Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Условия метаморфизма гнейсо-гранитных ареалов Карелии

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Условия метаморфизма гнейсо-гранитных ареалов Карелии"

РГО од

: л.гг -^российская академия наук

Ыс^йтут^Реологии и геохронологии докембрия

На правах рукописи

КОТОВА

Людмила Николаевна

УДК 552.4:551.7(470.22)

УСЛОВИЯ МЕТАМОРФИЗМА ГНЕЙСО-ГРАНИТНЫХ АРЕАЛОВ КАРЕЛИИ

специальность: 04.00.08 — петрография, вулканология

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

санкт-петербург 1993

Работа выполнена в Лаборатории геологии и геохимии Института геологии и геохронологии докембрия РАН.

Научный руководитель — доктор геолого-минералогических наук С. Б. ЛОБАЧ-ЖУЧЕНКО

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук В. И. ШУЛЬДИНЕР (ВСЕГЕИ) кандидат геолого-минералогических наук А. С. ВОИНОВ (ЛГУ).

Ведущая организация: Институт геологии Карельского филиала РАН.

на заседании специализирован , . ж _ _

логии и геохронологии докембрия РАН по адресу: 199034, Санкт-Петербург, цаб. Макарова, д. 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГГД РАН.

Защита состоится «

3

Ученый секретарь специализированного совета Д 003.72.01 кандидат геолого-минералогических наук

Автореферат разослан « 30 *££Д

Е. И. КРАВЦОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Создание геодинамической модели Карельской гранит-зеленокаменной области (КГЗО), а также решение проблемы соотношения Карельского и Беломорского геоблокоз Балтийского шита возможно только на основе комплексного изучения этих регионов. В последние годы получены многочисленные данные о возрасте, составе, происхождении, структурной развитии и метаморфической эволюции архейских образований Карельского и Беломорского геоблоков. Однако большая часть этих исследований посвяшена супракрустальным образованиям, слагающим зеленокаменные пояса, в то время как гнейсо-гранитные ареалы, которые являются главной составной частью КГЗО и сопредельной территории Беломорского геоблока, изучены значительно слабее.

К настоящему времени на основе геологических и геофизических данных проведена типизация гнейсо-гранитных ареалов Карелии, выявлена их гетерогенность, намечены основные этапы.их развития и выделены древнейшие породы, которые могут рассматриваться как реликты фундамента зеленокаменных поясов. Однако информация о структурно-метаморфической эволюции гнейсо-гранитных ареалов имеет во многом фрагментарный характер, что определяет актуальность настоящей работы, в которой сделана попытка восполнить этот пробел.

Цель работы. Выявить основные черты эволюции метаморфизма в истории геологического развития гнейсо-гранитных ареалов Карелии.

^ • Реконструировать последовательность проявления структурно-метаморфических преобразований в гнейсо-гранитных ареалах. 2. Оценить Р-Т условия выделенных этапов метаморфизма .

Фактический материал. В основу работы положены материалы, собранные автором за период 1583-1986 гг. в ходе полевых исследований в пределах Юнно-Беломорского, Ондозерского и Водлозерского гнейсо--гранитных ареалов. Кроме того, в диссертации использованы материалы по району р.Водла, любезно предоставленные С.Б.Лобач-Жученко и С.А.Сергеевым, а также обобщены имеющиеся на сегодняшний день фондовые и литературные данные по Зэпадно-Карельскому ареалу.

Для характеристики вещественного состава пород и определения условий метаморфизма использовано около 400 химических анализов пород и 480 анализов минералов, большая часть которых являются ори-

гинальными. Анализы минералов выполнены на рентгеновских микроанализаторах АШ (ВСЕГЕИ), САШАХ (Мэханобр), 6Е01 (ИГ ЯЩ СО РАН), а также в химической лаборатории ИГГД РАН.

Научная новизна. I. Впервые на единой методической основе получены данные об условиях метаморфизма гнейсо-гранитных ареалов Карелии. 2. Выявлены различия в условиях метаморфизма на разных, в том числе ранних, этапах развития гнейсо-гранитных ареалов. 3. Изучены высинокальциевые гранаты гранитоидов Хкного Беломорья, которые наряду с эклогитоподобныыи ассоциациями основных пород свидетельствуют о высокобарических условиях метаморфизма.

Пвактическая_значимость. Показана эффективность использования состава амфибола и биотита как показателей условий минералообразова-ния в широком диапазоне Р-Т условий. Полученные данные могут быть использованы для составления карты метаморфизма и разработки геодинамической модели развития Карельского региона.

Основные защищаемые положения. I, В гнейсо-гранитных ареалах Карельской гранит-зеленокаменной области выделено четыре этапа метаморфизма, соответствующих доребольскому, раннеребольскому и позд-неребольскому этапам геологического развития этого региона. Первый этап характеризуется условиями низкотемпературной гранулитовой или высокотемпературной амфиболитовой фации низкого и пониженного давления. Метаморфические преобразования второго этапа имели зональный характер и протекали в условиях от амфиболитовой до эпидот-амфибо-литовой фации пониженного и умеренного давления. Условия третьего этапа отвечали эпидот-амфиболитовой фации умеренного давления. Четвертый этап метаморфизма проявлен локально, имеет неоднородный характер и достигает на отдельных участках условий гранулитовой фации умеренного давления.

