Введение к работе
Актуальность проблемы. Уникальность Кольской щелочной провинции лтийского щита определяется:
многообразием ассоциаций пород, представленных в крупнейших в ми-
нефелин-сиенитовых плутонах, интрузиях щелочных гранитов, щелочных
эброидов, комплексах щелочно-ультраосновных пород с карбонатитами, роях ж и трубок взрыва лампрофиров, кимберлитов и лампроитов;
полициклическим проявлением щелочного магматизма, развивавшегося игантском промежутке времени в условиях разных геодинамических режимов;
набором рудных элементов и колоссальными запасами полезных исковых, связанных со щелочными интрузиями.
Очевидно, что для реконструкции механизмов зарождения, дифференциа-л и движения магм в зонах анорогенного щелочного магматизма древних ггформ необходимо исследование всех составляющих щелочных провинций, почая плутонические, вулканические и дайковые образования региона. Наи-іее актуальны следующие направления работ.
Установление характера генетических связей фациальных серий разной
бинности в составе провинций на основе современных данных изотопной
химии и изохронного датирования в сочетании с прецизионными геохимиче-
;ми и локальными минералогическими методами. Работы в этом направлении
в России, так и за рубежом, тормозятся либо отсутствием подходящих объ-ов для исследования, либо недостаточным уровнем их изученности и, в пер-) очередь, отсутствием современной сопоставимой геологической информа-і по всем фациальным магматическим производным. В этом отношении тьский регион среди многих щелочных провинций мира является наиболее [ходящим, если не единственным, полигоном для постановки таких работ.
Получивший развитие системный подход к решению вопросов петроге-иса, заключающийся в исследовании всего набора полифациальных серий /тонических, дайковых, вулканических), дает возможность выполнения наи-ее результативного петрологического анализа естественных ассоциаций по-, которые являются наиболее перспективным объектом для выявления основ-; трендов эволюции щелочных интрузивных серий в зонах развития аноро-юго магматизма.
Получение информации о мантийных источниках щелочного магма-ла. Несмотря на значительный прогресс в этом направлении, изохронное -ірование объектов щелочного магматизма, а также определение изотопных іктеристик мантийного материала из зон магмогенерации, имеет несомнен-[ приоритет.
Цель и задачи исследований. Предусмотрено решение задач в рамках іей проблемы расшифровки механизмов зарождения, дифференциации зижения магм в зонах анорогенного магматизма древних платформ и амики эволюции щелочных магматических систем. Целью работы яви-> реконструкция эндогенных режимов палеозойского магматизма и
определение особенностей эволюции щелочных интрузивных серий I основе комплексного изучения плутонических, эффузивных и субвулкан ческих ассоциаций пород Кольского полуострова. Выделены следующі пути решения поставленной цели:
-
Выявление основных трендов эволюции щелочных интрузивных сері на основе данных по всей совокупности проявлений палеозойского магмапта включая субвулканические, плутонические и вулканические производные.
-
Получение информации о глубинных зонах магмогенерации, базир) щейся на результатах интерпретации геофизических данных и прецизионн< минералогическом и изотопно-геохимическом исследовании как производи] мантийного магматизма, так и непосредственно вещества мантийного проио ждения.
-
Комплексная геолого-геофизическая интерпретация строения литосфе; северо-восточной части Балтийского щита в зонах развития щелочного мал тизма и определение параметров магматических систем щелочных комплекс Кольской провинции на основе трехмерного плотностного моделирования.
-
Металлогенический аспект исследований складывается из определеї геохимической специализации первичных расплавов в отношении рудных э ментов и путей их дальнейшей эволюции и оценки роли петрологических фак ров контроля оруденения в процессе развития магматических комплексов.
Фактический материал. В основу работы положены авторские материа полученные в ходе проведения плановых исследований по тематике НИР и» тута, а также в результате исследований по трем грантам Российского фо фундаментальных исследований (93-05-8194, 95-05-14301, 97-05-64002), в двух которых диссертант является научным руководителем. В период 1975-1997 собран материал по Хибинскому и Ловозерскому плутонам, интрузиям Кові Вуориярви, Салланлатва, Себльявр, Лесная и Озерная вараки, Контозеро, hoi объектам: Ивановскому комплексу, интрузии Нива, трубкам взрыва Терек берега Беломорья; щелочным комплексам Скандинавии: породам грабена О интрузии Фен, массивам нефелиновых сиенитов и карбонатитов в райо Стьерной и Серей.
Основой для исследования вещественного состава магматических обр ваний явился компьютерный банк данных, созданный совместно А.Н.Коробейниковым, Л.В. Арзамасцевой, АА.Егоровым, который вклю' опубликованные в литературе и авторские полные химические анализы пс (более 3000) и минералов (2800), слагающих докембрийские и палеозойские лочные породы Балтийского щита. Предполагается, что банк охватывает о до 90% всех опубликованных анализов.
