Автор: Нестерова Наталья Сергеевна
Название работы: Геодинамическая интерпретация U-Pb возрастов сфенов из архейских пород Карельского кратона и Беломорского подвижного пояса Фенноскандинавского щита
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.01 - общая и региональная геология
Классификационный индекс:
Ведущая организация: Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН)
Руководитель:
доктор геолого-минералогических наук Слабунов Александр Иванович ;
Оппонент:
профессор доктор геолого-минералогических наук Божко Николай Андреевич;
доктор геолого-минералогических наук Щипанский Андрей Анатольевич ;
Место защиты: ауд. 415, геологический факультет МГУ
Дата защиты: 2011-11-25 14:30
Издательство: Москва
Количество страниц: 135
Язык: русский
Содержание работы:
Введение.
Глава 1. Геологический обзор восточной части Фенноскандинавского щита.
Глава 2. Сфен и его U-Pb система.
Глава 3. U-Pb возраст сфена и тектоническое районирование восточной части Фенноскандинавского щита: синтез данных.
Заключение.
Список работ, опубликованных по теме диссертации.
|
Реферат:
Актуальность темы
Привлечение U-Pb, Ar-Ar, Sm-Nd и других методов изотопной геохронологии для решения геологических задач сыграло огромную роль в выделении главных стадий развития земной коры.
Каждый из этих методов имеет свои граничные условия по многим параметрам. Благодаря высокой температуре закрытия изотопной системы циркона и устойчивости к внешним воздействиям,
по результатам его U-Pb изотопного датирования можно определять возраст магматических и метаморфических процессов, что послужило в свое время революционным толчком для палеогеодинамических
построений, особенно в докембрии. Использование новых минералов-геохронометров при изучении докембрийских, в частности полиметаморфических, комплексов позволяет существенно
улучшить понимание процессов эволюции Земли на ранних стадиях ее существования, повысить качество геологических моделей, в том числе тектонических карт, что, однако, требует
понимания связи возраста датируемого минерала и геологических процессов, в ходе которых он формировался. Одним из важных и перспективных минералов-геохронометров является
сфен (титанит). По результатам экспериментов температура закрытия его изотопной U-Pb системы составляет около 600700 oС, что меньше температуры закрытия изотопной системы
циркона.
Возможность использования изотопного U-Pb возраста сфена в качестве индикатора границы между крупными докембрийскими структурами с принципиально разным стилем реализации поздних
тектонических процессов была показана на примере Карельского кратона и Беломорского подвижного пояса Фенноскандинавского щита (Бибикова и др., 1999; Bibikova et al., 2001).
В представленной работе, которая является логическим продолжением этих исследований, показано, что возраст сфена может быть полезен не только для оценки положения границ между
тектоническими структурами разного порядка, но и для интерпретации природы этих границ. Синтез геохронологических и геологических данных позволяет тестировать и совершенствовать
геодинамические модели формирования земной коры региона.
Цели и задачи исследования
Основной целью исследования являлось обоснование возможности применения U-Pb возрастов сфенов при тектоническом районировании территории и тестировании геодинамических моделей
на примере Карельского кратона и Беломорского подвижного пояса Фенноскандинавского щита.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
геохронологическое изучение сфенов из архейских пород различных террейнов Карельского кратона и Беломорского подвижного пояса Фенноскандинавского щита;
создание базы данных U-Pb возрастов сфенов восточной части Фенноскандинавского щита;
анализ пространственного расположения возрастов сфенов и сопоставление этих данных с существующими схемами тектонического районирования региона;
сопоставление возрастов сфенов и цирконов из архейских пород Карельского кратона и Беломорского подвижного пояса;
тестирование существующих геодинамических моделей на основе анализа вариаций возрастов сфенов из пород Карельского кратона и Беломорского подвижного пояса Фенноскандинавского
щита.
Фактический материал
Каменный материал собран автором в ходе полевых работ лаборатории петрологии и тектоники ИГ КарНЦ РАН в период 20032010 гг., а также предоставлен коллегами по его просьбе.
