекофеннские граниты (IV) в литературе не описывались. Это лейкократовые пегматоидные, массивные или слабополосчатые породы аплитовидной или гранобластовой структуры, образующие пластовые тела, жилы и линзы мощностью от сантиметров до нескольких метров. Граниты инъецируют метаморфизованные осадочно-вулканогенные толщи ириногорской свиты лопия и распространены в пределах, закартированной на Рябовааре, сдвиговой зоны. Относительно последней они являются син- и постскладчатыми. Магматические структуры или признаки эруптивных соотношений гранитов с вмещающими породами отсутствуют. Пространственно граниты тяготеют к областям максимальной структурно-вещественной переработки, располагаясь часто в флексурообразных изгибах и срывах. Минеральный состав: Пл - 10-45; Мик - 0-50; Кв - 25-35; Би - 03; Му - 0-5% (в площади шлифа).

Позднесвекофеннские граниты - умеренноглиноземистые породы ряда плагиогранит - лейкогранит - субщелочной лейкогранит и субщелочной гранит, коэффициент агпаитности (к<1). По петрохими-ческим параметрам эти породы отличаются от раннесвекофеннских жильных гранитов III и других гранитов Беломорья, относятся к син-коллизионным образованиям и подверженны интенсивному калиевому метасоматозу (микроклинизации). Структурно-вещественные особенности позволяют использовать лейкократовые пегматоидные граниты как индикаторы и возрастные реперы позднесвекофеннских процессов в зоне сочленения беломорид и карелид.

Глава IV Позднесвекофеннский этап метаморфизма

Состав породообразующих минералов

В разделе представлены данные по составу минералов (Гр, Би, Ст, Корд, Амф и др.).

Установлено, что от древних к молодым метаморфитам и далее, - в позднесвекофеннских гнейсах - от кордиеритовой к

ставролитовой и силлиманитовой зонам, направленно меняется состав Би (растет f и падает ТЮ2) и Гр (растет МпО и РеО, падает М§0 и незначительно - СаО). В том же направлении снижается основность Пл: от № 32-35 в "сухих" гнейсах и № 27-34 в ребольских гнейсах до № 2028 в диафторитах и № 17-26 в кордиериговых гнейсах. Изменения химизма гранатов в процессе эволюции метаморфизма имеют те же тенденции, что и изменения в направлении от центра к краю в отдельно взятом кристалле и происходят раньше, чем появляются какие-либо петрографические признаки протекания метаморфического процесса. Все проанализированные зерна Гр имеют обратный тип зональности (повышение МпО и РеО, падение магнезиальное™ и во многих случаях - СаО) или вовсе ее не имеют.

В распределении макрокомпонентов в кристаллах фаната из позднесвекофеннских кордиеритовых гнейсов установлен сложный тип зональности. На рис. 2 приведены наиболее типичные химические профили полученные методом непрерывного сканирования. При их интерпретации, выделяются слабозональные реликтовые ядра, узкие прогрессивные оболочки (фиксирующие тах Т°С позднесвекофен-нского этапа метаморфизма) и широкие регрессивные каймы.

кордиеритовых гнейсов Ены (цифры в кружках - железистость минералов).

Метаморфическая зональность В Енском районе по парагенезисам метаморфитов ребольского (Гр+Би+Пл+Кв) и раннесвекофеннского (Ди+Гр+Би+Пл+Кв; Гр±Ди+Би+Му+Пл+Кв) этапов развиваются минеральные ассоциации содержащие: Корд, Силл, Ст, Хл и другие. Анализ их пространственного расположения дал основание выделить на изученных площадях

метаморфические зоны: хлоритовую, кордиеритовую, ставролитовую и силлиманитовую (рис. 1).

Хлоритовая зона слагает периферийные части зональности. Внешняя граница зоны не определена. Изменения парагенезисов ребольских гнейсов и диафторитов здесь незначительны и представлены развитием Хл по Гр и замещением Би ассоциацией Хл+Мг. Минеральные ассоциации хлоритовой зоны (здесь и далее - +Пл+Кв): Хл38+Мг±Анд*; Хл38+Мг±Му; Аб+Му+Хл±Ка Образование хлорита происходит по реакциям: 1 ,ЗГр77 5+ 1,8Би4 ,5+0.7Н20=1,1 Хл37 7+0,96Мг+10,7Кв+0,22Ан+0.7К20 1,2Ди+3.2Би415+0,2Н20=1,6Хл377+Ь,ЗМг+14.4Кв+1.3К20

