Введение к работе
Актуальность исследований.
Реконструкция условий становления и эволюции архейской литосферы, в значительной мере определившей основные черты геологического строения и металлогении современной континентальной земной коры древних платформ, является одной из наиболее сложных и актуальных проблем в современной геологической науке. Северо-восточная часть Балтийского щита является благоприятным объектом для выяснения условий формирования континентальной коры на ранних стадиях развития Земли, для неё характерно наличие двух наиболее главных для архея типа структур: гранит-зеленокаменных и гранулито-гнейсовых. К самым древним гранулито-гнейсовым образованиям Кольского полуострова всегда относились толщи гнейсов Кольской серии, прорванные архейскими эндербитами и олигоклазовыми гранитами (Полканов, 1935; Полканов, Герлинг, 1961; Куплетский, 1939; Харитонов, 1958; Горяинов, 1970; и др.). Геологические исследования гранулито-гнейсовых комплексов имеют длительную историю, тем не менее, до настоящего времени многие вопросы в сложной эволюции их становления остаются дискуссионными. От их решения зависит понимание истории и механизмы формирования архейской коры, научное прогнозирование и обоснование поисково-разведочных работ. К числу таких вопросов относятся возраст и природа протолита, этапы проявления и закономерности пространственно-временного развития магматических и метаморфических процессов. В изучении этих вопросов имеет ключевое значение выявление этапности эндогенных процессов, их длительности, реконструкция геологических условий формирования магматических и метаморфических образований, в которых сохранились наиболее ранние минеральные ассоциации.
Объект исследований
Для выяснения этапов и термодинамических режимов формирования земной коры на ранних стадиях её развития был выбран архейский эндербит-гранулитовый комплекс района Пулозеро - Полнек-Тундры, расположенный в центральной части Центрально-Кольского мегаблока (террейна). В пределах этого района развиты различные по своему происхождению и вещественному составу породы, которые могут рассматриваться в качестве реперных геологических образований для реконструкции истории геологического развития региона. В отличие от других участков подобного типа здесь во всех разновидностях пород фиксируются архейские минеральные парагенезисы различных генераций, что позволяет наиболее достоверно определять этапы метаморфических процессов. Следует отметить, что данный объект относительно хорошо сохранился от воздействия более поздних протерозойских процессов.
Цель работы
Целью исследований являлось выявление этапности развития эндогенных геологических процессов, определение их термодинамических режимов и геодинамических обстановок формирования гетерогенного архейского эндербит-гранулитового комплекса Центрально-Кольского мегаблока.
Для достижения поставленной цели последовательно решались следующие основные задачи:
изучение геологического строения эндербит-гранулитового комплекса, которое включало в себя крупномасштабное геологическое картирование реперных участков;
исследование вещественного состава пород и реконструкция их первичной природы;
- установление последовательности образования минеральных парагенезисов в
метаморфических и магматических породах;
- определение термодинамических условий формирования минеральных ассоциаций
метаморфических и магматических пород;
- изотопно-геохронологическое изучение пород и минералов, геологическая интерпретация
изотопных данных, с учетом результатов геолого-петрологических исследований;
- реконструкция эволюции термодинамических условий эндогенных процессов.
Научная новизна работы
В результате выполненных исследований установлены этапы минералообразования в метаморфических и магматических породах архейского гетерогенного эндербит-гранулитового комплекса изученного района, произведена оценка термодинамических условий их формирования. В гнейсах Кольской серии зафиксировано проявление двух главных этапов регионального метаморфизма: раннего гранулитового (2724±49 млн. лет) и позднего наложенного амфиболитового (2568±Ю млн. лет) с последующим внедрением анатектит-гранитов (2550±16 млн. лет). Определены этапы эндербитообразования (2656±14 млн. лет) и развития по эндербитам амфибол-биотитовых тоналитов (2640±20 и 263 5±5 млн. лет) в условиях амфиболитовой фации метаморфизма. Показано, что метаморфическая история эндербит-гранулитового комплекса в архее имеет ретроградную направленность, выраженную в постепенном снижении термодинамических условий во времени. Изотопно-геохимическими методами устанавливается термально-флюидное воздействие на эндербит-гранулитовый комплекс раннепротерозойских процессов в периоды 2505-2460 и 1811-1827 млн. лет.
В архейском эндербит-гранулитовом комплексе, наряду с классическими гнейсами Кольской серии, впервые в Кольском регионе были выявлены специфические по своему химическому и минеральному составам высококальциевые гранат-биотитовые и биотитовые гнейсы с минеральными ассоциациями Grt+Bt+Pl63-99±Kfsp+Qtz и Bt+Pl52-83±Kfsp+Qtz.
