Введение к работе
Научная проблема. В истории геологической науки даже при беглом взгляде выделяются две главнейшие и неразрывно связанные друг с другом научные проблемы, которые стояли перед геологами всех поколений и продолжают оставаться и в настоящее время. Первая из них заключается в установлении механизма (механизмов) образования континентальной коры, при этом механизм формирования древнейшей коры (как гадейской, так и архейской) представляет собой самостоятельную проблему. Вторая проблема состоит в ответе на вопрос - была ли древняя кора образована одноактно, покрыв при этом всю земную поверхность, и затем испытывала постоянную деструкцию, или же её рост происходил эпизодически, и поверхность, занятая этой корой, увеличивалась со временем. Кратко главную научную проблему, в решение которой вносит свой вклад данная диссертационная работа, можно сформулировать следующим образом - механизм и время образования континентальной коры древнейших кратонов. Подход к решению этой проблемы осуществляется в этой работе на примере архейской коры Кольского региона (северо-восток Балтийского щита).
Актуальность исследований. Определение времени образования и последующего преобразования древнейшей континентальной коры, сложенной тоналит-трондьемит- гранодиоритовыми (ТТГ) гнейсами, часто называемых «серыми» гнейсами, а также источников магматических расплавов для этих пород имеет актуальное значение для понимания ранней истории Земли. Представления о составе докембрийской континентальной коры древнейших кратонов существенно были уточнены в результате бурения Кольской сверхглубокой скважины (СГ-3) в северо-восточной части Балтийского щита. Исследования, проведенные под руководством Ф.П. Митрофанова, Д.М. Губермана и Х.-Й. Кюмпеля в рамках проекта ЮНЕСКО МПГК-408 позволили выделить породы, расположенные вблизи СГ-3, сходные по составу и физическим свойствам с образованиями архейского комплекса Кольской сверхглубокой скважины (Митрофанов, Горбацевич, 1998; Vetrin et al., 1999; Козлов и др., 2002; Баянова и др., 2007a, и др.). Тем не менее, несмотря на большое число проведенных исследований, актуальными для северовосточной части Балтийского щита продолжают оставаться установление геодинамических условий формирования и эволюции тоналит-трондьемит-гранодиоритовых комплексов архея Кольского региона и корреляция этих комплексов с ТТГ гнейсами в глубинном разрезе архейского комплекса СГ-3.
Объект исследований. В данной диссертационной работе предлагается решение отмеченных выше вопросов на примере тоналит-трондьемитовых гнейсов инфракомплекса (архейского фундамента) полигона Воче-Ламбина.
Этот полигон сложен породами одноименного неоархейского зеленокаменного пояса и мезоархейскими тоналит-трондьемитовыми гнейсами его фундамента. В структурно-
тектоническом плане полигон Воче-Ламбина расположен на границе Центрально-Кольского и Беломорского блоков, в его пределах обнажается палеопротерозойская Воче-Ламбинская зона пластического сдвигового течения (shear zone). Данная зона входит в систему разломов, обрамляющих с юга Печенга-Имандра-Варзугскую зону. Относительно СГ-3 полигон Воче- Ламбина находится примерно в 200 км к юго-юго-востоку.
Цели и задачи. Целью работы являлось определение источников, условий зарождения и времени кристаллизации тоналит-трондьемитовых расплавов, давших начало древнейшим ортогнейсов инфракомплекса полигона Воче-Ламбина, а также изучение последующего архейского гранитообразования. Отдельное место в работе занимает сопоставление полученных данных с таковыми по ТТГ породам архейского разреза СГ-3. Достижение цели включало решение следующих задач:
изучение геологического строения и определения места гранитоидов (с привлечением структурных методов) в последовательности геологических процессов инфракомплекса полигона Воче-Ламбина;
изучение микроструктурных ориентировок породообразующих минералов (кварца, плагиоклаза и биотита) с целью получения сведений о кинематическом плане движений, при которых происходила деформация изучаемых пород;
определение источников тоналит-трондьемитовых расплавов на основе анализа концентраций породообразующих оксидов, редких и редкоземельных элементов и Sm-Nd изотопных данных по главным типам пород;
датирование цирконов гранитоидов на ионном микрозонде SHRIMP-II (SIMS) и классическим U-Pb методом (ITMS);
корреляция возраста и состава тоналит-трондьемитовых гнейсов полигона Воче-Ламбина с биотитовыми плагиогнейсами архейского комплекса СГ-3.
Фактическая основа исследований. В основу работы положены авторские материалы, собранные и обработанные в 1986-1995 и 2010-2012 годах. В ходе работы были изучены свыше 180 прозрачных шлифов и 18 ориентированных шлифов, произведены 1600 замеров оптических ориентировок осей минералов на федоровском столике и составлены 22 диаграммы микроструктурных ориентировок кварца, плагиоклаза и биотита. В работе приведены 54 химических анализа гранитоидов, результаты определения Cu, Ni, Co, Cr и V (рентгеноспектральный количественный и ICP-MS методы), Ba, Sr, Rb, Zr, Nb и Y (рентгенофлюоресцентный и ICP-MS методы) в 48 пробах пород. Химические анализы, определения редких элементов рентгеноспектральным количественным и рентгенофлюоресцентным методами выполнены в ГИ КНЦ РАН. Плагиоклазы гранитоидов (16 проб) были исследованы с помощью методов термо- и рентгенолюминесценции в Институте
геохимии и физики минералов АН УССР (ныне Институт минералогии, геохимии и рудообразования НАН Украины, г. Киев). Концентрации редкоземельных и некоторых редких элементов определены методом ІСР-MS (12 проб) в Аналитическом центре Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН (г. Новосибирск). Sm-Nd изотопные анализы выполнены в лаборатории геохронологии и геохимии изотопов ГИ КНЦ РАН (11 анализов) и в Дублинском университетском колледже, Ирландия (2 анализа). Методом TIMS в лаборатории геохронологии и геохимии изотопов ГИ КНЦ РАН определены две U-Pb датировки по цирконам из гранитоидов. Методом SIMS получены 12 U-Pb изотопных анализов циркона на ионном микрозонде SHRIMP-II (Центр изотопных исследований ВСЕГЕИ, г. Санкт-Петербург).