2. В Южно-Беломорском ареале, расположенном в пределах Беломорского геоблока, выделено четыре этапа метаморфизма, первые три из которых отнесены к архейскому, а четвертый - к свекофеннскому времени. Условия первого этапа, по всей видимости, отвечали гранулитовой или амфиболитовой фации метаморфизма умеренного давления. Условия трех последующих этапов соответствовали фации альмандино-вых амфиболитов. При этом второй и третий архейские этапы характеризуются проявлением метаморфизма высокого давления, а четвертый, свекэфеннский, - повышенного давления.

- о -

3. Метаморфические преобразования пород в пределах Южно-Беломорского ареала и в гнейсо-гранитных ареалах Карельского геоблока протекали при различных режимах. Однако обшая направленность изменения условий метаморфизма при переходе от раннеребольского к поздне-ребольскому этапам как в районе Южного Беломорья, так и в Карельской гранит-зеленокаменной области соответствует уменьшению геотермического градиента.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на П (Петрозаводск, 1985), Ш (Апатиты, 1987), 1У (Ленинград, 1988) конференциях молодых ученых по проблемам геологии докембрия Карело-Кольского региона, на научном семинаре ИГГД РАН (1986), на Региональном петрографическом совещании по Европейской части СССР (Петрозаводск, 1987).

Ст2^ктуЕ9_и_объем_работы. Диссертация состоит из введения, б глав и заключения общим объемом 120 машинописных страниц и содержит 79 рисунков и 28 таблиц; библиография включает 137 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.г.-м.н. С.Б.Лобач-Жученко за ценные советы и замечания в процессе подготовки работы, а также своим коллегам к.г.-м.н. В.П.Чекулаеву и к.г.-м.н. Н.А.Арестовой за консультации и постоянную поддержку, Е.А.Оборонковой и Е.В.Антоненко за помощь в оформлении иллюстраций. Автор также признателен член-корр. РАН В.А.Глебовицкону, д.г.-м.н. Л.П.Никитиной, д.г.-м.н. Ю.В.Миллеру, д.г.-м.н. Н.И.Московченко, к.г.-м.н. Р.И.Милькевич, к.г.-м.н. Г.М.Друговой, к.г.-м.н. В.С.Байковой, к.г. -м.н. М.М.Мануйловой и к.г.-м.н. М.Д.Крыловой за обсуждение полученных результатов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ. Обосновывается актуальность темы исследований и рассматриваются особенности определения условий минералообразованкя пород, слагающих гнейсо-гранитные ареалы.

ГЛАВА I. ГНЕЙСО-ГРАНИТНЫЕ АРЕАЛЫ КАРЕЛИИ

В главе I приведен краткий обзор представлений' о геологическом строении и развитии изученной части Карельского региона - КГЗО

и Беломорского геоблока.

Большая часть КГЗО сложена плагиогнейсами и разнообразными гранитоидами (гнейсо-гранитные ареалы), поля которых- занимают около 80% ее площади. На карте метаморфических фаций восточной части Балтийского шита области распространения этих гранитоидов характеризуются как гранито-гнейсы архея амфиболитовой фации неопределенного давления (Фации метаморфизма..., 1990). Поля гранитоидов разделены зеленокаменныыи поясами, в геологическом строении которых принимают участие слабометаморфизованные вулканогенные и осадочные породы лс-пия. Многие исследователи выделяют два этапа формирования стратифицированных лопийских образований, соответствующих раннеребольскому и позднеребольскому этапам эндогенного развития, что подтверждается результатами геохронологических исследований (Левченков и др.,1989).

Гнейсо-гранигные ареалы КГЗО на основании геологических и геофизических данных подразделяются на четыре типа: водлозерский, выг-озерский или ондозерский, западно-карельский и сегозерский (Ло -бач-Жученко и др., 1986). Полученные за последние годы геохронологические данные позволяют выделить в истории их геологического развития по крайней мере три этапа эндогенной активности: доребольский, раннеребольский и позднеребольский, каждый из которых сопровождается проявлением процессов гранитообразования. В соответствии с этим гра-нитоиды, слагающие гнейсо-гранитные ареалы, также подразделяются на три группы, первые две из которых представлены тоналитами и трондъе-митами, а третья груша - двуполевошпатовыми гранитами (Лобач-Жу-ченко и др., 1991).

Согласно существующим взглядам, Беломорский геоблок представляет собой сЬрагмент саамского складчатого пояса, претерпевшего в позднем архее и раннем протерозое тектоно-магматическуто активизацию (Докембрийская ..., 1988). Характерной чертой беломорского комплекса является полициклическое развитие в условиях метаморфизма повышенного и высокого давления (Володичев, 1990). Южная часть Беломорского геоблока сложена главным образом гранитоидами и рассматривается как гнейсо-гранитный ареал, близкий по геофизическим параметрам к Ондозерскому ареалу КГЗО (Лобач-Жучанко и др., 1986).