Кордиеритовая зона. Внешняя граница зоны определяется появлением Корд, который развивается по Би, используя спайности последнего, иногда - по Ди и Пл, но чаще кристаллизуется на границе зерен Би и Ди, отделяя их друг от друга. Широко распространены случаи, когда Корд почти полностью замещает Би и Ди, образуя вокруг их реликтовых зерен характерные полизональные келифитовые каймы: внутренние зоны мономинеральные Корд, внешние, на их границе с Кв и Пл, симплектитовые Кв-кордиеритовые. Характерные парагенезисы кордиеритовой зоны: Корд26 5+Гр82+Би39; Гр85+Би43+Хл39;

Первые Корд появляются в гнейсах в незначительном количестве и характеризуются низкой железистостью. Реакцию образования Корд можно записать следующим образом: 0,5Би4о.7+0,7Ди=1. 1Корд28.7+0,2Гр87.5+0,2Кв+0,(Ша20+(),2К20+1,1Н20 В кордиеритовой зоне значительно возрастает железистость краевых участков зерен Гр. Максимальная величина этого показателя отмечается в зонах контакта Гр с Корд. Этот факт, с учетом наблюдаемых в шлифах замещений, свидетельствует об участии Гр в процессе кристаллизации Корд: 0,5Гр75,7+0,ЗДи=0,2Корд28,7+0,5Гр87.5+0,4Кв

Ставролитовая зона характеризуется появлением Ст в парагенезисах с Корд: Гр87+Би44+Ст71.76+Корд30. В большинстве случаев Ст развивается по Ди (с отчетливо выраженными реакционными взаимоотношениями) и, иногда - Гр. Нередко наблюдаются обрастания крупных зерен Ди на порядок меньшими идиоморфными зернами Ст. Последний часто содержит включения Ди, а порой развивается внутри его зерен по плоскостям спайности. Корд

* по литературным данным.

развит широко, отчасти в ассоциации с Хл. Железистость Корд в ставролитовой зоне увеличивается от 26,5 до 30,0%.

Реакция образования Ст по Гр: 0,16Гр737+0,89Ди+0,08Н20 = 0,16Ст68,7+0,04Гр87>2+1,28Кв

Более широко распространены случаи кристаллизации Ст совместно с Корд по Би и Ди. Эту реакцию можно записать следующим образом:

0,30Би43>8+1 ,42Ди+0,ЗКв=0. 19Ст80,7+0,6 1 Кордзз,о+0,51Н20+0,1ЗК20

Силлиманитовая зона маркируется появлением Силл в виде фибролитовых радиально-лучистых и спутанно-волокнистых агрегатов, развивающихся по Би, Пл, Ди и крупночешуйчатому Му или мелких (до 0.05-0.1 мм) пластинчатых и ромбических зерен - по фибролиту. Минеральные ассоциации силлиманитовой зоны содержат:

Гр83-90+БИ45.52+СШ1Л+КорДзо.зз Гр83-90+БИ45.52+СиЛЛ+СТ77_83+КорДзо-зз; Гр8з.9о+Би45.52+Силл+Ст77.8з+Кордзо-зз±[Му(Сер)]*; Гр8з-9о+Би45.52+Силл+КорДзо-зз+[Хл+Мг±Му(Сер)];

Ст, впрочем как и Корд, развит здесь повсеместно, а парагенезис Силл+Би+Корд, в отсутствии Ст, встречается не часто и пространственно не закономерно, вследствии чего выделение ставролит-силлиманитовой зоны сочтено нецелесообразным. В силлиманитовой зоне широко проявлены явления наложения более низкотемпературных ассоциаций на силлиманит- и кордиеритсодер-жащие парагенезисы. Силл повсеместно замещается тонкопластинчатым агрегатом Му (серицита), Корд подвержен замещению Хл и Му, совместно с ними часто фиксируется развитие мелких идиоморфных зерен Ст.

Особенностью минеральных преобразований является незавершенность метаморфических реакций. Реликтовые и новообразованные минералы сохраняются на всех температурных ступенях позднесвекофеннского метаморфизма.

В глиноземистых гнейсах Рябоваары не установлены индекс-минералы и минеральные парагенезисы метаморфизма низких и умеренных давлений характерные для Енского района. В направлении от центра к восточной границе сдвиговой зоны установлено повышение железистости Гр, Ст и железо-магнезиальных амфиболов

* В квадратных скобках - минералы наложенных ассоциаций

(куммингтонит-грюнеритового ряда). Минеральные ассоциации глиноземистых гнейсов: Гр82.92±СТ76.79+Би4з.62±ХЛ54-59+Му.