Практическая значимость работы
Полученные новые данные по геологии, петрологии, изотопной геохимии и эволюции эндогенных процессов эндербит-гранулитового комплекса архея могут быть использованы для расчленения и корреляции докембрийских комплексов Центрально-Кольского мегаблока, с целью выявления единых закономерностей структурно-метаморфической и магматической эволюции при реконструкции геологического развития и геологическом картировании региона. Полученные результаты по датированию эндогенных процессов использованы при издании Мурманским комитетом по природным ресурсам сводки «Геология рудных районов Мурманской области» (2002 г.).
Фактический материал и методы исследования
В основу работы положены материалы, собранные автором в результате полевых работ в 1995-1999гг. Исследования сопровождались крупномасштабным геологическим картированием реперных участков района оз. Пулозеро - г. Полнек-Тундра с отбором проб и образцов для петрологических и геохронологических исследований. В камеральных условиях автором было изучено более 300 прозрачных шлифов и полированных пластинок. В аналитических лабораториях Геологического института КНЦ РАН по материалам автора выполнены следующие виды работ: 70 химических силикатных анализов пород; 70 количественных спектральных анализов на элементы-примеси; 70 определений Ва, Sr, Rb, Y, Nb, U, Th, выполненных рентгенофлюоресцентным методом; более 300 анализов породообразующих минералов, выполненных на микроанализаторе MS-46 «Сатеса»; анализ 26 фракций цирконов U-Pb методом на масс-спектрометре МИ 1201-Т; 9 определений концентраций Rb, Sr и 19 определений содержаний Sm, Nd в породах и породообразующих минералах на масс-спектрометрах МИ 1201-Т и Finnigan - МАТ 262 (RPQ).
Апробация работы
Устные и стендовые доклады были представлены на: международной конференции «Рифтогенез, магматизм, металлогения докембрия» Корреляция геологических комплексов Фенноскандии (Петрозаводск, 1999); II Всероссийском и международном (X Всероссийском) петрографическом совещаниях (Сыктывкар, 2000; Апатиты, 2005); III Всероссийском совещании «Общие вопросы расчленения докембрия» (Апатиты, 2000); I и II Российских конференциях по изотопной геохронологии (Москва, 2000; Санкт-Петербург, 2003); XI и XIII конференциях, посвященных памяти К.О. Кратца (Петрозаводск, 2000; Апатиты, 2002); II Российской конференции по проблемам геологии и геодинамики докембрия (С.-Петербург, 2007); IV и V Всероссийских Ферсмановских научных сессиях (Апатиты, 2007; 2008).
Материалы и результаты исследований включены в состав трех отчетов: 1. «Геохронология
реперных геологических образований и процессов раннего докембрия Кольского региона» по
теме №4-98-2917 (Госбюджет Гр № 01.9.80008188. Приоритетные направления фундаментальных исследований ОГГГГН РАН), 2001 г.; 2. «Геохронология реперных геологических образований и процессов раннего докембрия Кольского региона» по теме №4-2002-3852 за 2002-2003г.г. (Госбюджет Гр № 01. 200.2 13172. Приоритетные направления фундаментальных исследований ОГГГГН РАН), 2004 г., 3. «Геохронология и длительность геологических процессов; изотопные метки источников вещества» по теме №4-2004-2902 за 2004-2006г.г. (Госбюджет Гр № 0120.0 409215. Приоритетное направление 6.6), 2006г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ.
Благодарности. Автор считает своим долгом выразить благодарность своему научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору В.П. Петрову.
Автор глубоко признателен академику РАН Ф.П. Митрофанову за постоянную поддержку при проведении исследований.
Выполнению диссертационной работы способствовали консультации д.г-м.н. Т.Б.Баяновой, к.г-м.н. О.А.Беляева, д.г-м.н. В.В.Балаганского, к.г-м.н. В.РВетрина, к.г-м.н А.Н. Виноградова, д.г-м.н. Ю.Л.Войтеховского, к.г-м.н. М.И. Дубровского, к.г-м.н. М.Н.Петровского, к.г-м.н. В.ИПожиленко, д.г-м.н. А.А.Предовского, к.г-м.н. Д.В.Доливо-Добровольского, к.г-м.н. ПЯ.Азимова. Автор выражает благодарность к.г-м.н. Д.В.Доливо-Добровольскому за помощь в контрольном определении Р-Т параметров по программе TWQ.
Автор искренне признателен сотрудникам вспомогательных и аналитических лабораторий Геологического института КНЦ РАН к.г-м.н. А.В.Базай, А.А.Деленицыну, Л.И.Коваль, Л.И.Константиновой, М.Ф.Лялиной, Н.А.Мансуровой, к.г-м.н. Я.А.Пахомовскому, к.г-м.н. Л.И.Полежаевой, В.М.Рогозину, В.Е.Рявкину, П.А.Серову, Н.С.Тележкиной за содействие в выполнении работы.
Похожие диссертации на Этапы и термодинамические режимы эволюции эндербит-гранулитового комплекса архея района Пулозеро - Полнек-Тундра Центрально-Кольского мегаблока