В процессе работы над диссертацией получено 25 новых U-Pb датировок сфена, изотопный состав измерен на многоколлекторном твердофазном масс-спектрометре ТРИТОН (ГЕОХИ РАН,
Москва). Составлена база данных U-Pb возрастов сфенов восточной части Фенноскандинавского щита (более 100 датировок). Изучены химические составы сфенов (168) и включений в
них (81) на микрозонде TESCAN (ИГ КарНЦ РАН, Петрозаводск).
Научная новизна
Впервые проведена систематизация U-Pb возрастов сфенов из архейских пород главных структур восточной части Фенноскандинавского щита. Получены новые данные об изотопном U-Pb
возрасте сфенов Карельского кратона и Беломорского подвижного пояса (всего 25 определений). Показана возможность использования U-Pb возраста этого минерала в качестве индикатора
границы не только между Беломорским подвижным поясом и Карельским кратоном, но и между террейнами в пределах последнего. Продемонстрирована возможность применения U-Pb геохронологии
сфена в качестве дополнительного критерия при тектоническом районировании докембрийских областей и тестирования существующих геодинамических моделей их развития.
Защищаемые положения
1. В пределах восточной части Фенноскандинавского щита наблюдаются закономерные вариации U-Pb возраста сфенов: в Карельском кратоне сфены преимущественно имеют архейский возраст
(2.502.87 млрд. лет), а в пределах Беломорского подвижного пояса палеопротерозойский (1.741.94 млрд. лет), при наличии редких исключений. Резкое изменение изотопного U-Pb
возраста сфена является одним из проявлений границы между неоархейским Карельским кратоном и Беломорским подвижным поясом.
2. Изотопный U-Pb возраст сфена может быть использован для тектонического районирования Карельского кратона, так как наиболее древние сфены (древнее 2.8 млрд. лет) установлены
только в пределах Водлозерского террейна, в то время как сфены из пород других террейнов кратона имеют возраст 2.502.75 млрд. лет.
3. В Карельском кратоне возраст сфена фиксирует преимущественно стадии кратонизации земной коры (2.62.7 и 2.8 млрд. лет), а в пределах Беломорского подвижного пояса отражает
время (1.81.9 млрд. лет) вывода тектонических пластин со среднекоровых глубин в приповерхностную область в ходе коллизионной стадии развития Лапландско-Кольского орогена.
Практическая значимость работы
Данные об изотопном U-Pb возрасте сфенов являются дополнительным критерием при тектоническом районировании и составлении тектонических карт, что в свою очередь может быть
использовано для обоснования металлогенических провинций.
Апробация результатов исследования
Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались на 57-й, 58-й и 59-й научных студенческих конференциях (Петрозаводск, 2005, 2006, 2007), III и IV российских
конференциях по изотопной геохронологии (Москва, 2006, Санкт-Петербург, 2009), XIV научной студенческой школе Металлогения древних и современных океанов 2008. Рудоносные
комплексы и рудные фации (Миасс, 2008), XIX и XX конференциях молодых ученых, посвященных памяти члена-корреспондента АН СССР К. О. Кратца (Апатиты, 2008, Петрозаводск, 2009),
I и II международных научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов, посвященных памяти академика А. П. Карпинского (Санкт-Петербург, 2009, 2011), международной
конференции, посвященной памяти В. Е. Хаина Современное состояние наук о Земле (Москва, 2011), 63-й научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых посвященной
50-летию Института геологии Карельского научного центра РАН (Петрозаводск, 2011), Всероссийской конференции, посвященной 50-летию Института геологии Карельского научного центра
РАН (Петрозаводск, 2011), научном семинаре ИГ КарНЦ РАН (Петрозаводск, 2011).
По теме диссертации опубликовано или находится в печати 16 работ, из них 1 статья в сборнике и 3 в рецензируемых журналах.