Для корреляции использованы 55 химических анализа биотитовых плагиогнейсов архейского комплекса СГ-3, включающих литературные (Кременецкий, Овчинников, 1986; Ветрин и др., 2003; Туркина, Ветрин, 2007) и неопубликованные данные из коллекции В.Р. Ветрина.
Научная новизна работы. 1. Впервые установлено, что тоналит-трондьемитовые гнейсы полигона Воче-Ламбина и ТТГ биотитовые плагиогнейсы архейского комплекса СГ-3 близки по возрасту, изотопному составу Nd, концентрациям редких и редкоземельных элементов и условиям формирования (Морозова и др., 2012).
-
-
Впервые определен возраст магматических цирконов из двух геологических типов ТТГ пород: тоналит-трондьемитовых гнейсов Y1 (2829 ± 5 млн лет; SIMS) и даек метатоналитов у3 (2814 ± 14 млн лет; TIMS; Морозова и др., 2011а).
-
Впервые сделанный для Кольского региона вывод о том, что гранитогнейсы древнейшего фундамента (материалы автора диссертации по полигону Воче-Ламбина; Daly, Mitrofanov, Morozova, 1993) являются позднемезоархейскими, получил подтверждение новыми Sm-Nd и U-Pb (SHRIMP-II) изотопными данными (Морозова и др., 2011а).
-
Впервые для полигона Воче-Ламбина установлено, что самые ранние двуполевошпатовые граниты (у8) образовались 2708 ± 5 млн лет тому назад (Морозова и др., 2011 а). Источник гранитных расплавов был коровым и имел тоналит-трондьемитовый состав, близкий к составу тоналит-трондьмитовых гнейсов Y1 полигона.
-
Впервые установлено, что микроструктурные ориентировки породообразующих минералов гранитоидов, возникших на палеопротерозойском этапе пластических сдвиговых деформаций, были созданы путем внутрикристаллической трансляции при смене кинематического плана движений (Королева (Морозова), 1990а, б; Морозова, 2011 б).
Практическая значимость. Новые данные о возрасте формирования гранитоидов могут быть использованы при разработке схем корреляции метаморфических комплексов и при составлении легенд к геологическим и тектоническим картам, как Кольского региона, так и всей восточной части Балтийского щита. Полигон Воче-Ламбина является объектом международных и
российских экскурсий, здесь проводятся ежегодные учебные геологические практики для студентов- геологов ряда российских (в первую очередь, Мурманского государственного технического университета и Кольского филиала Петрозаводского государственного университета) и зарубежных высших учебных заведений (Литва, Австрия, Финляндия, Польша, Германия), также он служит учебно- методическим полевым полигоном для аспирантов и студентов. Соответственно для этих целей широко привлекаются результаты выполненных диссертантом исследований. Материалы диссертации использованы в методическом указании «Учебная геологическая практика на Воче-Ламбинском полигоне (Кольский полуостров)» (Митрофанов, Морозова, 2011) для студентов направления 130100 «Геология и разведка полезных ископаемых».
Защищаемые положения
-
-
-
-
Инфракомплекс полигона Воче-Ламбина (фундамент одноименного зеленокаменного пояса) сложен породами тоналит-трондьемитового состава, становление которых имело место в два этапа - 2.83 и 2.81 млрд лет тому назад; тоналит-трондьемитовые расплавы на обоих этапах произошли из мафических источников.
-
Самые ранние двуполевошпатовые граниты образовались 2708 ± 5 млн лет тому назад; источником для них служили тоналит-трондьемитовые породы.
-
Микроструктурные ориентировки кварца, плагиоклаза и биотита из гранитоидов инфракомплекса были созданы путем внутрикристаллической трансляции при смене кинематического плана движений в течение палеопротерозойского этапа пластических сдвиговых деформаций.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и представлялись на рабочем совещании по проекту МПГК-275 в Апатитах (1989), международном совещание по проекту МПГК-275 в Оулу, Финляндия (1991), научных всесоюзных и всероссийских конференциях (Апатиты, 1990 и 1991 гг.; Петрозаводск, 1991 г.), Ш Российской конференции по проблемам геологии и геодинамики докембрия «Проблемы плейт- и плюм-тектоники в докембрии» (Санкт-Петербург, 2011 г), УШ Всероссийской Ферсмановской научной сессии, посвященной 135-летию со дня рождения академика Д.С. Белянкина (Апатиты, 2011 г.), научной сессии, посвящённая Дню российской науки и 55-летию Кольского отделения РМО «Минералогия и петрология и полезные ископаемые Кольского региона» (Апатиты, 2011 г.).
По теме диссертации опубликованы 14 статей, включая 4 статьи в рецензируемых журналах (3 - в соавторстве) и разделы монографии «Воче-Ламбинский архейский геодинамический полигон Кольского полуострова» (4 главы, 3 из них в соавторстве), а также методические указания для студентов направления 130100 «Геология и разведка полезных ископаемых» (в соавторстве).
Структура и объем диссертации. Диссертации состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы (174 наименований) и включает 68 рисунков, 17 таблиц и 1 приложение при ее общем объеме 170 страниц.
Похожие диссертации на Геология, геохимия и возраст гранитоидов полигона Воче-Ламбина : Кольский полуостров
-
-
-
-
-