Структурный контроль На отдельных участках Енского района (Риколатва, Кайта-тундра) выявлены зоны кливажа В-СВ, З-СЗ и субмеридионального направлений (Р*1 п+4), сопровождающиеся милонитизацией и катаклазом. С этими зонами связано развитие ассоциаций позднесвекофеннского этапа. Дайковидные тела мусковит редкометалльных пегматитов ориентированы параллельно кливажу и образуют прерывистые пространственные серии. Зоны минерализованного кливажа и дайки мусковит-редкометалльных пегматитов пересекают все структурные элементы, контакты метаморфических и магматических пород, а также тела мусковитовых пегматитов. Однако большинство индекс-минералов позднесвекофеннских парагенезисов развиваются строго по плоскости полосчатости или гнейсовидности замещаемой породы, при этом переработке подвергаются, почти исключительно, меланократовые полосы (Ди+Гр+Би). Таким образом, новых структурных элементов не образуется, а используются уже существующие - как наиболее вещественно и структурно выгодные.

Для района Рябоваары характерно развитие широкого разнообразия деформаций позднесвекофеннского ТМЦ, локализующихся в пределах крупной сдвиговой зоны: изоклинальной складчатости с субвертикальными ОП, флексурообразных структур и мелких пластических и хрупких сдвиговых зон, параллельных ОП складок, зон рассланцевания с субгоризонтальной линейностью и т.д. Видимая ширина деформационной зоны - до 1,2 км. Западная граница не установлена. На СВ участка развитие наложенных деформаций отчасти экранируется поясом базитов, к югу от которого, за пределами главной зоны, деформации имеют дискретный характер, развиваясь кулисообразно, в виде субвертикальных или крутопадающих на В линейных сдвиговых зон среднего масштаба (первые десятки м мощн.). Структуры контролируют размещение мусковит-редкометалльных пегматитов, гранитов (IV) и рудной минерализации, имеют г-образную форму, и резко отличаются по стилю и положению в пространстве от лопийских СЗ открытых складок.

Режим метаморфизма Широкое "сквозное" развитие кордиерита, реакционные взаимоотношения новообразованных минералов с Ди - индекс-минералом повышенных и высоких давлений, устойчивость Ст с Силл

и т.д., позволяют отнести позднесвекофеннский метаморфизм к типу умеренных и низких давлений (фациальная серия А3 по В.А.Глебовицкому, 1973). В высокотемпературных ассоциациях процесс достигает условий Силл-Би-Гр-ортоклазовой субфации амфиболитовой фации (715°С, 6,3 кбар) с последующей регрессивной последовательностью (субфации: Силл-Гр-Му-Би, Силл-Ст-Би-Му, Ст-Корд-Би-Му и Корд-Ст-Хл) до зеленосланцевой фации. Данные термобарометрии (рис.3) подтверждают этот вывод и вполне определенно указавают на отрицательные приращения температур и давлений. Фигуративные точки значений РТ-параметров, расчитанные по Гр-Би термобарометру для составов центральных зон Гр попадают в РТ-поле диафторитов, что подтверждает существование "реликтовых" ядер в кристаллах Гр, а фигуративные точки РТ-условий краевых зон -во многих случаях соответствуют низкотемпературной андалузит-силлиманитовой области. Данные термобарометрии по ассоциации Гр-Р, кбар

8

7-

• 1

о 2

О 4 <=>5

Гранулитомая фация

400 500 600 700 800 Г С

Рис. 3. РТ-параметры метаморфизма и их эволюция в раннем протерозое на фациальной схеме С.П.Кориковского (1979). ¡-2 - Т и Р по термобарометрам: 1 - Гр-Би (Перчук, Рябчиков, 1976), 2 - Гр-Корд-Силл (Перчук, 1983); 3 - изменения РТ-условий от центра к краю зерен Гр; 4-5 - поля РТ-условий: 4 - реболъского, 5 - раннесвекофеннского этапов; б -тренд РТ-условий позднесвекофеннского этапа метаморфизма.

Корд-Силл наиболее достоверно отражают низкобарический режим давления при метаморфизме. В высокотемпературных зонах, где фиксируется массовое замещение Би и, реже, Пл кордиеритом и силлиманитом без компенсирующего новообразования калий-натрий-содержащих минералов, процесс имеет отчетливую метасоматическую тенденцию, усиливающуюся в низкотемпературных зонах, но уже за счет широко проявленного кислотного выщелачивания.

Последовательность и характер сменяющих друг друга раннепротерозойских метаморфических событий региона хорошо согласуется с выдвинутой во многих работах идеей Беломорской раннепротерозойской коллизионной зоны. Действительно, среднетемпературный высокобарический раннесвекофеннский метаморфизм отвечает стадии встречного движения БПП и Карельского АК, которая в позднесвекофеннское время сменяется стадией снижения тектонической нагрузки и возрастанием теплового потока, что находит свое отражение в протекании реакций дегидратации (кордиеритизация Би, силлиманитизация My и Би), и возникновению узких прогрессивных оболочек в зернах граната. Последующее снижение температуры значительно затушевывает прогрессивные преобразования и приводит к регрессивным изменениям химизма железо-магнезиальных минералов, к образованию широких регрессивных каемок в зернах граната (наложение обратной зональности) и протеканию ретроградных реакций, интенсивность которых зависит от проницаемости пород.