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка работ опубликованных по теме диссертации и списка литературы. Объем работы 135 страниц, 25 рисунков, 3 таблицы.
Список литературы содержит 150 наименований.
Во введении определена актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования.
В первой главе дан обзор геологического строения Фенноскандинавского щита, более подробно рассмотрены Карельский кратон и Беломорский подвижный пояс, а также некоторые опорные
участки.
Во второй главе приводятся сведения о сфене: свойства, кристаллография, изоморфизм, температура закрытия его изотопной U-Pb системы, возможная геодинамическая интерпретация
возрастов данного минерала. Изложены методики по подготовке сфена к датированию и по определению возраста. Представлены новые данные об изотопном возрасте 25 проб сфенов из
пород Беломорского подвижного пояса и Карельского кратона.
Третья глава посвящена анализу имеющихся материалов. Приведена база данных U-Pb датировок сфенов восточной части Фенноскандинавского щита, составленная на основе личных и
литературных данных. Показана возможность применения U-Pb геохронологии сфена для тектонического районирования и тестирования геодинамических моделей формирования восточной
части Фенноскандинавского щита.
Благодарности
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору А. И. Слабунову (ИГ КарНЦ РАН, Петрозаводск) за поддержку, критические
замечания и постоянную помощь на всех этапах работы. Особую признательность автор выражает доктору геолого-минералогических наук Е. В. Бибиковой (ГЕОХИ РАН, Москва) за консультации
по геохронологии и обсуждение проблемы, без участия которой настоящее исследование было бы невозможно. Автор признательна Т. И. Кирнозовой и М. М. Фугзан (ГЕОХИ РАН, Москва),
под руководством и при участии которых были получены геохронологические результаты данной работы. Автор благодарна доктору геолого-минералогических наук О. И. Володичеву,
кандидатам геолого-минералогических наук А. В. Степановой, Н. Е. Король, О. С. Сибелеву и всему коллективу лаборатории петрологии и тектоники ИГ КарНЦ РАН, а также докторам
геолого-минералогических наук профессору В. В. Щипцову и С. А. Светову за ценные советы и внимание к работе. Автор благодарит докторов геолого-минералогических наук А. И.
Слабунова, О. И. Володичева, В. В. Щипцова, кандидатов геолого-минералогических наук О. С Сибелева, Л. В. Кулешевич, В. А. Костина (ИГ КарНЦ РАН, Петрозаводск), доктора геолого-минералогических
наук А. В. Самсонова (ИГЕМ РАН, Москва), кандидата геолого-минералогических наук Н. В. Гусеву (ИГГД РАН, Санкт-Петербург) за любезно предоставленные образцы сфенов, что позволило
автору расширить коллекцию для проведения исследований.
|
Библиография:
1. Кушкова (Нестерова) Н. С. Коржинская зона меланжа в Керетском зеленокаменном поясе: геология, метаморфизм, U-Pb-возраст сфена // Научно-исследовательская работа студентов. Материалы 58-й научной студенческой конференции. Петрозаводск: ПетрГУ, 2006. С. 199200. 2. Сибелев О. С., Кушкова (Нестерова) Н. С., Анисимов П. Н. Тектонометаморфиты зон меланжа Беломорского подвижного пояса (на примере структуры р-на оз. Коржино) // Геология и полезные ископаемые Карелии. Вып. 9. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2006. С. 2336. 3. Фузган М. М., Кирнозова Т. И., Слабунов А. И., Бибикова Е. В., Кушкова (Нестерова) Н. С. Граница Беломорский подвижный пояс Карельский кратон: данные U-Pb изотопного исследования сфенов южного Беломорья // Изотопное датирование процессов рудообразования, магматизма, осадконакопления и метаморфизма. Материалы конференции. М.: ГЕОС, 2006. С. 371373. 