Изотопные и геохронологические измерения проведены в лаборато] ГИ КНЦ РАН (Г.Б.Баянова, Ю.А.Балашов), ИГТД РАН (Б.В.Беляцкий), 1 лтонском университете (КБелл, Э.Данворт), Университете Гранады (Ф, П.Монтеро). Интерпретация данных осуществлена совместно, что отраже; составе авторских коллективов публикаций.
Основные защищаемые положения.
-
В развитии магматизма палеозойской тектоно-магматической активиза-ї северо-восточной части Балтийского щита выделен инициальный этап, сов-;ающий с завершением коллизионных процессов в Северо-Атлантическом [се каледрнид Фенноскандии. Эволюция магматизма связана с формировани-на инициальном этапе (ранний девон, 410 - 400 млнлет) умеренно щелочных канических и плутонических комплексов, которые сменяются обширными (явлениями агпаитового и карбонатитового магматизма в течение главного па активизации среднедевонского периода.
-
Плутонические, дайковые и вулканические серии провинции представля-собой дериваты исходных магм, генерировавшихся на разных мантийных івнях и являющихся продуктами гетерогенных мантийных источников. К іменее глубинным отнесены фонолит-базанитовые расплавы, зона генерации орых располагалась ниже границы Мохо. Выплавление нефелинитовых рас-вов, родоначальных для щелочно-ультраосновных комплексов провинции, «сходило с уровней шпинелевой мантийной фации. Наиболее глубинными яются оливин-мелилититовые и кимберлитовые расплавы провинции, гене-ювавшиеся соответственно с уровней гранатовой и алмазной мантийных дай.
-
Впервые для Балтийского щита на основе изотопно-геохимических датований мантийных нодулей в палеозойских трубках взрыва установлено (ествование древнего протолита высокодеплетированной мантии, сформиро-шегося в ходе процессов архейского и протерозойского корообразования. іди мантийных источников палеозойского магматизма Кольской провинции .ную роль играли ультрадеплетированные реститогенные зоны докембрий-й мантии.
-
Формирование Хибинского и Ловозерского плутонов связано с синхрон-; эволюцией двух разноглубинных мантийных источников, имевших единую гему магмовыводящих каналов и продуцировавших фоидитовые и базанит-юлитовые расплавы. Производными ультраосновного источника являются гочные ультрамафиты, ийолиты-мельтейгиты, карбонатиты и дайки оливи-ых меланефелинитов, с деятельностью второго источника связано образова-агпаитовых сиенитов и пуласкитов, а также даек фонолитов и тингуаитов.
-
В результате реконструкции глубинного строения карбонатитовых ин-зий Кольской провинции, проведенной на основе трехмерного плотностного [елирования по данным гравиразведки, определены параметры и внутренняя /ктура приповерхностных камер этих тел и сделан вывод об их единой пер-ачальной форме и сходном внутреннем строении. Приповерхностные резер-ры карбонатитовых интрузий имели линзовидную форму с отчетливо выра-ной зоной перехода магматическая камера - подводящий канал, вертикаль-протяженность камер составляла 15 -18 км.
Новшна и научная значимость. На примере одной из классических облас-развития щелочного магматизма впервые решена проблема расшифровки эинного строения магматических систем щелочных интрузий и определения эенностей их эволюции. Привлечение возможностей магматической петроло-
гни и дистанционных геофизических методов позволило проследить строенш эволюцию магматических систем от глубинных уровней магмогенерации верхних горизонтов коры, включая особенности строения приповерхностн магматических резервуаров. Разработанные представления о многофазном р витии крупнейших щелочных плутонов Хибин и Ловозера в результате 3boj ции разноглубинных мантийных источников, привели к обнаружению в и новых типов пород (щелочных ультрамафитов и щелочных сиенитов в Ловоз ском массиве, пуласкитов в Хибинском массиве). Открытие мантийных иоду; докембрийского протолита свидетельствует, наряду с несколькими известным: мире находками, об участии в процессах анорогенного континентального м матизма Балтийского щита древних зон высокодеплетированной архейс* мантии, образование которых связано с длительными процессами архейскоп протерозойского корообразования.
Открыты и исследованы новые проявления щелочного магматизме Кольском регионе: Ивановский вупкано-плутонический комплекс и Нива интрузия агпаитовых сиенитов. Совместно с коллегами из производственн организаций изучены проявления алмазоносного кимберлитового магматизм Кольской провинции.
Практическое значение работы и реализация результатов.
-
Анализ глубинного строения интрузий на основе геофизических дани позволяет сформулировать поисковые критерии, связанные с потенциалы рудоносностью комплексов на разных уровнях эрозионного среза и дает тес тические предпосылки для целенаправленного планирования поисковых pal прежде всего на впервые открытых объектах щелочного магматизма.
-
Полученные результаты исследования глубинных высокобарных ми ральных ассоциаций в трубках взрыва и дайках ломимо решения фундамент; ных задач петрологии, имеет прямое практическое применение как в опред* шш ареалов развития кимберлитового магматизма, так и определении потен альной алмазоносное конкретных объектов.
