Протерозойские щелочные интрузии Кольского полуострова как предвестники уникальных проявлений палеозойского магматизма на северо-востоке Фенноскандии

Арзамасцев А.А., Беляцкий Б.В.

ГИ КНЦ РАН, Апатиты

В пределах кольской части Фенноскандии выделяют несколько циклов эндогенной активности, каждый из которых сопровождался проявлениями мантийного магматизма. Наиболее крупными явились протерозойский и палеозойский этапы, разделенные длительным амагматическим периодом в 1.5 млрд. лет. Особенностью размещения щелочных массивов является пространственная совмещенность областей протерозойского и палеозойского магматизма: в непосредственной близости от Хибинского массива (362-388 млн. лет)  располагается массив Соустова (1860╠12 млн.лет, Bea et al., 2001). К северу от протерозойского массива Гремяха-Вырмес залегает палеозойский карбонатитовый комплекс Себльявр. В южной части беломорского пояса расположены протерозойские щелочные ультраосновные и карбонатитовые интрузии Елетьозеро-Тикшеозеро и палеозойские карбонатитовые массивы Вуориярви, Салланлатва, Ковдозеро, Кандагуба.

Полученные изотопные датировки пород интрузии Гремяха-Вырмес, сложенной ультрабазитами, щелочными сиеногранитами и фоидолитами. показывают, что формирование контрастных по составу интрузивных серий массива происходило в относительно узком возрастном интервале. Так, Rb-Sr изохронная зависимость по всей совокупности образцов отвечает возрасту 1890 млн. лет (I_Sr = 0.7037), датировки по единичным зернам циркона из нефелинового сиенита и сиеногранита дают средний возраст 1884╠6 млн. лет, Rb-Sr минеральная изохрона для фоидолитов массива отвечает возрасту 1894╠48 млн. лет (I_Sr = 0.7023). Sr-Nd изотопные характеристики указывают на значительную долю корового компонента в образовании сиеногранитов массива. С другой стороны, происхождение ультрабазитовой и фоидолитовой серий  связано с эволюцией разных мантийных источников, причем фоидолиты имеют сходные изотопные характеристики с карбонатитами протерозойского массива Тикшеозеро (Беляцкий и др., 2000).

Не смотря на существенную переработку как собственно карбонатитов, так и пород основного-ультраосновного ряда, и нарушения всех изученных изотопных систем при щелочном метасоматозе (1750-1850 млн.лет назад, Belyatsky et al., 2001, Tichomirowa et al., 2005), возраст становления карбонатитовой Тикшеозерской интрузии оценивается в 1998.2╠0.2 (U-Pb возраст по единичным зернам бадделеита, Belyatsky et al., 2004). При этом первичный изотопный состав карбонатитов, оцененный по наименее измененным сосуществующим минералам (карбонат-апатит-альбит ╠ амфибол, флогопит), соответствует величинам: I_Sr = 0.7021-0.7022 и ε_Nd от 0 до +2, при ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb 14.5-15.2 и ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb 14.9-15.1 (Tichomirowa et al., 2005).

Результаты изучения протерозойских интрузий приводят к выводу, что в ходе процессов плюм-литосферного взаимодействия в период 1.9-1.7 млрд. лет, сублитосферная мантия региона испытала метасоматоз, в результате которого в мантийном киле северо-востока Фенноскандии сформировались области, обогащенные некогерентными элементами и способные продуцировать щелочные и карбонатитовые расплавы. Незначительная магматическая активность в течение последующего периода длительностью более 1 млрд. лет, свидетельствует о стабильности области мантийного киля в условиях плейттектонических процессов. На протяжении этого периода единственными свидетельствами существования аномально обогащенной мантии являются лампроиты района Кухмо-Костомукша (Сев.Карелия), имеющие возраст 1230 млн. лет (I_Sr=0.70382 и ε_Nd =-9.1, Беляцкий и др., 1997) и кимберлиты района Каави-Куопио в центральной Финляндии с возрастом ок. 600 млн. лет (O'Brien et al., 2004). Таким образом, последовавшие в палеозое эндогенные процессы происходили не в условиях взаимодействия вещества плюма с обедненной в ходе архейского и протерозойского корообразования сублитосферной мантией, а с метасоматизированным в протерозое мантийным субстратом.

Проведенная оценка первичных составов Кольской щелочной провинции и моделирование поведения микроэлементов при плавлении мантийных субстратов показало невозможность получения первичных расплавов провинции из состава примитивной мантии даже при предельно низких степенях плавления. С другой стороны, обоснована вероятность возникновения в палеозое первичных расплавов в результате низких степеней плавления субстрата, степень обогащения которого значительно превышала средние содержания несовместимых элементов в примитивной мантии (Арзамасцев и др., 2001). Расчеты показывают, что даже в случае трехкратного превышения содержаний фосфора, Sr, REE, Zr, Hf, Nb, Ta в плавящемся субстрате по сравнению с примитивной мантией, для образования уникальных по масштабам скоплений указанных элементов, сконцентрированных в палеозойских интрузиях региона, потребовался бы объем мантии, превышающий 5 млн. км³ (Арзамасцев и др., 2001). Можно полагать, что значительное обогащение мантийного субстрата не могло быть достигнуто в ходе одноактного воздействия палеозойского плюма на субкратонную мантию. Таким образом, появление в ходе палеозойского цикла эндогенной активности щелочных расплавов, образовавших гигантские скопления некогерентных элементов в крупнейших агпаитовых массивах, связано с неоднократным плюм-литосферным взаимодействием, происходив╜шим в ходе протерозойского и палеозойского циклов эндогенной активности. (Гранты РФФИ 03-05-64066 и ОНЗ РАН программа 5, тема 1.5 ).

Литература

Арзамасцев А.А., Беа Ф., Глазнев В.Н., Арзамасцева Л.В., Монтеро П. Российский журнал наук о Земле, 2001, т.3, N1, c.1-35.

Беляцкий Б.В., Тихомирова М., Савва Е.В. Изотопное датирование геологических процессов: новые методы и результаты. 2000 г., Москва, с. 34-36.

Bea, F., Arzamastsev, A., Montero, P., Arzamastseva, L. Contrib. Mineral. & Petrol., 2001, 140: 554-566.

O'Brien H., Ramo T., Gehor S. Carbonatite-kimberlite-alkaline rock field trip to southern and central Finland. June 2-4, 2004.

Беляцкий Б.В., Никитина Л.П., Савва Е.В., Левский Л.К. Изотопные характеристики лампроитовых даек восточной части Балтийского щита. Геохимия, 1997, ╧6, с.658-662.

Belyatsky B.V., Savva E.V., Tikhomirowa M. Peculiarities of zircons from carbonatites massifs and its application to the age determination. Cathodoluminescence in Geoscences, CL2001, Freiberg, Germany, 2001, Abstracts, p.15.

Tichomirowa M., Belyatsky B.V., Grosche G., Savva E.V., Götze. The mineral isotope composition of Precambrian carbonatite complexes from the Karelian-Kola region √ implication for their genesis and mantle composition. Chemical Geology, 2005 (submitted).

Belyatsky B.V., Savva E.V., Krymsky R.Sh. Age determination of the Tiksheozero alkaline-ultramafic massif (N.Karelia): U-Pb isotope system of baddeleyite from the carbonatites. 32^nd Int.Geol.Congr., 2004, Abs.Vol. pt.1, abs.106-31, p.514.