Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 493, № 2, стр. 56-60

Точное определение возраста базитов является ключевой проблемой при оценке длительности формирования раннедокембрийских крупных магматических провинций. Согласно модели У. Бликера и Р. Эрнста продолжительность формирования крупных магматических провинций (КМП) в раннем докембрии также, как и в фанерозое, составляла первые миллионы лет [1]. Альтернативная гипотеза предполагает длительную (до 200 млн лет и более) историю формирования раннедокембрийских КМП [2–4].

Одним из регионов, для которых обсуждается значительная длительность раннедокембрийского плюмового магматизма, является восточная часть Фенноскандинавского щита. Это область широкого распространения базитов раннего палеопротерозоя – расслоенных интрузий, роев мафических даек и вулканитов, которые объединены исследователями в Балтийскую [4] или Восточно-Скандинавскую [3] крупную магматическую провинцию с возрастом 2.50–2.35 млрд лет. Формирование этой КМП большинство исследователей связывают с подъемом крупного и долгоживущего мантийного плюма [3–5]. Вместе с тем, полученные в последние годы геохронологические данные (бадделеит, U–Pb, ID–TIMS) о возрасте кристаллизации роев мафических даек и силлов в Карельском и Мурманском кратонах и в Кольской провинции Фенноскандинавского щита показывают, что они образовались в ходе дискретных эпизодов, датируемых возрастами 2.51, 2.45 и 2.40 млрд лет [6–8].

Для Беломорского подвижного пояса, крупной структуры, расположенной между Карельским кратоном и Кольской провинцией (рис. 1), такие данные до настоящего времени отсутствовали. В первую очередь это связано со сложностью точного определения возраста базитов, большая часть которых подверглась метаморфическим преобразованиям. В палеопротерозое Беломорский подвижный пояс (БПП) являлся частью Лапландско-Кольского коллизионного орогена [9], что обусловило интенсивную переработку базитов в ходе метаморфизма, условия которого достигали высокобарической амфиболитовой и гранулитовой фации. Имеющиеся данные о возрасте базитов БПП основаны на результатах U–Pb датирования цирконов классическим [10] и SIMS [11] методами, что обусловило большие ошибки отдельных определений возраста (до 20–30 млн лет) и не позволяло разделять дискретные события с интервалом в 50 млн лет. Именно поэтому находка бадделеита в интрузивных базитах БПП и его U–Pb (ID–TIMS) датирование позволяют по-новому подойти к проблеме возраста и продолжительности формирования базитов в БПП.

Рис. 1.

Геологическое положение и петрографические особенности оливиновых габброноритов (а) – схема геологического строения района оз. Северное Каменное (на основе государственной геологической карты 1 : 200 000). Условные обозначения: 1 – палеопротерозойские интрузивные базиты, 2 – амфиболиты, в том числе, гранатовые, 3 – микроклиновые граниты, 4 – тоналитовые гнейсы, в том числе, интенсивно мигматизированные, 5 – элементы залегания, 6 – точки опробования. На врезке – схема тектонического районирования Фенноскандинавского щита. ЛКО – Лапландско-Кольский ороген, БПП – Беломорский подвижный пояс. (б–в) – микрофотографии шлифов. Условные обозначения: Ol – оливин, Opx – ортопироксен, Cpx – клинопироксен, Amp – амфибол, Pl – плагиоклаз, Fsp – калиевый полевой шпат, Zr – циркон, Bd – бадделеит. (б) – фотография шлифа среднезернистого оливинового габбронорита (обр. Са-738-3, николи скрещены). Плагиоклаз сохранил первичную магматическую зональность, оливин окружен Opx-Cpx-Amp реакционной каймой; (в) бадделеит с цирконовой оторочкой в оливиновом габбронорите (обр. Са-738-1).