4. Нестерова Н. С. Сфены Беломорской и Карельской провинций Фенноскандинавского щита: вариации состава и изотопный возраст // Геология и геоэкология исследования молодых. Материалы XIX российской конференции молодых ученых, посвященной памяти члена-корреспондента АН СССР проф. К. О. Кратца. Апатиты: КНЦ РАН, 2008. С. 4750. 5. Нестерова Н. С. Сфены Беломорской и Карельской провинций Фенноскандинавского щита: состав и изотопный возраст (предварительные результаты) // Металлогения древних и современных океанов 2008. Рудоносные комплексы и рудные фации. Материалы XIV студенческой школы. Миасс: ИМин УрО РАН, 2008. С. 292295. 6. Нестерова Н. С. Районирование восточной части Фенноскандинавского щита с использованием изотопного U-Pb возраста сфена // Геология, полезные ископаемые и геоэкология Северо-Запада России. Материалы XX российской конференции молодых ученых, посвященной памяти. К. О. Кратца. Петрозаводск: КарНЦ РАН. 2009, С. 103105. 7. Нестерова Н. С., Фугзан М. М., Кирнозова Т. И. Изотопный U-Pb возраст и состав сфенов Беломорской и Карельской провинций Фенноскандинавского щита // I Международная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов, посвященная памяти академика А. П. Карпинского. Тезисы докладов. СПб: ВСЕГЕИ, 2009. С. 512515. 8. Нестерова Н. С., Фугзан М. М., Кирнозова Т. И. U-Pb возраст сфенов Фенноскандинавского щита: новые данные // Изотопные системы и время геологических процессов. Материалы IV российской конференции по изотопной геохронологии. Т. 2. СПб: ИП Каталкина, 2009. С. 4952. 9. Nesterova N. S., Kirnozova Т. I., Fugzan М. М. U-Pb age of sphenes (titanites) from neoarchaean sanukitoids of the Karelian craton // Geochemistry of magmatic rocks 2010. Abstracts of XXVII International conference School "Geochemistry of Alkaline rocks". Moscow-Koktebel, 2010. P. 129130. 10. Нестерова Н. С., Фугзан М. М., Кирнозова Т. И. U-Pb возраст сфена Центрально-Карельского и Водлозерского террейнов Карельского кратона // Актуальные проблемы геологии докембрия, геофизики и геоэкологии. Материалы XXI молодежной научной конференции, посвященной памяти К. О. Кратца. СПб, 2010. С. 5962. 11. Нестерова Н. С. Тестирование геодинамических моделей раннего докембрия восточной части Фенноскандинавского щита с использование U-Pb геохронологии сфена // Современное состояние наук о Земле. Материалы международной конференции, посвященной памяти В. Е. Хаина. М.: Геологический факультет Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, 2011. С. 22322235. 12. Нестерова Н. С. Геодинамическая интерпретация U-Pb возрастов сфенов Карельского кратона и Беломорского подвижного пояса Фенноскандинавского щита // Материалы II Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов памяти академика А. П. Карпинского. Изотопно-геохимические и геохронологические методы. СПб, 2011. С. 4246. 13. Слабунов А. И., Хёлтта П., Шаров Н. В., Нестерова Н. С. 4-D модель формирования земной коры Фенноскандинавского щита в архее как синтез современных геологических данных // Геология Карелии от архея до наших дней. Материалы докладов Всероссийской конференции, посвященной 50-летию Института геологии Карельского научного центра РАН. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2011. С. 1321. 14. Нестерова Н. С. Геологическая интерпретация U-Pb возрастов титанитов (сфенов) восточной части Фенноскандинавского щита // Вестник Института геологии Коми НЦ РАН. 2011. 6. С. 611. 15. Нестерова Н. С., Кирнозова Т. И, Фугзан М. М.. U-Pb возрасты сфенов из пород Карельского кратона и Беломорского подвижного пояса Фенноскандинавского щита (новые данные) // Геохимия. 2011. 12. С. 18. 16. Нестерова Н. С. Районирование восточной части Фенноскандинавского щита с использованием U-Pb возрастов сфенов (титанитов) // Региональная геология и металлогения. 2011. 48.
|
|
