1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Петрология
  4. T. 30, № 6, 2022

Петрология, 2022, T. 30, № 6, стр. 623-643

Великая дайка Кольского полуострова – маркер архейской кратонизации в северной части Фенноскандинавского щита

А. В. Степанова a, *, А. В. Самсонов b, Е. Б. Сальникова c, С. В. Егорова a, Ю. О. Ларионова b, А. А. Арзамасцев c, А. Н. Ларионов d, М. А. Суханова c, Р. В. Веселовский e, f

a Институт геологии КарНЦ РАН
Петрозаводск, Россия

b Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
Москва, Россия

c Институт геологии и геохронологии докембрия РАН
Санкт-Петербург, Россия

d Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского
Санкт-Петербург, Россия

e Институт физики Земли РАН им. О.Ю. Шмидта
Москва, Россия

f Московский государственный университет им. Ломоносова, Геологический факультет
Москва, Россия

* E-mail: stepanov@krc.karelia.ru

Поступила в редакцию 19.05.2022
После доработки 11.06.2022
Принята к публикации 18.06.2022

Аннотация

Проведено геохронологическое и петрогенетическое изучение северной части самой крупной мафической дайки северо-восточной части Фенноскандинавского щита, названной Великой дайкой Кольского полуострова (ВДК). Возраст кристаллизации ВДК, определенный по результатам U-Pb (ID-TIMS) датирования бадделеита, составляет 2680 ± 6 млн лет. Возраст вмещающих гранитоидов, по результатам U-Pb (SHRIMP-II) датирования циркона, оценивается в 2.75–2.72 млрд лет. Дайка имеет простое внутреннее строение без признаков многоактного внедрения расплава. Она сложена равномернозернистыми и плагиоклаз-порфировыми долеритами и габбро, в разной степени амфиболитизированными. Все породы имеют низкую магнезиальность (менее 0.37), низкие концентрации Cr и Ni и являются продуктами дифференциации более примитивных расплавов. Анализ геохимических и Sr-Nd изотопных данных позволяет предполагать, что расплавы ВДК могли образоваться при смешении двух типов мантийных магм: деплетированных астеносферных расплавов и обогащенных расплавов, сформированных при плавлении литосферной мантии. Зарождение первичных расплавов ВДК, судя по слабо фракционированным спектрам тяжелых РЗЭ, происходило на небольших (<60 км) глубинах вне поля устойчивости граната. Процессы зарождения расплавов и внедрение неоархейской ВДК происходили вскоре после завершения масштабного гранитного магматизма и главного корообразующего события в Мурманском кратоне и маркируют кратонизацию континентальной литосферы в северо-восточной части Фенноскандинавского щита.

Ключевые слова: неоархей, мафические дайки, бадделеит, U-Pb ID-TIMS

Список литературы

  1. Арзамасцев А.А., Федотов Ж.А., Арзамасцева Л.В. Дайковый магматизм северо-восточной части Балтийского щита. М.: Наука, 2009. 379 с.

  2. Балаганский В.В., Бибикова Е.В., Богданова С.В. и др. U-Pb геохронология беломорид района Тупой губы оз. Ковдозеро (Северная Карелия) // Изв. Ан СССР. Сер. геол. 1990. № 6. С. 40–51.

  3. Балаганский В.В., Глазнев В.Н., Осипенко Л.Г. Раннепротерозойская эволюция Северо-Востока Балтийского щита: террейновый анализ // Геотектоника. 1998. № 2. С. 16–28.

  4. Балаганский В.В., Минц М.В., Дэйли Д.С. Палеопротерозойский Лапландско-Кольский ороген // Строение и динамика литосферы Восточной Европы. Результаты исследований по программе EUROPROBE. М.: Геокарт, 2006. С. 158–171.

  5. Вревский А.Б. Особенности проявления неоархейских плюм-литосферных процессов в Кольско-Норвежской провинции Фенноскандинавского щита: петрология и геодинамическая природа коматиит-толеитовой ассоциации // Петрология. 2018. Т. 26. № 3. С. 245–254.

  6. Геология СССР. Мурманская область. М.: Госгеолтехиздат, 1958. 725 с.