ГЛАВА 2. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

В качестве относительных возрастных реперов для выделения этапов метаморфизма были использованы дайки и интрузии основных пород, а также супракрустальные образования. В свою очередь для

оценки условий проявления выделенных этапов метаморфизма использованы образцы, отобранные из пород, в которых наиболее интенсивно проявлены структурно-метаморфические преобразования, соответствующие данному этапу.

Главными темноцветными минералами пород, слагающих гнейсо-гра-нитные ареалы КГЗО, являются биотит и амфибол, что ограничивает применение методов парагенетического анализа и терыобароыетрии. В данной главе рассматриваются особенности составов амфибола и биотита, которые могут служить показателями условий шшералообразова-ния в широком диапазоне Р-Т условий. Определен» фациальной принадлежности этих минералов проводилось главным образом на основе диаграмм TiOj-F для биотита (Другова, Глебовицкий, 1965), TlO^-F и K20 + Na20-Ti02 для амфибола (Березкин, 1977; Смелов, 1989). Для оценки давления использовано содержание AI в роговой обманке ( HolUster et.al. , 1987) и магнезиальность сосуществующих биотита и амфибола (Мануйлова и др., 1978).

Для определения Р-Т параметров метаморфизма в породах Южно-Беломорского ареала, кроме анализа особенностей составов биотита и амфибола, использовались гранат-пироксеновый ( ElliS, Green , 1979) и гранат-амфиболовый (Термо- и барометрия, 1977; Graham., Powell , 1984) геотермометры, а также гранат-пироксен-плагиоклазозый геобарометр ( Newton,Perkins, 1982).

ГЛАВА 3. В0ДЛ03ЕРСКИЙ ГНЕЙСО-ГРАНИТНЫЙ АРЕАЛ

Бодлозерский гнейсо-гранитный ареал расположен в юго-восточной части 1СГ30 и является пока единственным районом, по породам которого имеется целый ряд датировок доребольского или долопийского возраста ( > 3.0 млрд.лет). Для характеристики условий метаморфизма Водлозерского ареала использованы данные, полученные при изучении четырех участков: Водла, Калья, Лайручей и Шальский.

Участок_Возла сложен мигматизированными амфибол-биотитовыми плагиогнейсами, которые содержат включения и пластинообразные тела амфиболитов и прорываются постскладчатыми гранитами Кубовского массива. В породах водлозерского гнейсового комплекса выделено четыре этапа деформации. С этапами Dn и связано формирование

структурных элементов северо-западного направления, которые наблюдаются только в реликтовой форме. Этап 3)п+а сопровождается образованием доминирующих структурных форм субширотного и северо-вос-

точного направлений. К заключительному этапу Бп+3 отнесено образование локально проявленных субмеридиональных зон рассланцевания, которые пересекаются гранитами Кубовского массива (Лобач-Жученко, и др., 1989).

Амфиболиты участка разделены на две группы. К первой груше относятся полевошпатовые, иногда биотит-содержащие амфиболиты-1, ко второй группе - диопсид-содержашие амфиболиты-П, которые рассматриваются в качестве комагматичного лопийским базальтам дайко-вого комплекса, становление которого произошло на рубеже Ъп+1 и

® П+2

Геохронологические данные свидетельствуют о раннеархейском возрасте протолита гнейсов Водлозерского комплекса - 3.54 млрд.лет. Возраст цирконов из амфиболитов-1 составляет 3.32 млрд.лет, из ам-фиболитов-П - 2.86 млрд.лет. Внедрение гранитов Кубовского массива произошло 2.70 млрд.лет назад. Возраст метаморфических процессов, отвечающих этапам ])п+1 и Вп+2 оценивается, соответственно, в ЗЛО млрд.лет и в 2.86 млрд.лет (Сергеев и др., 1990).

В гранитоидах других рассматриваемых участков встречаются включения и тела разнообразных пород, которые сопоставляются по составу с породами водлозерского комплекса (Лобач-Жученко и др., 1984; Lobae.h-ZKutKeM.ko-et.aL. 1993).

Участок Калья сложен рассланцованными биотитовыми плагиогра-нитами, содержащими включения амфибол-биотитовых плагиогнейсов, диоритов, гнейсо-гранодиоритов, а также биотитовых сланцев и амфиболитов. Структурные преобразования плагиогранитов коррелируются с поздними этапами деформации ( Бц+г. и Вп+3 ), выделенными на участке Водла. Отличительной особенностью пород участка Калья .является широкое развитие процессов калиевого метасоматоза.

Геохронологические исследования свидетельствуют о проявлении процессов раннеребольского этапа гранитообразования, 1/-РЬ возраст цирконов из диоритов и гнейсо-гран0диоритов составляет, соответственно, 2.97 млрд.лет и 2.91 млрд.лет (Чекулаев и др., в печати).