Области развития и возраст позднесвекофеннского метаморфизма

В общей последовательности главных геологических событий региона (см. табл.1), процессы позднесвекофеннского этапа завершают тектоно-метаморфическую эволюцию восточной части Балтийского щита. Для оценки пространственно-временной позиции этих процессов особенно важно положение о тесной пространственной и петрологической связи с раннепротерозойскими этапами метаморфизма пегматитов двух формаций - мусковитовой (возраст пегматитов - 1,85-1,95 млрд. лет) и мусковит-редкометалльной (соответственно - 1.75-1.85 млрд. лет). Область развития процессов позднесвекофеннского этапа соответствует положению пояса мусковит-редкометалльных пегматитов, расположенного вдоль СВ окраины Карельского кратона, в гранито-гнейсах фундамента и в породах лопийских (AR2) и карельских (PRO комплексов, западнее беломорского пояса мусковитовых пегматитов. В Енском районе эти

два пояса соединяются с многократно наблюдавшимися пересечениями тел мусковитовых пегматитов дайковидными мусковит-редкометалльными жилами. По литературным данным (Глебовицкий, 1973; Ме1атогйс.., 1987; Но1йа, 1988; Когетап, 1977, 1988; Ратеп, 1988) парагенезисы с Силл, Ст, Корд и Анд, а также пегматиты мусковит-редкометалльной формации го беломорских гнейсов непрерывно переходят в свекофеннские комплексы Северной Финляндии и Швеции. По сумме фактов возраст метаморфизма надежно определяется как позднесвекофеннский - 1,75-1,85 млрд. лет.

Металлогенический аспект

Приуроченность позднесвекофеннского метаморфизма к границе кратона с подвижным поясом, условия эпидот-амфиболитовой и зеленосланцевой фаций умеренных давлений (р-н Рябоваары), контроль метаморфизма сдвиговыми структурами (зЬеаг-зонами) -факторы типичные для эндогенных месторождений Аи на всех архейских золотоносных кратонах (Сьюпериор, Йилгарн, Каапвааль и т.д.).

Заключение

В результате проведенных исследований получены новые данные о геологической пространственной и временной позиции позднесвекофеннского этапа метаморфизма в БПП и прилегающей части Карельского кратона. Главные особенности метаморфизма этого этапа:

- полизональность с увеличением степени метаморфических преобразований к юго-западу (Енскнй район), согласно выявленным и закартированным метаморфическим зонам: Хл, Корд, Ст и Силл.

- высокоградиентный (низко- и умереннобарический) режим метаморфизма, достигающий условий высокотемпературной амфиболитовой фации (715°С, 6,3 кбар) и протекающий на фоне декомпресии, что обусловило траекторию метаморфизма в координатах ТР1 "по часовой стрелке".

- контроль метаморфизма сдвиговыми зонами (р-н Рябоваара) и более ранними структурами (Енский район).

- сопряженность с процессами метасоматоза, гранито- и рудообразования

- региональный характер развития преимущественно вдоль пограничных областей БПП и Карельского кратона

Публикации автора по теме диссертации

1. Использование рентгеновского анализатора БАРС-3 при расчленении мафит-ультрамафитов. // Геология и петрология. Опер,-информ. матер. ИГ КФ АН СССР. 1989. С. 44-47. Соавтор

B.В.Куликова

2. К вопросу о зональности позднесвекофеннского метаморфима в беломоридах (Ёнский район). // Вопросы геологии и магматизма докембрия Карелии. Операт.-информ. матер. ИГ КНЦ РАН. Петрозаводск. 1992. С.11-16.

3. Основные черты раннепротерозойского (позднесвекофеннского) метаморфизма глиноземистых гнейсов Ёнского района (Кольский п-ов). // Геология Балтийского щита: Тез. докл. 7 конф. молодых ученых. Апатиты. 1993. С.31-32.

4. Геохимические особенности гранатов из полиметаморфитов Ёнской ветви Беломорского подвижного пояса (на основе микрозондовых определений). // Вопросы геологии, петрологии и минералогии Карелии. Петрозаводск. КНЦ РАН. 1994. С. 106-127.

5. Калий, рубидий и литий в гранитоидах месторождения Плотина (беломорский пояс). // Вопросы геологии, петрологии и минералогии Карелии. Петрозаводск. КНЦ РАН. 1994. С. 128-138.

6. Позднесвекофеннский этап регионального метаморфизма, метасоматоза, пегматито- и рудообразования на территории Карелии и юго-западной части Кольского полуострова. // Зап. ВМО. 1995. № 3.