  7. Козлов Н.Е., Сорохтин Н.О., Глазнев В.Н. и др. Геология архея Балтийского щита. СПб.: Наука, 2006. 345 с.

  8. Ларионова Ю.О., Самсонов А.В., Шатагин К.Н. Источники архейских санукитоидов (высоко-Mg субщелочных гранитоидов) Карельского кратона: Sm-Nd и Rb-Sr изотопно-геохимические данные // Петрология. 2007. Т. 15. № 6. С. 571–593.

  9. Пожиленко В.И., Серов П.А., Петров В.П. Sm-Nd изотопные исследования раннедокембрийских пород Кольского региона: краткий обзор и новые данные // Вест. Кольского НЦ РАН. 2018. № 1(10). С. 37–49.

  10. Ранний докембрий Балтийского щита // Под ред. В.А. Глебовицкого. СПб.: Наука, 2005. 711 с.

  11. Светов С.А., Степанова А.В., Чаженгина С.Ю. и др. Прецизионный (ICP-MS, LA-ICP-MS) анализ состава горных пород и минералов: методика и оценка точности результатов на примере раннедокембрийских мафитовых комплексов // Тр. Карельского НЦ РАН. 2015. № 7. С. 173–192.

  12. Скляров Е.В., Федоровский В.С. Тектонические и геодинамические аспекты механического смешения магм (магматического минглинга) // Геотектоника. 2006. № 2. С. 47–64.

  13. Слабунов А.И., Степанова А.В., Бибикова Е.В. и др. Неоархейские габброиды Беломорской проввинции Фенноскандинавского щита: геология, состав, геохронология // Докл. АН. 2008. Т. 422. № 6. С. 793–797.

  14. Федотов Ж.А., Баянова Т.Б., Серов П.А. Пространственно-временные закономерности проявления дайкового магматизма Kольского региона // Геотектоника. 2012. № 6. С. 29–45.

  15. Austin J.M., Hayman P.C., Murphy D.T. et al. The voluminous 2.81–2.71 Ga goldfields tholeiitic super event: Implications for basin architecture in the Yilgarn Craton and global correlations // Precambr. Res. 2022. V. 369. P. 106528.

  16. Black L.P., Kamo S.L., Allen C.M. et al. TEMORA 1: A new zircon standard for Phanerozoic U-Pb geochronology // Chem. Geol. 2003. V. 200. № 1–2. P. 155–170.

  17. Bleeker W., Ernst R.R.E. Short-lived mantle generated magmatic events and their dyke swarms: The key unlocking Earth’s paleogeographic record back to 2.6 Ga // Dyke Swarms – Time Markers of Crustal Evolution. Proceed. Fifth Int. Dyke Conference. 2006. P. 3–26.

  18. Bogdanova S.V., Gorbatschev R., Garetsky R.G. EUROPE|East European Craton // Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences. 2016. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-409548-9.10020-X

  19. Bonin B. Do coeval mafic and felsic magmas in post-collisional to within-plate regimes necessarily imply two contrasting, mantle and crustal, sources? A review // Lithos. 2004. V. 78. № 1. P. 1–24.

  20. Corfu F., Hanchar J.M., Hoskin P.W.O. et al. Atlas of zircon textures // Rev. Mineral. Geochem. 2003. V. 53. P. 469–499.

  21. Cottin J.Y., Lorand J.P., Agrinier P. et al. Isotopic (O, Sr, Nd) and trace element geochemistry of the Laouni layered intrusions (Pan-African belt, Hoggar, Algeria): Evidence for post-collisional continental tholeiitic magmas variably contaminated by continental crust // Lithos. 1998. V. 45. № 1–4. P. 197–222.