-
Выявленные на основе комплексного геолого-геофизического и петрс го-геохимического исследования закономерности формирования крупнейі агпаитовых плутонов Хибин и Ловозера позволяют определить перспекп рудоносности нижних горизонтов этих уникальных объектов в отношении (] фатного и редкометалльного сырья.
Результаты исследований были реализованы в совместных работах с г изводственными организациями региона (Мурманская ГРЭ, г Апатиты и L трально-Кольская ПСЭ, г.Мончегорск, Центрально-Кольская комплексная . сверхглубокого бурения, г.Заполярный) по поиску фосфатного сырья в Хи ском массиве, по оценке перспектив алмазоносности даек и трубок взрыва г винции, по геологическому доизучению Ловозерского массива (ГДП-50) и исследованию новых проявлений щелочного магматизма в регионе.
Апробация полученных результатов. Основные положения диссертации ложены и обсуждены на: III Региональном петрографическом совещании (К 1979); IV Всесоюзном петрографическом совещании (Ленинград, 1981); II Вс юзкой конференции "Проблемы прогноза поисков и разведки неметалличес
іезньїх ископаемых". Казань, 1986;XII-XVII семинарах "Геохимия магматиче-х пород" в ГЕОХИ РАН (Москва, 1986-1993); Всесоюзном петрологическом іпозиуме ВСЕГЕИ (Ленинград, 1988); IV Всесоюзном совещании "Теория и іктика геохимических поисков в современных условиях"(Москва, 1988); 1 российском петрографическом совещании (Уфа, 1995); Международных сим-иумах по Проектам 275 МПГК "Глубинная геология Балтийского щита" іатитьі, 1989; Лунд, Швеция, 1990; Турку, Финляндия, 1993) и 371 "COPENA" іттингем, 1994); Международном симпозиуме по Проекту 314 МПГК елочной и карбонатитовый магматизм" (Апатиты, 1991); Симпозиуме инерализация в мафических и ультрамафических породах" (Орлеан, Франция, 3); 9 Ассоциации геологических обществ Европы (Петербург, 1995), Между-одной конференции в ИЗК СПбУ (Петербург, 1996), совещаниях по проекту 3KALAPKO программы "Европроба" (Ламми, Финляндия, 1996-1997).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 монографии, 70 статей >атких сообщений.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из 8 глав, введения и за->чения. Материал изложен на 279 страницах, проиллюстрирован 137 рисун-и и 89 таблицами. Список литературы содержит 440 ссылок.
Благодарности. Выполнение этой работы было бы невозможно без всесто-ней поддержки дт.-м.н. Т.Н.Ивановой, бывшей на протяжении многих лет чным руководителем институтских тем НИР диссертанта. Результаты иссле-аний неоднократно обсуждались с А.Н.Коробейниковым, В.Н.Глазневым, .Раевским, Л.Г.Осипенко, Т.Б.Баяновой, Л.ВАрзамасцевой (ГИ КНЦ РАН), Беляцким (ИГТД РАН), М.М.Калинкиным, И.В.Поляковым, В.В.Чащиным ' ПСЭ, Мончегорск), ВА.Кавериной (МГРЭ, Апатиты), М.С.Русановым, .Хмелинским (ЦЮ свехглубокого бурения, Заполярный), СДальгреном «верситет Осло), с которыми автора связывали совместные исследования на іьіх этапах выполнения работы. Поддержка, советы и консультации [.Митрофанова, А.Н.Виноградова, ЮА.Балашова, А.В.Галахова, Дудкина, В.Ф.Смолькина, А.С.Сахарова, В.А.Припачкина (ГИ КНЦ РАН), '.Шинкарева, Г.М.Саранчиной, А.Г.Булаха (СПбУ), А.Б.Вревского (ИГГД Г), Б.Е.Боруцкого, С.М.Кравченко, Е.В.Шаркова, ИА.Зотова, .Махоткина (ИГЕМ РАН), Г.Б.Ферштатера (ИГ УрО РАН), К.Белла ieton University, Canada), Т.Нильсена (Geol. Survey of Greenland, Denmark), ea и П.Монтеро (Granada University, Spain), Т.Вильямса (Natural History eum, London) и Т.Бруэра (Leicester University) были весьма полезны при под-івке настоящей работы. Большую помощь автору оказали руководители и оги производственных организаций ВА.Чапин, А.П.Липов, Б.Л.Коробов, Каменев, В.П.Павлов, А.С.Фаныгин, И.И.Кудряшов, ИА.Мусатов, .Паращенко. Детальные исследования вещественного состава пород прово-ісь автором совместно с сотрудниками КНЦ РАН ЯА.Пахомовским, .Полежаевой, ВА.Победоносцевым, О.Г.Лехановой, Л.И.Коваль. Методиче-) помощь в компьютерном и программном обеспечении на всем протяжении >ты оказал В.К.Семаков. Автор глубоко признателен всем перечисленным іегам за внимание и неоценимую помощь в работе.