C.26-32. Соавтор Гродницкий Л.Л.

7. Региональные факторы и критерии контроля эпигенетического золотого оруденения в раннем докембрии Карелии. // 50 лет Карельскому научному центру РАН: Тез.докл. юбилейной научной конференции. Петрозаводск, 1996. С. 121-122. Соавтор Гродницкий Л.Л.

8. Структурный контроль позднесвекофеннского наложенного метаморфизма и связанных с ним рудопроявлений в позднеархейской Тикшеозерской структуре. // Вопросы геологии, магматизма и рудогенеза Карелии. Опер.-информ.матер. ИГ КНЦ РАН. 1996. С. 2427. Соавторы Коншин В.А., Рычанчик Д.В.

9. Полиметаморфизм, метасоматоз, пегматито- и рудогенез протерозойских этапов в Беломорском подвижном поясе и на прилегающей окраине Центрально-Карельского кратона. // Беломорский подвижный пояс: Тез. докл. Междунар. Конф. Петрозаводск, 1997. С. 28-29. Соавтор Гродницкий Л.Л.

10. Состав и зональность гранатов из полиметаморфитов Беломорья. // Вопросы геологии Карелии. Петрозаводск. КНЦ РАН. 1998. С.25-36. (в печати).

Сдано в производство 11. 11. 98. Формат 60 х 84 ]/16 Уч.-изд. л. 1,3. Тираж 100 экз. Заказ №?/ .

Карельский научный центр РАН, 185030, г. Петрозаводск, пр. Урицкого, 50. Редакционно-издательский отдел.

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Сибелев, Олег Станиславович, Петрозаводск

На правах рукописи

СИБЕЛЕВ Олег Станиславович

ПО 3 Д Н Е С В Е К О Ф ЕН Н С К И Й (Р!*]) ЭТАП МЕТАМОРФИЗМА (ЮЗ часть Кольского полуострова и Северная Карелия)

Специальность 04. 00. 08 -петрология и вулканология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Петрозаводск 1998

Оглавление

Введение 3

Глава I. Изученность метаморфизма Беломорья и методика 11 исследований

Глава II. Главные черты геологического строения Беломорского подвижного пояса и северо-восточной

окраины Карельского кратона 18

11.1. Чупино-Лоумский район 23

11.2. Енский район 29

II..3. Район г.Рябовара 35 Глава III. Классификация и вещественный состав пород 42 региона

III.1. Главные типы пород 43

111.2. Петрохимические особенности метаморфических 4 9 пород.

111.2.1. Породы бедные кальцием 51

111.2.2. Группа пород богатых кальцием 59

111.3. Интрузии базитов. 64

III. 4. Особенности вещественного состава 67 гранитоидов

Глава IV. Позднесвекофеннский этап метаморфизма. 85

IV.1. Состав породообразующих минералов 8 5 IV.2. Метаморфическая зональность 103 IV.3. Структурный контроль 118 IV.4. Режим метаморфизма 124 IV.5. Области развития и возраст

позднесвекофеннского метаморфизма 131

IV.6. Металлогенический аспект 135

Заключение 138

Список литературы 141

Приложения 1$%

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Эволюция и режимы эндогенных и, в частности, метаморфических процессов в зонах сочленения подвижных поясов со стабильными участками земной коры - одна из актуальных проблем современной геологии. В Беломорском подвижном поясе (БПП), сложенном преимущественно

полиметаморфическими мигматизированными и сложнодеформирован-ными гнейсовыми толщами, формировавшимися в ходе нескольких тектоно-магматических и тектоно-метаморфических циклов на протяжении более миллиарда лет (АИ2 - РИг) / а также в пограничных областях окраины Карельского архейского кратона (АК) , испытавших сильнейшее влияние этих процессов, изучение метаморфизма - один из главных и необходимых аспектов любых комплексных исследований.

В последние годы создан ряд тектонических и геодинамических моделей развития этих двух мегаструктур (Геология Карелии, 1987; Сыстра, 1991; Миллер, Милькевич, 1995; Bogdanova et а1., 1995; Слабунов, 1997 и др.), однако изучению процессов метаморфизма, особенно на

раннепротерозойских этапах развития региона, в большинстве работ отводится весьма скромное место. Метаморфизм рассматривается лишь как одна из характеристик тех или иных отложений в описываемых авторами структурах. Между тем, изучение РТ-условий и областей распространения метаморфических преобразований, смены режимов метаморфизма в пространстве (от одной структуры к другой) и во времени (от предшествующего тектоно-метаморфического цикла к последующему) может дать необходимую информацию о характере геодинамической обстановки и ее изменениях, а выявление и "снятие" вторичных структурно-вещественных изменений позволяет с большей степенью достоверности судить о предшествующих магматических, метаморфических и иных процессах развития раннедокембрийских комплексов.

