Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2023, T. 509, № 2, стр. 225-229

Кольская щелочная провинция, занимающая северо-восточную часть Фенноскандинавского щита, относится к числу крупнейших магматических провинций мира. В ее состав входят многофазные комплексы Хибин и Ловозера, массивы щелочно-ультраосновных пород с карбонатитами, дайки щелочных и карбонатных пород и, наконец, трубки взрыва кимберлитов [1].

За долгие годы изучения Кольской щелочной провинции накоплен большой массив геологических и геохронологических данных. Преимущественно исследования посвящены ультраосновным комплексам и щелочно-ультраосновным массивам провинции, тогда как данные о возрасте пород дайкового комплекса имеют фрагментарный характер. Это объясняется, во-первых, их геологической позицией ‒ наряду с дайковыми телами, приуроченными к интрузивным комплексам, также распространены обособленные рои даек, не имеющие секущих контактов с щелочно-ультраосновными массивами. Другой причиной, затрудняющей получение геохронологической информации, является специфический химический состав этих пород и отсутствие в них традиционных минералов-геохронометров. Имеющиеся данные об их возрасте (360‒380 млн лет) получены преимущественно K‒Ar и Ar‒Ar методами по слюдам, плагиоклазу и амфиболу [2–5].

В данной статье обсуждаются результаты U‒Pb (ID-TIMS) геохронологических исследований кальций-железистых гранатов из дайки айлликитов Кандалакшского роя (западная части Кандалакшского залива) (рис. 1). Для пород данного роя характерно преобладание даек ультрамафических лампрофиров, тогда как в других роях преимущественно распространены породы щелочного (мончикиты) и щелочно-ультраосновного состава (нефелиниты, фонолиты) [6].

Рис. 1.

Схематическая геологическая карта западной части Кандалакшского залива, показаны выходы даек лампрофиров (по [1]) и место отбора пробы 18KL-20 для геохронологических исследований.

Особенности химического состава айлликитов Кандалакшского роя даек указывают на умеренную степень фракционирования расплава с общим трендом уменьшения содержания SiO₂ [6]. В то же время для остальных щелочно-ультраосновных пород Кольской провинции характерна высокая степень фракционирования с увеличением содержания SiO₂ и отделением карбонатитовой составляющей [1]. Понимание того, является ли этап генерации примитивных расплавов, которые достигли поверхности, не испытав существенного фракционирования, предшествующим, синхронным или последующим по отношению к становлению крупных массивов, позволит сделать важный шаг в реконструкции магматической эволюции Кольской щелочной провинции.

Главные минералы айлликитов представлены оливином, клинопироксеном и флогопитом. Гранат является второстепенным минералом (7‒10%), он образует идиоморфные и субидиоморфные кристаллы (не более 200 мкм) в основной массе (рис. 2) [7].

Рис. 2.

Изображение граната (пр. 18КЛ-20) в обратно-отраженных электронах; Px – пироксен, Grt – гранат. На диаграмме представлен состав проанализированных участков зерна граната. А – шорломит (Ca₃Ti₂(Fe$_{2}^{{3 + }}$Si)₃O₁₂), хатчеонит (Ca₃Ti₂(Al₂Si)₃O₁₂); В – моримотоит (Ca₃(TiFe²⁺)₂Si₃O₁₂), Mg-моримотоит (Ca₃(TiMg)₂Si₃O₁₂); С – андрадит (Ca₃Fe$_{2}^{{3 + }}$Si₃O₁₂).

Состав граната соответствует ряду андрадит (5.83–61.0%)-моримотоит (20.0‒48.0%)-шорломит (3.50–36.5%), присутствуют примеси Nb (Nb₂O₃ до 3.5 вес. %) и Zr (ZrO2 до 1.12 вес. %) (рис. 3 а). Зерна граната имеют зональное строение ‒ центральные участки зерен обогащены Ti и Zr, а краевые части отличаются более высоким содержанием Fe. Отмечается присутствие твердофазных включений, представленных пироксеном диопсид-геденбергит-эгиринового состава, перовскитом и флогопитом (рис. 2). Содержание REE в гранате изменяется в пределах 2128–5345 мкг/г. Отмечается зональное распределение элементов данной группы в пределах отдельных зерен (рис. 3 б). Характерно накопление MREE ([La/Sm]_N = = 0.86–1.01) с максимумом содержания на Pr и обеднение HREE ([Gd/Yb]_N = 1.66–3.30) (рис. 3 б). Наблюдается положительная корреляция содержаний U, REE и Ti.