  22. Daly J.S., Balagansky V.V., Timmerman M.J., Whitehouse M.J. The Lapland-Kola orogen: Palaeoproterozoic collision and accretion of the northern Fennoscandian lithosphere // Geol. Soc. London. Memoirs. 2006. V. 32. P. 579–598. https://doi.org/10.1144/GSL.MEM.2006.032.01.35

  23. Daly J.S., Balagansky V.V., Timmerman M.J. et al. Ion microprobe U-Pb zircon geochronology and isotopic evidence for a trans-crustal suture in the Lapland – Kola Orogen, northern Fennoscandian Shield // Precambr. Res. 2021. V. 105. P. 289–314. https://doi.org/10.1016/S03019268(00)00116-9

  24. Ernst R.E. Large Igneous Provinces. Cambridge University Press, 2014. 667 p.

  25. Ernst R.E., Bell K. Petrology of the Great Abitibi Dyke, Superior // J. Petrol. 1992. V. 33. № 2. P. 423–469.

  26. Ernst R.E., Liikane D.A., Jowitt S.M. et al. A new plumbing system framework for mantle plume-related continental large igneous provinces and their mafic-ultramafic intrusions // J. Volcanol. Geotherm. Res. 2019. V. 384. P. 75–84.

  27. Ernst R.E., Bond D.P.G., Zhang S. et al. Large igneous pro-vince record through time and implications for secular environmental changes and geological time-scale boundaries // Large Igneous Provinces: A Driver of Global Environmental and Biotic Changes. 2021. P. 1–26.

  28. Goldstein S.J., Jacobsen S.B. The Nd and Sr isotopic systematics of river-water dissolved material: Implications for the sources of Nd and Sr in seawater // Chem. Geol. Isot. Geosci. Sect. 1987. V. 66. № 3. P. 245–272.

  29. Halls H.C., Hamilton M.A., Denyszyn S.W. The Melville Bugt dyke swarm of greenland: A connection to the 1.5–1.6 Ga Fennoscandian Rapakivi Granite Province? // BT – Dyke Swarms: Keys for Geodynamic Interpretation: Keys for Geodynamic Interpretation. Ed. R.K. Srivastava. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2011. P. 509–535.

  30. Hayman P.C., Thébaud N., Pawley M.J. et al. Evolution of a ~2.7 Ga large igneous province: A volcanological, geochemical and geochronological study of the Agnew Greenstone Belt, and new regional correlations for the Kalgoorlie Terrane (Yilgarn Craton, Western Australia) // Precambr. Res. 2015. V. 270. P. 334–368.

  31. Hoek J.D. Mafic dykes of the Vestfold Hills, East Antarctica. An analysis of the emplacement mechanism of tholeiitic dyke swarms and of the role of dyke emplacement during crustal extension: PhD thesis. Utrecht University, 1994.

  32. Hölttä P., Balagansky V., Garde A. Archean of Greenland and Fennoscandia // Episodes. 2008. V. 31. № 1. P. 13–19.

  33. Irvine T.N., Baragar W.R.A. A Guide to the chemical classification of the common volcanic rocks // Canada J. Earth Sci. 1971. V. 8. P. 523–548.

  34. Johansson Å., Bingen B., Huhma H. et al. A geochronological review of magmatism along the external margin of Columbia and in the Grenville-age orogens forming the core of Rodinia // Precambr. Res. 2022. V. 371. P. 106463

  35. Kalsbeek F., Taylor P.N. Chemical and isotopic homogeneity of a 400 km long basic dyke in central West Greenland // Contrib. Mineral. Petrol. 1986. V. 93. № 4. P. 439–448.

  36. Kingsbury C.G., Klausen M.B., Söderlund U. et al. Identification of a new 485 Ma post-orogenic mafic dyke swarm east of the Pan-African Saldania-Gariep Belt of South Africa // Precambr. Res. 2021. V. 354. P. 106043.

  37. Klausen M.B. Conditioned duality between supercontinental ‘assembly’ and ‘breakup’ LIPs // Geosci. Front. 2020. V. 11. № 5. P. 1635–1649.

  38. Klein E.M. Geochemistry of the igneous oceanic crust // Treatise Geochem. 2003. V. 3. P. 433–463.

  39. Krogh T.E. A low-contamination method for hydrothermal decomposition of zircon and extraction of U and Pb for isotopic age determinations // Geochim. Cosmochim. Acta. 1973. V. 87. P. 485–494.

  40. Krogh T., Corfu F., Davis D., Dunning G.R. et al. E. Precise U-Pb isotopic ages of diabase dykes and mafic to ultramafic rocks using trace amounts of baddeleyite and zircon // Ma-fic Dyke Swarms. Geol. Ass. Canada. Spec. Publ. 1987. V. 34. P. 147–152.