С раннепротерозойскими метаморфическими процессами в Беломорском ПП и его обрамлении пространственно и генетически

связано формирование пегматитов мусковитовой и мусковит-редкометалльной формаций - источников полевошпатового сырья и мусковита. Эпигенетическим метаморфогенным процессам

принадлежит значительная роль и в формировании благороднометалльного оруденения. Факторы, типичные для многих крупных месторождений золота метаморфогенно-гидротермально-метасоматического генезиса (условия зеленосланцевой и эпидот-амфиболитовой фаций умеренных и низких давлений, приуроченность к границам кратона с подвижными поясами, контроль рудогенеза сдвиговыми, складчато-разрывными структурами и т.д.), во многом характерны для позднесвекофеннского метаморфизма, что подчеркивает

актуальность настоящих исследований.

Цель работы - характеристика позднесвекофеннского метаморфизма и выявление критериев для его выделения в породах Беломорского подвижного пояса и в лопийских (АИг) супракрустах зеленокаменных поясов прилегающей части Карельского кратона.

Поставленная цель требует решения ряда задач, в первую очередь:

1. Восстановления последовательности главных геологических событий региона.

2. Классификации пород и выяснение их первичной природы.

3. Изучения минеральных и структурных преобразований пород в процессе эволюции метаморфизма.

4. Изучения метаморфической зональности позднесвекофеннского этапа и контролирующих метаморфические процессы структур.

5. Определения параметров метаморфизма в раннем протерозое.

6. Изучения минерагенической специфики раннепротерозойских метаморфических процессов.

Объект исследований - Беломорский подвижный пояс и режим процессов его эндогенной активности. Предмет

позднесвекофеннский этап метаморфизма и деформаций в пограничных областях Беломорского подвижного пояса с Карельским кратоном.

Основные защищаемые положения;

1. В северо-западной (Енской) части Беломорского подвижного пояса, сложенной, преимущественно архейскими глубокометаморфизованными гнейсовыми толщами, выделен самостоятельный позднесвекофеннский этап регионального метаморфизма, не имеющий широкого развития в центральном Беломорье и характеризующийся пространственной метаморфической зональностью, фиксируемой последовательным появлением индекс-минералов (Корд, Сил, Му, Ст, Хл) с реакционными структурами замещения.

2. Процессы минеральных преобразований позднесвекофеннс-кого этапа протекали в условиях от высокотемпературной амфиболитовой до зеленосланцевой фаций низких и умеренных давлений, что отвечает непрерывному эволюционному РТ^ тренду декомпрессии с прогрессивной и регрессивной стадиями. Метаморфизм сопровождался аллохимическими преобразованиями субстрата при повышенной активности калия.

3. Позднесвекофеннский этап метаморфизма преимущественно проявлен в зоне сочленения Карельского архейского кратона с Беломорским подвижным поясом. В Северо-Карельской структуре метаморфические изменения накладываются на лопийские (АИг) и карельские (Р^) образования и пространственно контролируются сдвиговыми зонами. Последние оцениваются как перспективные на золотометалльное оруденение. Датировка позднесвекофеннского метаморфизма основана на положении о пространственной и генетической связи с ним пегматитов мусковит-редкометалльной формации с возрастом 1,75 - 1,85 млрд. лет.

Научная новизна. Предложена схема последовательности главных тектоно-метаморфических и магматических событий БПП и прилегающей области Карельского АК на фоне меняющейся геодинамической обстановки региона. Выявлена эволюция полиметаморфических преобразований глиноземистых гнейсов, основанная на закономерной смене их парагенезисов, изменении химического состава и состава породообра-зующих железо-магензиальных минералов. Впервые выделены и закартированы метаморфические зоны позднесвекофеннского (РИз.) регионального этапа метаморфизма, завершающего тектоно-метаморфическую

зволюцию в северо-западном Беломорье. Определены

термодинамические параметры метаморфизма этого этапа, достигающие условий амфиболитовой фации низких и умеренных давлений. В районе г.Рябоваара Северо-Карельской структуры выявлена и впервые в пределах восточной части Карельского кратона, детально закартирована сдвиговая деформационная зона, контролирующая процессы метаморфизма, пегматито- и рудообразования позднесвекофеннского этапа.

Практическая ценность. Результаты исследований более полно, чем раньше расшифровывают геологическое строение и эволюцию сложнодислоцированных раннедокембрийских

полиметаморфических комплексов восточной части Балтийского щита. Новые знания об областях развития позднесвекофеннских тектоно-метаморфических процессов важны при поисках мусковит-редкометальных пегматитов. Структуры типа изученной сдвиговой зоны рекомендуется картировать при проведении поисков на золото. Геологическая карта и модель этой зоны предлагаются в качестве методического образца подобных работ.