Изученный объект расположен в центральной части БПП в пределах Гридинско-Амбарнинского домена [12], который характеризуется наименьшим проявлением поздних деформаций и синхронного с ними метаморфизма амфиболитовой фации. В районе оз. Северное Каменное в центральной части Гридинско-Амбарнинского домена оливиновые габбронориты образуют тела неправильной формы, которые в большинстве случаев имеют субсогласные с гнейсовидностью вмещающих тоналитовых гнейсов контакты, вдоль которых базиты интенсивно амфиболизированы. Вместе с тем, базиты сохраняют фрагменты первичных магматических контактов с вмещающими породами. В таких случаях в приконтактовой части тел хорошо выражена зона закалки, сложенная тонкозернистыми массивными породами порфировидной структуры. Вкрапленники в породах зоны закалки представлены оливином (Fo₇₅), основная масса сложена оливином (Fo₆₀), плагиоклазом (An₃₅), ортопироксеном (XMg = 67) и клинопироксеном (XMg = 77). Центральные части тел сложены среднезернистыми массивными оливиновыми габброноритами (рис. 1б). Породы сохранили реликты первичных магматических минералов, которые представлены оливином (Fo₆₂), плагиоклазом (An_35–46), часто с осциляторной зональностью (рис. 1б), авгитом (XMg = 80–89), ортопироксеном (XMg = 65), флогопитом, алюмохромитом и ильменитом. В интерстициях крупных зерен плагиоклаза кристаллизовались кварц, калиевый полевой шпат, биотит. Акцессорные минералы представлены апатитом, цирконом, бадделеитом (рис. 1в). Метаморфические преобразования в габброноритах выражены в формировании реакционных коронарных структур на границе темноцветных минералов и плагиоклаза. Вокруг оливина формируются многослойные (друзитовые) каймы (рис. 1б), сложенные ортопироксеном, диопсидом, паргаситом, гранатом.

По петрографическим характеристикам изученные габбронориты являются типичными для БПП палеопротерозойскими базитами, описанными в составе комплекса лерцолитов-габброноритов [13]. Породы характеризуются высокими содержаниями MgO (до 14 мас. %). Для них характерны также обогащение LREE и обеднение HREE ([La/Sm]_n = 2.0–2.5, [Gd/Yb]_n = = 2.3–2.6).

Бадделеит в габброноритах локализован в кварц-полевошпатовых интерстициях крупных зерен плагиоклаза и пироксенов. Для большей части изученных в шлифах зерен бадделеита характерно обрастание каймой, представляющей собой агрегат мелких зерен циркона (рис. 1в). Выделение бадделеита из пробы среднезернистых коронитовых габброноритов проводилось с применением водной методики [14] в лаборатории анализа минерального вещества Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН. Бадделеит формирует таблитчатые и удлиненные псевдо-призматические кристаллы размером до 80 мкм. В выборке присутствуют три типа зерен: бадделеит в цирконовой оболочке (85%), циркон, псевдоморфно заместивший бадделеит (5%), бадделеит хорошей сохранности (10% объема выборки).

U–Pb геохронологические исследования бадделеита выполнены в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН по методике, приведенной в [6]. Для геохронологических исследований были использованы наиболее сохранные единичные прозрачные темно-коричневые зерна бадделеита размером 30–80 мкм, сохранившие блеск и штриховку на гранях. Изученный бадделеит (№ 1–3, табл. 1) характеризуется незначительной возрастной дискордантностью (0.5–1%). Точки изотопного состава двух единичных зерен и микронавески из трех зерен бадделеита аппроксимируются дискордией (рис. 2), верхнее пересечение которой с конкордией соответствует возрасту 2404 ± 11 млн лет (СКВО = 0.03, нижнее пересечение = 1375 ± 370 млн лет). Оценка возраста бадделеита из оливиновых габброноритов района оз. Северное Каменное 2404 ± 11 млн лет соответствуют возрасту магматической кристаллизации пород. Следует отметить, что подобные находки единичных зерен магматического бадделеита хорошей сохранности в интенсивно метаморфизованных базитах, являются уникальными не только для БПП, но и для других раннедокембрийских подвижных поясов.

Рис. 2.

Диаграмма с конкордией для бадделеита из коронитовых габброноритов, обр. Са-738-1.

Полученные данные позволяют выделить в БПП надежно геохронологически обоснованный эпизод формирования базитов – 2404 млн лет. Этот результат наряду с данными по габброноритам в северной части БПП [11], на Карельском кратоне [7, 15] и в Кольской провинции [5, 8] предполагают, что площадь распространения базитов с возрастом 2400 млн лет на Фенноскандинавском щите составляла около 0.2 млн км².

Высокомагнезиальный характер расплавов, вплоть до коматиитов [15], указывает на плюмовую природу этой провинции, а имеющиеся геохронологические данные свидетельствуют о краткой (первые млн лет) продолжительности события. Это поддерживает гипотезу дискретности плюмовых эндогенных событий в раннем палеопротерозое на Фенноскандинавском щите и свидетельствует о значительно большем, чем предполагалось ранее, сходстве плюмовых мантийных событий в раннем докембрии и фанерозое.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.