Эклогиты северо-западной части Беломорского подвижного пояса : геохимическая характеристика и время метаморфизма

• Автор: Мельник, Алексей Евгеньевич
• Шифр специальности: 25.00.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 196 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. Геологическое строение района

1Л. Представления о геологическом строении и развитии Беломорского подвижного пояса

1.2. Геологическая характеристика района работ

ГЛАВА 2. Аналитическая методика

ГЛАВА 3. Особенности химического состава и петрография эклогитов и ассоциирующих пород

ЗЛ. Петрография эклогитов и ассоциирующих с ними пород

3.2. Петро- и геохимия эклогитов и ассоциирующих с ними пород

Выводы к главам 1 и 3

ГЛАВА 4. Особенности состава породообразующих минералов эклогитов и ассоциирующих пород
4.1. Симплектитовые эклогиты, апоэклогитовые породы и эклогитоподобные метаультрабазиты
4.2. Эклогитизированные (коронарные) оливиновые габбро-нориты
Выводы к главе 4
ГЛАВА 5. Изотопно-геохимическая характеристика эклогитов и ассоциирующих пород
5.1. и-РЬ датирование эклогитов и ассоциирующих пород
5.1.1. Изотопно-геохимическое исследование цирконов из эклогитов и ассоциирующих
пород
5.1.2. Изотопно-геохимическое исследование рутилов из эклогитов и эклогитоподобных пород
5.1.3. Изотопно-геохимическое исследование титанитов, связанных с эклогитами
5.1.4. и-РЬ датирование породообразующих (гранат, омфацит) и акцессорных
(алланит, апатит) минералов из эклогитов и ассоциирующих пород
5.2. Комплексное Бт-Ш и Ьи-НР датирование эклогитов
5.3. Обсуждение результатов датирования
Выводы к главе 5
ГЛАВА 6. Эволюция Р-ТА параметров эклогитов
Заключение
Список литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Эклогиты в пределах Беломорского подвижного пояса (БПП) были открыты сравнительно недавно (Володичев и др., 2004; Konilov et al., 2004; Щипанский и др., 2005). Первые результаты геохронологических исследований (Володичев и др., 2004; Mints et al., 2010) определили для эклогитов северо-западной части БПП и района Гридино архейский возраст около 2.72-2.87 млрд. лет, что сразу сделало их уникальными, поскольку до этого в мире не были известны коровые эклогиты древнее 2.0 млрд. лет (Möller et al., 1995). Соответственно, находка столь древних эклогитов инициировала существенные изменения в геодинамических реконструкциях развития земной коры в раннем докембрии. Однако практически сразу были высказаны серьезные сомнения в корректности оценок времени эклогитового метаморфизма в пределах Фенноскандинавского щита (Митрофанов, 2009; и др.). Датирование высокобарического метаморфизма является одной из сложных задач геохронологии, особенно для докембрийских пород с по л иметам орфической историей. Учитывая это, достоверность установления возраста эклогитов БПП требует крайне тщательного, всестороннего анализа с привлечением современных, наиболее прецизионных методов исследования. Данная работа посвящена определению возраста эклогитов северо-западной части БПП путем применения комплекса методов датирования в сочетании с использованием данных по распределению редких и редкоземельных элементов в породообразующих и акцессорных минералах.
Цель и задачи исследования. Основной целью работы являлось установление времени эклогитового метаморфизма в северо-западной части БПП посредством комплексного датирования как локальными, так и «классическими» методами различных породообразующих и акцессорных минералов-геохронометров из разных типов метабазитов. При этом решались следующие задачи:
1. Типизация метабазитов на основе данных по их химическому и минеральному составу.
2. Выявление парагенетических ассоциаций и их Р-Т параметров на разных стадиях метаморфической эволюции метабазитов.
3. Установление возраста магматического протолита эклогитов, времени эклогитового метаморфизма и времени проявления наложенных процессов.
4. Привязка данных геохронологии к тренду эволюции Р-Т параметров метаморфизма метабазитов.
Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации положен фактический материал, собранный автором в ходе полевых сезонов 2009 и 2013 гг., с привлечением материалов по другим проявлениям эклогитов в пределах БПП (полевые сезоны

