Изотопно-геохимическая гетерогенность литосферы северо-восточной части Балтийского щита

Балашов Ю.А.

ГИ КНЦ РАН

В пределах центральной части Кольского полуострова сосредоточена серия щелочных комплексов разного возраста: позднеархейская формация щелочных гранитов, монцонитоидов и лампрофиров и сопряженных с ними габбро-анортозитовых массивов;  раннепротерозойские трахитовые вулканиты и интрузии Гремяха-Вырмес и Соустова;   

громадная палеозойская (~ 410 √361 млн лет) провинция агпаитовых массивов Хибин и Ловозера и многочисленных щелочных-ультраосновных интрузий с карбонатитами, а также щелочных островных трубок взрыва Кандалакшского залива и кимберлитов  Терского берега с мафическими ксенолитами. Все щелочные серии рассматриваются как производные разноглубинного плюмового типа магматизма. Наряду с щелочными породами на территории полуострова и прилегающих зон Финляндии и Норвегии широко распространены рифтогенные интрузивные расслоенные базит-гипербазитовые массивы и вулканогенные комплексы, часть из которых относится к плюмовым образованиям или к зеленокаменным поясам. Наконец, следует упомянуть также широкую сеть базитовых даек разной щелочности. Все вместе перечисленные типы пород несут информацию об особенностях строения и состава подстилающей мантийной литосферы, гетерогенность которой можно видеть на примере Sm-Nd изотопной системы (рис.1). Вполне очевидно,

Рис.1.  Гетерогенность литосферы северо-восточной части Балтийского щита. Крупными ромбами показаны щелочные и субщелочные комплексы; крупные квадраты √ мантийные ксенолиты;  мелкие ромбы - расслоенные интрузии, андезитовые и базитовые вулканиты и дайки (по публикациям разных авторов в 1990-2004 гг).

что архейский этап характеризуется незначительной гетерогенностью: εNd(T) варьирует от 0 до +3, тогда как в раннем протерозое фиксируется различный диапазон изменений εNd(T):  1) максимальные разброс (от √2.6 до +17.9) отмечается для ксенолитов из щелочных пород, что отражает геохимическую неоднородность от гранулитов нижней

коры до уровня шпинелевых гарцбургитов верхней мантии; 2) все остальные интрузивные и вулканогенные разности характеризуются диапазоном от √4.2 до +4.9. При этом переход от ранних (2505-2441 млн лет) рифтогенных плюмовых расслоенных интрузий к островодужным (?) андезитобазальтам (2320 млн лет) нижнего горизонта Печенги сопровождается увеличением степени контаминации коровым материалом, хотя и внутри расслоенных интрузий, судя по новым детальным исследования Мончегорского рудного района (Смолькин и др., 2004), фиксируется отчетливая гетерогенность от √0.16 до √2.75.

Щелочные комплексы имеют промежуточные значения εNd(T) относительно других мантийных серий и характеризуются небольшими вариациями εNd(T). Однако, эта картина существенно изменяется в палеозое, когда формировался наиболее крупный комплекс щелочных пород, гетерогенность которого (от √1 до +8.6) перекрывает масштабы изменения εNd(T), наблюдавшиеся для более ранних серий щелочных пород и других типов мантийного магматизма. Это указывает на факт плавления значительной по мощности и ареалу нижней части литосферы Кольского полуострова (Арзамацев и др. 2002), гетерогенность которой была сформирована на предыдущих этапах мантийного магматизма, включая субдукционный привнос корового материала и мобилизацию редких элементов в ходе неоднократного мантийного метасоматоза. Вместе с тем этот девонский плюм несет признаки захвата вещества верхней резко деплетированной зоны литосферы - высокие положительные значения εNd(T), тождественные с MORB-источниками, а также привноса флюидов из нижней мантии - имеет резко повышенное отношение ³He/⁴He (Tolstikhin et al, 2002). Подчеркнем, что первые серьезные признаки гетерогенности источников этого Кольского плюма были обнаружены еще 10 лет назад при Rb-Sr изотопных исследованиях генезиса отдельных массивов (Kramm et al, 1993), в которых отмечались вариации начального изотопного отношения ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr  от 0.7028 до 0.7042.  Для сравнения на рис.1 показаны вариации значений εNd(T) в кимберлитах прилегающей зоны Архангельской провинции, имеющей возраст около 360-370 млн лет (Богатиков и др.,  2001). Хотя абсолютные величины εNd(T) в кимберлитах существенно смещены в сторону коровых значений, диапазон вариаций сопоставим с наблюдаемым в агпаитовых и щелочных ультрабазитовых и карбонатитовых массивах Кольского полуосторова, что подчеркивает типичность унаследования гетерогенности верхней мании при генерации крупных плюмовых типов магм для различных территорий.

Литература

      Арзамасцев А.А., Беа Ф., Беляцкий Б.В., Глазнев В.Н., Арзамасцева Л.В., Травин А.В.. Монтеро П. Палеозойские процессы плюм-литосферного взаимодействия в северо-восточной части Балтийского щита: длительность, объемы, условия магмогенерации  // Геология и полезные ископаемые Кольского полуострова. 2002. Т.2. С. 104-145.

     Богатиков О.А., Кононова В.А., Первов В.А., Журавлев Д.З. Источники, геодинамическая обстановка образования и перспективы алмазоносности кимберлитов северной окраины Русской платформы: Sr-Nd изотопия и ICP-MS геохимия // Петрология. 2001. Т. 9. ╧.3.С. 227-241.

    Kramm U., Kogarko L.N., Kononova V.A., Vartiainen H. The Kola Alkaline Province of the CIS and Finland: Precise Rb-Sr ages define 380-360 Ma age range for all magmatism // Lithos. 1993. V.30. P. 33-44.

   Смолькин В.Ф., Федотов Ж.А., Нерадовский Ю.Н., Баянова Т.Б. и др. Расслоенные интрузии Мончегорского рудного района: петрология, орудинение, изотопия, глубинное строение. Апатиты.2004. Ч.2. С. 176 С.

    Толстихин И.Н. Изотопы гелия в природе // Геология и полезные ископаемые Кольского полуострова. 2002. Т.3. С. 28-50.