  41. Larionov A.N., Andreichev V.A., Gee D.G. The Vendian alkaline igneous suite of northern Timan: Ion microprobe U-Pb zircon ages of gabbros and syenite // Geol. Soc. London. Memoirs. 2004. V. 30. № 1. P. 69–74.

  42. Le Bas M.J., Le Matre R.W., Streckeisen A., Zanettin B. A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram // J. Petrol. 1986. V. 27. P. 745–750.

  43. Li T., Zhai M., Peng P. et al. Ca. 2.5 billion year old coeval ultramafic-mafic and syenitic dykes in Eastern Hebei: Implications for cratonization of the North China Craton // Precambr. Res. 2010. V. 180. № 3–4. P. 143–155.

  44. Ludwig K.R. PbDat for MS-DOS, version 1.21 // U.S. Geol. Survey Open-File Rept. 88-542. 1991. 35 p.

  45. Ludwig K.R. User’s manual for IsoPlot 3.0 // A geochronological toolkit for Microsoft Excel. 2003. V. 71.

  46. Ludwig K.R. SQUID 2 Rev. 2.50 A User’s Manual. Berkeley Geochronology Center Spec. Publication. 2009. V. 5. 110 p.

  47. Ludwig K.R. User’s Manual for ISOPLOT/Ex 3.75. A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronology Center Spec. Publication. 2012. № 5.

  48. McDonough W.F., Sun S.-s. The composition of the Earth // Chem. Geol. 1995. V. 2541. № 94. P. 223–253.

  49. Macdonald R., Wilson L., Thorpe R.S., Martin A. Emplacement of the Cleveland dyke: Evidence from geochemistry, mineralogy, and physical modelling // J. Petrol. 1988. V. 29. № 3. P. 559–583.

  50. Morimoto N., Fabriès J., Ferguson A.K. et al. Nomenclature of pyroxenes // Amer. Mineral. 1988. V. 77. P. 1123–1133.

  51. Oberthür T., Davis D.W., Blenkinsop T.G. Precise U-Pb mineral ages, Rb-Sr and Sm-Nd systematics for the Great Dyke, Zimbabwe – constraints on late Archean events in the Zimbabwe Craton and Limpopo Belt // Precambr. Res. 2002. V. 113. P. 293–305.

  52. Pearce J.A., Ernst R.E., Peate D.W., Rogers C. LIP printing: Use of immobile element proxies to characterize Large Igneous Provinces in the geologic record // Lithos. 2021. V. 392–393. P. 106068.

  53. Pollard D.D. Elementary fracture mechanics applied to the structural interpretation of dykes // Mafic Dyke Swarms. Geol. Ass. Canada. Spec. Publ. 1987. V. 34. P. 5–24.

  54. Presnall D.C., Dixon S.A., Dixon J.R. et al. Liquidus phase relations on the join diopside-forsterite-anorthite from 1 atm. to 20 kbar: Their bearing on the generation and crystallization of basaltic magma // Contrib. Mineral. Petrol. 1978. V. 66. P. 203–220.

  55. Samsonov A.V., Stepanova A.V., Salnikova E.B. et al. Neoarchean mafic dyke swarms in the Murmansk Craton: Petrology, tectonic setting and paleocontinental significance // Abstract. Int. Conference “Large Igneous Provinces through earth history: Mantle plumes, supercontinents, climate change, metallogeny and oil-gas, planetary analogues”. Tomsk: CSTI Publishing house, 2–5 September. 2019. V. 7. P. 115–116.

  56. Shumlyanskyy L., Ernst R. E., Albekov A. et al. The early Statherian (ca. 1800–1750 Ma) Prutivka-Novogol large igneous province of Sarmatia: Geochronology and implication for the Nuna/Columbia supercontinent reconstruction // Precambr. Res. 2021. V. 358. P. 106185.

  57. Söderlund U., Johansson L. A simple way to extract baddeleyite (ZrO2) // Geochemi. Geophys. Geosys. 2002. V. 3. № 2. P. 1–7.

  58. Song S.G., Wang M.J., Wang C., Niu Y.L. Magmatism during continental collision, subduction, exhumation and mountain collapse in collisional orogenic belts and continental net growth: A perspective // Sci. China Earth Sci. 2015. V. 58. № 8. P. 1284–1304.