Участок_ЛайщН§й сложен интенсивно рассланцованными биотитовыми тоналитами и плагиогранитами, содержащими включения и интрузивные тела основных пород. Они представлены амфиболитами и мета-габбро- диоритами и разделяются на три возрастные группы. Породы участка испытали структурные преобразования, аналогичные установленным на участке Калья. Становление основных пород второй и третьей групп предшествовало, соответственно, этапам Вщ.г и Бц+3

По данным ХЛ-РЬ метода возраст цирконов из тоналитов участка Лайручей составляет 3.17 млрд.лет, а габбро-диоритов, отнесенных ко второй груше основных пород, - 2.99 млрд.лвт (Лобач-Жученко и др., 1991).

Участок Шальский известен выходами перод, перекристаллизован-них в условиях гранулитовой фации метаморфизма, возраст которого оценивается в 2.65 млрд.лет (Байкова и др., 1984). Он сложен разнообразными по составу и возрасту биотитовыми и гиперстен-биотито-выми гранитоидами с включениями амфиболитов, двупироксеновых кристаллических сланцев, амфибол-биотитовых и корундсодержапих гнейсов. Последовательность проявления структурных преобразований (Геолого-геохронологические..., 1982) соответствует последовательности формирования структурных элементов в пределах других рассматриваемых участках Водлозерскего ареала. Вопрос о связи ассоциаций гранулитовой фации с конкретными этапами деформации остается открытым.

На основе приведенных данных составлена схема корреляции эндогенных процессов Водлозерского ареала, которая позволяет выделить в истории его геологического развития четыре этапа метаморфизма; три из них разделены дайками и интрузиями о'сновных пород. Анализ особенностей состава биотита и амфибола показывает, что условия метаморфизма первого (доребольскего) этапа, выявленного в пределах участка Водла, соответствует низкотемпературной гранулитовой фации низкого давления (Р - 3-4 кбар).

Метаморфические преобразования второго (раннеребольского) этапа, которые фиксируются также преимущественно в породах участка Водла, протекали в условиях амфиболитовой фации низкого давления (Р = 4-5 кбар) и сопровождались широким развитием процессав ультраметаморфизма. Условия метаморфизма третьего (позднеребольекого) этапа, наиболее интенсивно проявленного на участках Калья и Лайру-чей, отвечают эпидот-амфиболитовой фации умеренного давления (Р * 5-6 кбар). На участке Калья данный этап метаморфизма сопряжен с процессами калиевого метасоматоза.

В районе пос.Шальский позднвархейские метаморфические процессы (2.65 млрд.лет) протекали в условиях гранулитовой фации (Т=800°С) умеренного давления (Р = 6 кбар). Они, по-видимому,.обусловлены проявлением локальной термальной аномалии.

ГЛАВА 4. 0НД03ЕРСКШ ГНЕЙСО-ГРАНИТНЫЙ АРЕАЛ

Ондозерский гнейсо-гранитный ареал сложен рассланцованными и мигматизированными гранитоидами натровой серии, неравномерно переработанными при формировании более поздних микроклиновых гранитов, которые наиболее широко распространены в краевых частях ареала. В гранитоидах встречаются включения метаморфизованных супракрусталь-ных и интрузивных пород. Супракрустальные породы представлены субше-лочными андезито-базальтами (амфибол-биотитовые кристаллические сланцы) и толеитовыми базальтами (амфиболовые сланцы).

В центральной части ареала, на участке Айда-Вара, процессы позднего гранитообразования и сопряженные с ними структурные преобразования проявлены незначительно. Ято позволило выявить здесь в биотитовых и амфибол-биотитовых кристаллических сланцах наиболее ранние структурные элементы северо-западного направления (этап )• Следующий этап деформации выражен в формировании структур северо-восточного направления (этап Б и+2 ). Во вмешаюших тоналитах и плагио-гранитах участка Айда-Вара доминируют структурные элементы этапа 1)п+2.

В краевой части ареала, на участке Вача, в выделяемых здесь мета-толеитах и в метадиоритах - кварцевых диоритах структурные элементы этапа Ъп+2 выделяется как наиболее ранние. Деформированные амфиболовые сланцы и диориты прорываются субмеридиональной дайкой метагаб-бро-диабазов, становление которой происходило на рубеже этапов Бк+2 и 1)н+з . С последним этапом ( Б„+3 ) связано формирование структурных элементов северо-западного - субмеридионального направления, пользующихся региональным развитием в гранитоидах Ондозерского ареала.

Геохронологические исследования показали, что 1/~РЬ возраст цирконов из тоналитов участка Айда-Вара составляет 2.69 млрд.лет (Чекулаев и др., в печати), а из диоритов участка Вача - 2.78 млрд. лет (Бибикова и др., 1987).