Рис. 3.

а ‒ состав граната из айлликита Кандалакшского роя даек (проба 18КЛ-20); А – шорломит (Ca₃Ti₂(Fe$_{2}^{{3 + }}$Si)₃O₁₂), хатчеонит (Ca₃Ti₂(Al₂Si)₃O₁₂); В – моримотоит (Ca₃(TiFe²⁺)₂Si₃O₁₂), Mg-моримотоит (Ca₃(TiMg)₂Si₃O₁₂); С – андрадит (Ca₃Fe$_{2}^{{3 + }}$Si₃O₁₂). б ‒ график распределения редкоземельных элементов в гранате из айликита Кандалакшского роя даек (проба 18КЛ-20) и гранатах из пород фоидолитовой серии массивов Кольской провинции (по данным в [8]). Нормализовано по [9].

Гранат из айлликитов Кандалакшского роя даек характеризуется значительно более высоким уровнем содержания редкоземельных элементов и более высокой степенью их фракционирования по сравнению с гранатами из пород фоидолитовой серии щелочных массивов Кольской провинции [8] (рис. 3 б).

U‒Pb (ID-TIMS) геохронологические исследования граната проведены в лаборатории изотопной геологии ИГГД РАН (Санкт-Петербург) по методике, описанной в [8]. Определения изотопного состава Pb и U выполнены на многоколлекторном масс-спектрометре Triton TI в статическом или динамическом (при помощи счетчика ионов) режимах. Точность определения U/Pb-отношений и содержаний U и Pb составила 0.5%. Холостое загрязнение не превышало 15 пг для Pb и 1 пг для U. Обработка экспериментальных данных осуществлялась в программах “PbDat” [10] и “ISOPLOT” [11]. При расчете возрастов использованы общепринятые значения констант распада U [12]. Поправки на обычный Pb введены в соответствии с модельными величинами [13]. Все ошибки приведены на уровне 2σ.

Для U‒Pb (ID-TIMS) геохронологических исследований использованы две навески граната. Содержание урана в них достигает 44.89 мкг/г (табл. 1). Доля обыкновенного свинца невысокая (Pb_c/Pb_t = 0.19‒0.45). Как видно на рис. 4, для изученного граната получена конкордантная (374 ± 3 млн лет, СКВО = 0.0013) оценка возраста.

Рис. 4.

Диаграмма с конкордией для граната из айлликита Кандалакшского роя даек (проба 18КЛ-20). Номера точек на диаграмме соответствуют порядковым номерам в табл. 1.

Результаты U‒Pb (ID-TIMS) геохронологических исследований граната из айлликитов в пределах погрешности согласуются с K‒Ar возрастом щелочных лампрофиров (360 ± 16 млн лет и 368 ± 15 млн лет; [2]), U‒Pb возрастом циркона из даек карбонатитов (380 ± 15 млн лет; [14]) и Ar‒Ar возрастом флогопита 375 ± 4–381 ± 4 млн лет [15] из даек Кандалакшского района.

Интервал проявления главного этапа щелочно-ультраосновного магматизма Кольской провинции, выделенный на основании результатов U‒Pb геохронологических исследований гранатов из различных пород пяти щелочно-ультраосновных массивов провинции, составляет 373‒ 377 млн лет [8, 16]. С этим этапом, согласно полученным данным, также связано образование пород дайкового комплекса Кандалакшского района. Таким образом, умеренно дифференцированные породы Кандалакшского роя даек образовались одновременно с высоко дифференцированными щелочно-ультраосновными массивами Кольской провинции. По-видимому, специфика химического состава айлликитов связана с быстрым подъемом расплава в пределах Кандалакшско-Двинской рифтовой зоны, что препятствовало его фракционированию.