Реализация работы. Часть результатов исследований вошла в отчет по плановой теме "Свекофеннская эпоха эволюции беломорид" и отчет по хоздоговорной теме "Изучение факторов контроля и разработка поисковых критериев

благороднометалльного оруденения в пределах Тикшеозерской структуры", который вместе с авторской геологической картой участка Рябоваара (м-б: 1:5000) передан Северной посково-разведочной Экспедиции (п. Чупа) и был использован при организации поисковых работ на Аи.

Фактический материал. В основу диссертации положен материал, собранный в ходе полевых и лабораторных исследований 1991-1998 гг., проведенных автором под руководством доктора геолого-минералогических наук Л.Л.Гродницкого и научного руководителя - доктора геолого-минералогических наук, профессора Московского Государственного Университета Е.Н.Граменицкого. Настоящая работа - часть плановых и хоздоговорных НИР, в которых автор являлся ответственным исполнителем. Исследования проводились на основе данных геологического картирования метаморфической зональности в

Енском районе, детального картирования (масштаба 1:5000) сдвиговой структурно-деформационной зоны района г. Рябоваара, отдельных маршрутов, описания керна скважин и реферативного материала по Чупино-Лоушскому району. При обработке собранных материалов были применены методики парагенетического и структурного анализов. Использовано более 2000 прозрачных шлифов и 17 аншлифов. Исследование петрохимических особенностей пород производилось на основе имеющихся в нашем распоряжении 183 оригинальных химических анализов пород, 67 -мономинеральных фракций, 311 микрозондовых определений состава минералов. Основной объем аналитических работ, за исключением микрозондовых исследований, выполнен в лабораториях Института геологии Карельского Научного Центра РАН (аналитики Н.В.Питкя, Н.К.Екимова, А.И.Полищук, В.А.Кукина, М.Б.Петкевич,

Л.Н.Мокеева, Р.Ф.Сарафанова, Г.С.Терновая, Г.Д.Епишина, А.Н.Сафронов). Микрозондовые исследования минералов

проводились в лаборатории физических методов исследования пород и руд минералов ГИ Кольского НЦ РАН на микроанализаторе М-46 "Сашеса" (56 определений, аналитики: Я.А.Пахомовский, Е.Э.Савченко, С.А.Реженова) и на кафедре петрографии МГУ, на сканирующем электронном микроскопе СатБсап 4 0У с приставкой для энергодисперсионного анализа АЫ 10 000 (255 анализов, аналитик Е.В.Гусева).

Апробация работы. Отдельные положения диссертационной работы докладывались автором на конференциях молодых ученых (Апатиты, 1993; Петрозаводск, 1995); юбилейной научной конференции "50 лет Карельскому НЦ РАН" (Петрозаводск, 1996); международной конференции "Беломорский подвижный пояс" (Петрозаводск, 1997).

По теме диссертации опубликовано десять печатных работ.

Автор считает приятным долгом выразить глубокую благодарность своему научному руководителю доктору геолого-минералогических наук Е.Н.Граменицкому за постоянное внимание и поддержку на всех этапах выполнения работы.

Особое чувство благодарности и признательности к безвременно ушедшему из жизни доктору геолого-минералогических наук Л.Л.Гродницкому за помощь в выборе объектов исследований,

ценные советы и поддержку в работе. Память о нем надолго сохранится в сердце автора.

В разное время и по разным вопросам были получены консультации и ценные советы докторов геол.-мин. наук С.И.Рыбакова, О.И.Володичева, Ю.И.Сыстры, кандидатов геол.-мин. наук В.А.Коншина, J1.В.Кулешевич, Н.Е.Король, В.В.Травина, Н.Н.Трофимова, А.И.Слабунова, Ю.И.Лазарева, а также А.М.Ручьева, В.И.Коросова и А.И.Крохина. Огромная помощь в работе и сборе фактического материала была оказана Д.В.Рычанчиком. Всем указанным коллегам автор очень благодарен.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложена на 170 страницах, содержит 22 таблицы и 67 рисунков. Список литературы состоит из 115 наименований.