На основе полученных данных для Ондозерского ареала разработана схема корреляции эндогенных процессов и обосновано выделение по крайней мере трех этапов метаморфизма, соответствующих доребольскому, раннеребольскому и позднеребольскому времени. При этом в качестве главного репера для корреляции использованы толеитоЕые метавулкани-ты, которые рассматриваются как лопийские образования (Щипцов и др., 1987).

Изучение метаморфизма пород Ондозерского ареала на основе анализа состава амфибола и биотита показало неравномерность его проявления. В центральной части ареала как для первого, так и для второго этапов метаморфизма фиксируются наиболее высокотемпературные условия, отвечаюшие, соответственно, высокотемпературной амфиболитовой и низкотемпературной амфиболитовой фации метаморфизма при Р = 4-6 кбар. В краевых частях ареала условия метаморфизма, отвечающие этапам 1)п+2 и Бн+3 , не превышали эпидот-амфиболитовой фации при Р = 6-7 кбар. Биотиты поздних микроклиновых гранитов характеризуются наиболее низкотемпературным составом.

Таким образом, в течение трех этапов метаморфизма, выделяемых в пределах Ондозерского ареала, условия минералообразования изменялись от высокотемпературной амфиболитовой фации до эпидот-амфиболи-товой включительно. Второй этап метаморфизма носил зональный характер. Отмечается увеличение давления от низкого до умеренного от ранних этапов метаморфизма к позднему.

ГЛАВА 5. ШНО-БЕЛОМОРСКИЙ ШЕЙСО-ГРАНИТНЫЙ АРЕАЛ

Южно-Беломорский гнейсо-гранитный ареал относится к Чупинйкому сегменту Беломорского геоблока. По характеру геофизических полей он резко отличается от остальной части Беломорского геоблока и в то же время имеет сходство с Ондозерским ареалом КГЗО (Лобач-Жученко и др., 1986).

Рассматриваемый ареал сложен неоднократно мигматизированными гранитоидами с подчиненным количеством плагиогнейсов и амфиболитов, которые прорываются телами и дайками пород разнообразного состава. Среди основных пород выделены три структурно-возрастные группы. Ба-зиты-П и базиты-Ш разделены внедрением даек монцонитов и интрузий субшелочных плагиомикроклиновых гранитов. Возраст последних (Юков-ский массив) оценивается в 2.70 млрд.лет (Серые гнейсы..., в печати) .

Геологические данные позволяют выделить четыре этапа структурно-метаморфических преобразований, отнесенных условно к дореболь-скому, раннеребольскому, позднеребольскому и свекофеннскому времени. Относительная последовательность формирования разных груш основных пород и гранитоидов определена в результате изучения их соотношения с разновозрастными структурными элементами (Серые гнейсы..., в печати) и отражена в схеме корреляции эндогенных процессов.

Базиты-1 представлены диопсид-гранатовыми и биотит-гранатовы-ни амфиболитами неясного генезиса. Базиты-П и базиты-Ш относятся к интрузивным образованиям. В них наблюдаются реликтовые магматические структуры "сопряженные" с эклогитоподобной ассоциацией - пирок-сен+гранат+плагиоклаз+кварц, которая образуется и сохраняется только на ранней стадии перекристаллизации магматической породы в метаморфическую.' Метаморфические разности базитов-П и базитов-Ш представлены, соответственно, биотит-содераашими амфиболитами и гранатовыми амфиболитами.

Для гранитоидов характерны ассоциации: амфибол+биотит+гранат, биотит+гранат, биотит+эпидот+гранат, биотит+мусковит. В разнообразных гранитоидах натровой серии и в железистых субщелочных гранитах Юковского массива состав граната отвечает гроссуляр-альмандину, что является признаком эклогитизации кислых пород. Вариации состава граната из гранитоидов обусловлены изменением Р-Т условий их кристаллизации в ходе структурно-метаморфических преобразований (Котова, 1988).

Анализ состава минералов и данные термобарометрии позволяют оценить условия вциеленных этапов метаморфизма и процессов эклогитизации пород. Условия первого этапа, судя по степени мигматизации, были высокотемпературными и, вероятно, достигали низкотемпературной гранулитовой фации умеренного давления. Условия метаморфизма второго и третьего этапов отвечали амфиболитовой фации высокого давления (Р = 8.5-11 кбар). С этими этапами связано образование высококальциевых гранатов в ранних группах гранитоидов. Максимальные температуры характерны для второго этапа, с которым связана эклогитизация базитов-П, а максимальные давления - для третьего этапа метаморфизма. Условия четвертого этапа оцениваются по базитам-Ш и отвечают низкотемпературной амфиболитовой фации повышенного давления (Р = 7-8 кбар).

ГЛАВА 6. ЗАПАДНО-КАРЕЛЬСКИЙ ГНЕЙСО-ГРАНИТНЫЙ АРЕАЛ

Западно-Карельский гнейсо-гранитный ареал наиболее хорошо изучен в геологическом отношении по сравнению с другими гнейсо-гранит-ными ареалами КГЗО. В пределах этого ареала выделены'блоки высоко-метаморфизованных пород, поля гетерогенных гранитоидов, а также зеленокаменные структуры, сложенные преимущественно слабометамор-физованными супракрустальными образованиями среднего, кислого сос-

тава и относимые к гимольекой серии лопия. Геохронологические данные свидетельствуют об интенсивном развитии в пределах Западно-Карельского ареала эндогенных процессов позднеребольского времени (Левченков и др., 1989). Для характеристики условий метаморфизма пород Западно-Карельского гнейсо-гранитного ареала использованы опубликованные материалы по Суоярвскоыу, Вокнаволокскому и Тулос-скому гранитоиднкм блокам.

Суоярвский_блок сложен разнообразными биотитовыми, реже аыфи-бол-биотитовыми гранитоидами, принадлежащими к двум структурно-возрастным группам - плагиогранитов и плагиомикроклиновых гранитов, которые содержат включения амфиболитов, диопсид-амфиболовых сланцев, относимых к метагаббро, а также супракрустальных пород - биотитовых и амфибол-биотитовых гнейсов и сланцев, иногда содержащих индекс-минералы (Геология и петрология..., 1969). По сравнению с северными частями Западно-Карельского ареала в районе Суоярви наиболее интенсивно проявлены поздние структуры субыеридионального направления (Лазарев, 1985).

Включения основных пород в гранитоидах центральной части блока метаморфизованы в условиях высокотемпературной амфиболитовой фации при Р = 4.0 - 6.5 кбар. Метаморфические преобразования гра-нитоидов и окружающих блок супракрустальных пород протекали в условиях высокотемпературной эпидот-амфиболитовой фации умеренного давления. В биотитовых гранодиоритах первой группы наблюдается поздняя наложенная перекристаллизация в условиях низкотемпературной амфиболитовой фации низкого давления (Р = 3-5 кбар), которая сопровождается образованием ассоциации амфибол+микроклин.

Вокнаволокский_блок сложен гранитоидами и мигматизированныыи породами, представленными биотитовыми и биотит-амфиболовыми, Иногда гранат- и силлиманит-содеряащими плагиогнейсами, полевошпатовыми и пироксеновыми амфиболитами. Л.П.Свириденко (1974) рассматривает амфибол-содержащие гнейсы и амфиболиты Вокнаволокского, а также Тулосского блоков как диафториты по породам фундамента, ранее метаморфизованные в условиях гранулитовой фации.

Ю.И.Лазарев и В.Н.Кожевников считают, что минеральные ассоциации в различных образованиях этого блока являются структурно-равновесными с главной (ребольской) фазой складчатости, синхронной с формированием гранитоидов. В породах Вокнаволокского блока они выделяют четыре этапа деформации и два периода гранитообразования, сопряженных со вторым и третьим этапами. Локальная кристаллизация

в основных породах ромбического пироксена в парагенезисе с моноклинным пироксеном и роговой обманкой связана с началом второго этапа гранитообразования, т.е. с калиевыми гранитами (Лазарев, Кожевников, 1973).

Составы изученных минералов показывают, что наиболее высокотемпературные амфиболы и биотиты, отвечающие низкотемпературной гранулитовой фации при Р = 5 кбар, характерны для пород, в которых проявлены структурные преобразования первого этапа деформации. Биотиты и амфиболы пород, в которых проявлены структурные элементы второго и третьего этапов деформации отвечают амфиболитовой и эпи-дот-амфиболитовой фациям метаморфизма при Р » 4.0 - 6.5 кбар. Ваяно отметить, что состав биотитов из микроклин-содержащих гранитоидов соответствует широкому температурному интервалу, что отличает калиевые граниты Вокнаволокског. ¿лока от большинства поздних гранитов КГЗО, которые, как правило, содержат низкотемпературный биотит.

Тулоссккй блок рассматривается многими исследователями как аналог Вокнаволокского блока. Характерным для него является неравномерное проявление во всем комплексе пород ассоциаций гранулитовой фации, интенсивных процессов К-метасоматоза и присутствие чарноки-тов - эндербитов, в которых встречаются включения слабометаморфизо-ванных гнейсов и сланцев. Возраст метаморфизма гранулитовой фации оценивается в 2.65 млрд.лет (Байкова и др., 1984).

В.П.Чекулаев и В.С.Байкова (1984) рассматривают проявление ассоциаций гранулитовой гоации как часть единой метаморфической зональности наложенного этапа метаморфизма, который имел локальный характер и проходил в статических условиях после проявления архейских этапов деформации.

По данным В.Н.Колсевникова (Кожевников и др., 1987) позднеребольскому времени соответствуют два этапа метаморфизма: более ранний этап (2.75 млрд.лет) с вертикальной зональностью, преимущественно отвечу... >й амфиболитовой гЬации, и более поздний этап (2.65 млрд.лет) локального гранулитового метаморфизма роговккового типа, связанного с внедрением чарнокитоидов.