2010-2013 гг.). Изученная опорная коллекция составляет около 40 образцов. Петрографические особенности пород изучались на стандартном поляризационном микроскопе. Определение содержшшя пстрогстгых элемиггов в породах проводилось методом XRF на многоканальном спектрометре ARL-9800 (ВСЕГЕИ, аналитик Б.А. Цимошенко), редких и редкоземельных элементов - методом ICP-MS на приборе ELAN-6100 DRC (ВСЕГЕИ, аналитик ВЛ. Кудряшов).
Состав минералов (более 500 определении) главным образом исследовался на сканирующем электронном микроскопе JEOL-JSM-6510 LA с ЭЕгергодисперсионным спектрометром JED-2200 (JEOL) в ИГГД РАН (аналитик O.JI. Галанкина). Определение содержания редких и редкоземельных элементов в цирконе, титаните, гранате, клипопироксене, амфиболе (более 90 анализов) проведено методом SIMS на ионном микрозонде Cameca IMS-4f (ЯФ ФТИАН, аналитики С.Г. Симакип и Е.В. Потапов), геохимия и U-Pb возраст ругала (около 40 определений) были изучены методом LA-ICP-MS (Университет Майнца, аналитик Т. Зак).
Локальное датирование циркона U-Pb методом (6 проб, более 60 точек) выполнено на ионном микрозонде SHRIMP-U в ЦИИ ВСЕГЕИ. Гранатовая Lu-Hf геохронометрия (2 изохроны) проведена методом MC-ICP-MS на приборе Finnigan Neptune (Институт им. Штейнманна в Boime, аналитик Д. Хервартц). Sm-Nd геохронометрия (3 изохроны) проведена методом TIMS на приборе Finnigan Triton (ИГГД РАН, аналитик Е.С. Богомолов). U-Pb датирование акцессорных минералов (3 пробы) выполнено классическим методом па приборе Finnigan МАТ-261 (ИГГД РАН, аналитик Н.Г. Ризванова).
Личный вклад автора заключается в непосредственном участии во всех этапах от полевых работ до проведения аналитичесюгх исследовашш и интерпретации их результатов. Работа выполнена в Лаборатории геологии и геодинамики ИГТД РАН.
Защищаемые положения.
1. В северо-западной части Беломорского подвижного пояса (БПП) экчогитовый метаморфизм испытали две разновозрастные группы основных пород — палеопротерозойские дайки оливнновых габбро-норитов и архейские будииированиые тела базитов. Отсутствие эклогитового парагенезиса в метаулыпрабазитах, ассоциирующих с метаболитами, обусловлено, главным образом, обеднешюстыо протолита натрием.
2. Эклогиты северо-западной части БПП испытали наложенные процессы амфиболизации и гранатизации в условиях открытой системы с обогащением пород и минералов LREE, MREE, Rb, Ва, Th, Nb и обеднением Mg и Сг при амфиболизации; обогащением Fe, Ti, V и обеднением Ni, Cr, Mg, Ва при гранатизации.
3. Время эклогитового метаморфизма в северо-западной части БПП, определенное комплексом независимых изотопно-геохимических методов (U-Pb метод по циркону и Lu-Hf и Sm-Nd методы по гранату и клинопироксену), составляет ~ 1.9 млрд. лет. Возраст наложенных граиититов и секущих эклогиты пегматитов составляет ~ 1.84 млрд. лет.

пироксен проявляет неоднородную окраску (от бесцветной до бурой), что объясняется включениями микроскопических зерен рудного минерала (рис. 3.1.46); также наблюдаются редкие включения оливина в ортопироксене. Средние размеры зерен магматических минералов: Орх- 0.8 мм; Срх, Р1, 01 — 0.5 мм; ЕЯ - 0.2 мм.
Характерной особенностью данной породы, что позволяет отнести ее к «друзитам» (коронитам) и использовать по отношению к данному метагаббро-нориту термин «коронарный», является развитие концентрических реакционных кайм (коронарных структур) вокруг темноцветных магматических минералов на контакте с плагноклазовыми доменами в результате первичного метаморфического преобразования породы. Например, вокруг магматического оливина (Хм8 = 0.77) в оливиновом габбро-норите (обр. 38) развиваются короны, имеющие сложное строение: как правило, внутренняя зона (на контакте с оливином), представленная ортопироксеном, сменяется каймой амфибола, затем - граната с включениями амфибола (на контакте с плагиоклазом). При этом образование первичной короны ортопироксена по оливину, вплоть до полного замещения ортопироксеном оливина, ранее относилось к магматическому этапу и считалось результатом субсолидусного преобразования породы в условиях медленного остывания интрузии (Степанов, 1981); на сегодняшний день установлено, что первичное образование ортопироксена по оливину отвечает метаморфическому этапу (Кориковский, 2005а). Развитие же амфиболовых и гранатовых корон является следствием метаморфизма.
Метаморфические короны, развивающиеся вокруг магматического ортопироксена сложены каймами, расположенными в следующей последовательности (от Орх в сторону Р1): Срх (Отр) —* Ашр —► ± СгГ Зерна магматического моноклинного пироксена на контакте с плагноклазовыми доменами, как правило, имеют лишь амфиболовые короны.
Магматический плагиоклаз имеет от светло- до темно-бурой окраску и, зачастую, становится практически непрозрачен в проходящем свете (рис. 3.1.46), что также обусловлено преобразованием плагиоклаза в ходе обменных реакций с темноцветными магматическими минералами, приводящих к образованию описанных выше метаморфических корон. Так, магматический плагиоклаз, представленный битовнитом (Ва1а§апзку е1 а1., 2014а,Ь), в ходе преобразования замещается более кислым плагиоклазом с микровключениями глиноземистой шпинели и амфибола, искажающими оптические свойства магматического плагиоклаза.
Омфацитовые каймы, образующиеся вокруг магматического ортопироксена являются свидетельством образования метаморфических корон в оливиновом габбро-норите (обр. 38) в условиях эклогитовой фации метаморфизма (Кориковский, 2005а и ссылки в этой .работе). Поэтому, исходя из неполного преобразования габбро-норита (обр. 38) в эклогит, к нему применим термин «эклогитизированный».