Аль б - альбит, Му - мусковит,

Альм - альмандин, Ол - оливин

Акт - актинолит, Орт - ортит,

Амф - амфиболит, Пи - пироксен,

Ан - анортит, Пир - пирит,

Анд - андалузит, Пирр - пирротин,

Андр - андрадит Пл - плагиоклаз,

Ап - апатит Пр - пренит,

АПир - арсенопирит, Ро - роговая обманка,

Би - биотит, РПи - ромбич. пироксен

Гр - гранат, Ру - рудные минералы,

Грос - гроссуляр, Рут - рутил,

Грюн - грюнерит, Сер - серицит,

Ди - дистен, Скп - скаполит,

Дп - диопсид, Ст - ставролит,

Ильм - ильменит, Сф - сфен,

Ка - кальцит, Та - тальк,

Кв - кварц, Тр - тремолит,

Корд - кордиерит, Ту - турмалин,

Кум - куммингтонит, Хл - хлорит,

Мгн - магнетит Эп - эпидот,

Ми - микроклин, п - объем выборки

МПи - монокл. пироксен,

al/ = Al/(Na + К + Ca + Mg) F = 100 (FeO + Fe203 ) / (FeO + Fe203 + MgO) f = 100 (Fe2+ + Fe3+ ) / (Fe 2+ + Fe 3+ + Mg) f ' = 100 (Fe2+ + Fe3+) / (Fe2+ + Fe3+ + Mg + Mn) ш = 100 Mg / (Fe2+ + Fe3+ +Mg) FeO' = FeO +0.9 Fe203

Глава I. Изученность метаморфизма Беломорья и методика

исследований.

Литература, посвященная проблемам метаморфизма в Беломорском подвижном поясе, весьма обширна. Любому исследователю, занимающемуся различными аспектами геологии этой структуры, необходимо рассматривать или учитывать факторы многократных структурно-метаморфических и

вещественных преобразований пород, степень их переработки и достоверности полученных количественных и качественных характеристик тех или иных геологических объектов. Связано это со спецификой развития пояса, испытавшего длительную и неоднозначно интерпретируемую в литературе геологическую историю.

Представления о позиции Беломорского пояса в общей структуре Балтийского щита стали складываться начиная с 30-х годов нашего столетия после работ В.М.Тимофеева, А. А. Полканова, Н.С.Шатского, К.О.Кратца, Л.Я.Харитонова и других исследователей.

Идея многоэтапности (полицикличности) геологического развития Беломорского подвижного пояса была выдвинута в первых обобщающих работах по Карело-Кольскому региону (Григорьев, 1935; Судовиков, 1939), в которых авторами выделено два этапа диастрофизма и гранитизации структуры. Противоположная точка зрения была высказана В.А.Шуркиным с сотрудниками (Беломорский комплекс.., 1962) согласно которой формирование всего разнообразия структурно-вещественных парагенезисов описывается в рамках одной геосинклинальной эпохи, включающей в себя "..региональную мигматизацию.., сложный и многообразный метаморфизм..", высокотемпературный метасоматоз и стадию низкотемпературного минералообразования.

С накоплением новых данных в ходе комплексных исследований магматизма, метаморфизма, стратиграфии и тектоники региона, проводимых коллективом сотрудников ИГ КФ АН СССР (Стенарь, 1972; Этапы..,1973; Володичев, 1975, 1977; Сыстра, 1978 и др), утвердилась концепция полициклического

характера развития Беломорского пояса. В результате этих исследований выделены: ранний этап метаморфизма гранулитовой фации и два последующих высокобарических этапа деформаций и метаморфизма, приведшие к радикальным преобразованиям, резко изменившим облик и состав первичных пород. Последние из отмеченных: "главный" (по схеме Л.Л.Гродницкого (Гродницкий и др.,1985)) - ребольский (АБ^) и "рудный" - раннесвекофеннский (РЕх) этапы метаморфизма, хотя и вызывают у исследователей дискуссии по отдельным вопросам, остаются наиболее детально и всесторонне изученными (Володичев, 1975, 1990; Гродницкий и др., 1985; Фации.., 1977; Метаморфизм.., 1986 и др) . Значительный прогресс достигнут и в изучении раннего доребольского (АИг) этапа (этапов?) метаморфизма в условиях гранулитовой фации (Володичев, 1990; Другова, Савельева, 1993; Высокоградиентные режимы..,1982; Король, 1997 и др.). Раннепротерозойский низкобарический этап метаморфизма, проявленный на завершающих стадиях развития Беломорского пояса, в эволюционных схемах большинства авторов отсутствует и практически не изучен, несмотря на свою потенциальную металлогеническую направленность. Отчасти это объясняется тем, что преобладающее число обобщающих работ основывается на материалах по Карельской части беломорид, где рассматриваемые процессы развиты ограниченно и трудно дешифрируемы, тогда как литература, касающаяся вопросов метаморфизма в Енском районе ("Енском сегменте" по К.О.Кратцу (Земная кора.., 1978)), немногочисленна.

Енский район примечателен как раз тем, что располагаясь в северо-западной части Беломорского пояса, помимо свойственных последнему черт геологического строения и характера метаморфической эволюции, обладает своими особенностями: здесь наиболее отчетливо проявлены поздние метаморфические процессы. Первые сведения о глиноземистых гнейсах района, содержащих, помимо характерных для этих пород, дистена, граната и биотита, такие минералы как силлиманит, ставролит и ко