Составы исследованных минералов отвечаат широкому интервалу температурных условий, включающих гранулитовую, амфиболитовую и эПидот-амфиболитовую фации метаморфизма, при этом их Фашгадьная принадлежность соответствует минеральным парагенезиса*« пород. Дав-

ление метаморфизма гранулитовой <Ьации оценивается в 5-6 кбар. Предшествующие более низкотемпературные метаморфические преобразования отмечаются прежде всего в супракрустальных породах, представленных гранат-содержашими гнейсами и метавулканитами. Они протекали в условиях эпидот-амфиболитовой <Ьации при Р = 6-7 кбар. Метаморфические преобразования пород основного состава отвечают амфиболитовой Лации умеренного давления (Р = 5-6 кбар), однако возраст этого процесса остается неясным.

Проанализированный геологический и минералогический материал по отдельным районам Западно-Карельского ареала позволяет наметить следующую последовательность структурно-метаморфических преобразований. Условия первого этапа достигали низкотемпературной гранулитовой йацич при Р = 5 кбар. Ятот этап проявлен в гнейсах и амфиболитах Вокнаволокского блока, в которых наблюдаются реликты ранних структурных элементов северо-западного направления ( Би+, ).

Второй этап метаморфизма протекал в условиях^высокотемпературной амфиболитовой йации при Р = 4.0 - 6.5 кбар. С этим этапом связано формирование структур широтного - северо-восточного направления ( 1)к+г ). Условия третьего этапа соответствовали переходным от амфиболитовой к г,пидот-амфиболитовой фации умеренного давления. Этот этап сопряжен с формированием структур субмеридионального направления ( Бп+3 ).

Четвертый этап метаморфизма проявлен неоднородно. В районе Суоярви условия метаморйизма заключительного этапа достигали низкотемпературной амфиболитовой Фации низкого давления, в районе Вок-наволок - амфиболитовой сЬации умеренного давления, в районе Тулос - гранулитовой йации умеренного давления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приведенные в работе данные позволяют выделить в истории геологического развития гнейсо-гранитных ареалов Карелии по крайней мере четыре этапа структурно-метаморфических преобразований, каждый из которые характеризуется различными условиями метаморфизма.

Имевшиеся на сегодняшний день геохронологические данные (прежде всего по Водлозерскому ареалу) позволяют отнести выделенные в гнейсо-гранитнцу ареалах КГЯО этапы метаморфизма к доребольскому (3.2-3.1 млрд.лет), раннеребольскому (3.0-2.85 млрд.лет) и поздне-ребольскому времени (?.80-?.70 млрд.лет и 2.65 млрд.лет). В преде-

лах Южно-Беломорского гнейсо-гранитного ареала заключительный этап метаморфизма коррелируете» со свекофеннским этапом, а первые три условно относятся к доребольскому, раннеребольскому и пезднереболь-скому этапам геологического развития региона.

В КГЗО метаморфические преобразования наиболее раннего, доре-больского, этапа зафиксированы в реликтовых участках, сложенных плагиогнейсами с подчиненным количеством амфиболитов. В отличие от последующих этапов он характеризуется наиболее высокотемпературными условиями метаморфических преобразований, что выражается в особенностях составов амфибола и биотита, отвечающих гранулитовой фации. Еще одним отличительным признаком этого этапа метаморфизма является наиболее низкое давление по сравнению с последующими этапами.

Второй, раннеребольский, этап метаморфизма сопровождается интен сивным проявлением процессов ультраметаморфизма, образованием грани-тоидов натрового ряда и протекает в условиях амфиболитовой фации пониженного давления (фация куммингтонитовых амфиболитов). Для третьего, позднерзбольского, этапа метаморфизма характерно формирование различных по составу гранитоидов калиевого ряда. Р-Т условия этого этапа отвечают эпидот-амфиболитовой фации умеренного давления.

К четвертому, также позднереболЬскому, этапу метаморфических преобразований отнесены процессы высокотемпературной перекристаллизации в условиях амфиболитовой и гранулитобой фаций, соответственно, низкого и умеренного давления, которые наиболее широко проявлены в пределах Западно-Карельского Гнейсо-гранитного ареала и в южной части Ворлозерского ареала.

Главной отличительной особенностью метаморфически преобразований пород Йкно-Беломорского гнейсо-гранитного ареала является то, что они протекают в условиях амфиболитовой фации высокого и повышенного давления (фация альмандиновых амфиболитов)'. Наиболее ранний, доребольский, этап метаморфизма изучен недостаточно, но его высокотемпературные условия подтверждаются характером мигматизации раннего комплекса пород. Максимальные температура и давление характерны для архейских этапов. На заключительном, свекофеннском, этапе наблюдается уменьшение давления.

Полученные результаты позволяют наметить обобщенные тренды эволюции кульминационных условий метаморфизма в ходе геологического развития гнейсо-гранитных ареалов Карелии. На диаграмме фаций и

фациальных серий (рис.1) тренд изменения Р-Т условий при переходе от первого к третьему этапам метаморфизма в гнейсо-гранитных ареалах КГЗО имеет прямолинейный характер, пересекает границы фациальных серий и отвечает снижению геотермического градиента при уменьшении температуры и увеличении давления. Отдельно выделяется область Р-Т параметров четвертого этапа метаморфизма, которая располагается в поле фациальной серии АБ.

Для Южно-Беломорского ареала тренд изменения условий метаморфизма второго, третьего и четвертого этапов имеет более сложный характер и не выходит за границы фациальной серии Eg (рис.1). При этом характер изменения Р-Т условий от первого и второго этапов к третьему является подобным таковому для КГЗО. На заключительном, свеко-феннском, этапе происходит уменьшение давления без значительного изменения температурных условий метаморфизма.

Анализ состава минералов с учетом геологических особенностей отдельных районов КГЗО позволяет выявить различия в условиях мине-ралообразования Восточной и Западной Карелии прежде всего на заключительных этапах. Для Западной Карелии наблюдаются более высокие Р-Т условия метаморфизма, что подтверждается также данными по условиям метаморфических преобразований в зеленокаменных поясах КГЗО. Эти наблюдения, а также широкое проявление наложенных высокотемпературных процессов четвертого этапа позволяет предполагать, что Западная Карелия по степени метаморфических преобразований занимает промежуточное положение между Восточной Карелией и Беломорской зоной, в северо-западной части которой также широко проявлен поздне-архейский гранулитовый метаморфизм.

Полученные данные позволяют судить прежде всего о различиях, в геодинамике развития Беломорского и Карельского геоблоков и об общей тенденции эволюции метаморфических преобразований в конце архея в целом для Карельского региона. Выявленная гетерогенность в условиях метаморфизма Восточной и Западной Карелии должна найти свое объяснение при геодинамических разработках.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

I. Геологические и геохимические типы ассоциаций тоналит-плаги'о-гранитных серий архея. // Природные ассоциации серых гнейсов архея (геология и петрология). Л.-, 1934, с.17-51. Соавторы: Лобач-Жученко С.Б., Дук В.Л.-, Пивень П.И., Кузнецов P.A.

Рис.1. Тренды эволюции условий различных этапов метаморфизма гнейсо-гранитных ареалов Карельской гранит-зеленокамен-ной области (КГЗО) и Южного Беломорья (ЮБ) на схеме фаций и фациальных серий (ГлебовицкиЯ, 1973). Пунктиром обозначено поле Р-Т параметров пооднеархейских метаморфических преобразований, проявленных в пределах Карельской гранит-зеленокамекной области.

2. Термодинамический режим метаморфизма Южного Беломорья У/Магматизм, метаморфизм и геохронология докембрия Восточно-Европейской платформы в связи с крупномасштабным картированием. Тезисы докладов 1У регионального петрографического совещания по Европейской части СССР. Петрозаводск, 1987, с.139-140.

3. Новые данные о последовательности и условиях метаморфизма Беломорского мегакомплекса. Л Модели эволюции процессов метаморфизма на щита-»- и в складчатых областях. Операт.инфор.материалы АН СССР СО ИГиГ, Новосибирск, 1987, с.5-7. Соавторы: Глебовиц-кий В.А., Седова И.С., Другова Г.М., Вапник Е.А.

4. Высококальциевые гранаты гранитоидов Южного Беломорья. // Зап. ВМО, Т988, вып.117, ч.4, с.443-455.

5. Водлозерский гнейсовый комплекс раннего архея и его структурно-метаморфическая яволюшя. П Изотопная геохронология докембрия. Л., 1989, с.14-45. Соавторы: Лобач-Жученко С.Б., Сергеев С.А., Левченков O.A., Овчинникова Г.В., Крылов И.Н., Яковлева С.З.

6. Основные этапы развития гранит-зеленокаменной области и южной части Беломорского пояса в позднем архее. // Эволюция докемб-рийской литосферы <тезисы докладов!, Л., 1991, с.58-60. Соавторы: Лобач-Жученко С.Б., ^екулаев В.П., Арестова H.A., Сергеев С.А., Матреничев В.А., Лохов К.И.

7. Гранитоиды архея Карелии и геодинамика. J J Типы и япохи развития зеленокаменных поясов и юг металлогения (тезисы докладов). Петрозаводск, T99I, с.32-34. Соавторы: Лобач-Жученко С.Б., Чеку-лаев В.П., Крылов И.Н., Сергеев С.А.

8. Серые гнейсы высокобарических зон (на примере Южного Беломорья!. Л., в печати. Соавторы: Лобач-Жученко С.Б., Чекулаев В.П., Лохов К.И., Левский Л.К., Крылов И.Н., Левченков O.A., Сергеев С.А., Амелин Ю.В.

9. Geological evolution of the southern Belomorian Zone of the Baltic Shield. // Third international archaean symposiua. Perth 1990, extended abstracts volume, 1990, p.95-9?. Coauthors: Lohach-Zhuchenko S.B., Chekulaev V.P., Lokhov K.L., Krylov I.N.