  59. Stacey J.S., Kramers J.D. Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a two-stage model // Earth Planet. Sci. Lett. 1975. V. 26. № 2. P. 207–221.

  60. Stark J.C., Wilde S.A., Söderlund U. et al. First evidence of Archean mafic dykes at 2.62 Ga in the Yilgarn Craton, Western Australia: Links to cratonisation and the Zimbabwe Craton // Precambr. Res. 2018. V. 317. P. 1–13.

  61. Steiger R.H., Jäger E. Subcommission on geochronology: Convention on the use of decay constants in geo- and cosmochronology // Earth Planet. Sci. Lett. 1977. V. 36. № 3. P. 359–362.

  62. Stepanova A.V., Samsonov A.V., Salnikova E.B. et al. Paleoproterozoic mafic dyke swarms in Archean Kola-Murmansk and Karelia Provinces, eastern Fennoscandia: Barcode comparison and implications for paleocontinental reconstructions // The 33rd Nordic Geol. Winter Meeting. Lyngby, Denmark. 2018. P. 56.

  63. Sun S.-S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: Implications for mantle composition and processes // Geol. Soc. London. Spec. Publ. 1989. V. 42. P. 313–345.

  64. Sun Q., Zhao X., Xue C., Seltmann R. et al. Neoproterozoic tectonic shift from collisional orogenesis to intraplate extension in the Yili Block, southern Central Asian Orogenic Belt // Precambr. Res. 2022. V. 374. P. 106626.

  65. Tait J., Straathof G., Söderlund U. et al. The Ahmeyim Great Dyke of Mauritania: A newly dated Archaean intrusion // Lithos. 2013. V. 174. P. 323–332.

  66. Timmerman M.J., Daly S. Sm-Nd evidence for late Archaean crust formation in the Lapland-Kola Mobile Belt, Kola Peninsula, Russia and Norway // Precambr. Res. 1995. V. 72. P. 97–107.

  67. Thirlwall M.F. Long-term reproducibility of multicollector Sr and Nd isotope ratio analysis // Chem. Geol. 1991. V. 94. № 2. P. 85–104.

  68. Veselovskiy R.V., Samsonov A.V., Stepanova A.V. et al. 1.86 Ga key paleomagnetic pole from the Murmansk Craton intrusions – Eastern Murman Sill Province, NE Fennoscandia: Multidisciplinary approach and paleotectonic applications // Precambr. Res. 2019. V. 324. P. 126–145.

  69. Villa I.M., De Bièvre P., Holden N.E., Renne P.R. IUPAC–IUGS recommendation on the half life of 87Rb // Geochim. Cosmochim. Acta. 2015. V. 164. P. 382–385

  70. Wang H., Currie C.A. Magmatic expressions of continental lithosphere removal // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2015. V. 120. P. 7239–7260.

  71. Wang Q., Zhao J., Zhang C. et al. Paleozoic post-collisional magmatism and high-temperature granulite-facies metamorphism coupling with lithospheric delamination of the East Kunlun Orogenic Belt, NW China // Geosci. Front. 2022. V. 13. № 1. P. 101271.

  72. Warr L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols // Mineral. Mag. 2021. V. 85. № 3. P. 291–320.

  73. Wiedenbeck M., Allé P., Corfu F. et al. Three natural zircon standards for U-Th-Pb, Lu-Hf, trace element and REE analyses // Geostand. Newsl. 1995. V. 19. № 1. P. 1–23.

  74. Wilcox R.E. The idea of magma mixing: History of a struggle for acceptance // J. Geol. 1999. V. 107. P. 421–432

  75. Wilson A.H. The geology of the Great Dyke, Zimbabwe: Crystallization, layering, and cumulate formation in the Pl pyroxe-nite of cyclic unit 1 of the Darwendale subchamber // J. Petrol. 1992. V. 33. № 3. P. 611–663.

  76. Xu W., Zhao Z., Dai L. Post-collisional mafic magmatism: Record of lithospheric mantle evolution in continental orogenic belt // Sci. China Earth Sci. 2020. V. 63. № 12. P. 2029–2041.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Петрология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал