ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКОЕ ЛАВОВОЕ
ПЛАТО КОМАТИИТОВЫХ БАЗАЛЬТОВ
ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ФенноскандиИ И МОДЕЛЬ ЕГО
ФОРМИРОВАНИЯ
Куликов В.С. *,
Бычкова Я.В**., Куликова В.В. ***,
Е.В.Коптев-Дворников**
* Карельский научный
центр РАН
**
МГУ им. М.В. Ломоносова
*** Институт
геологии Карельского НЦ РАН
Линейный палеорифт Ветреный Пояс, породы которого образуют одноименный кряж, представляет собой крупный фрагмент палеопротерозойской рифтогенной системы Евроамерики (более 2000 км) на территории Фенноскандинавского щита длиной более 250 км и площадью не менее 5 тыс. кв. км и представлен преимущественно лавовыми плато коматиитовых базальтов мощностью в несколько километров, а также многочисленными мафит-ультрамафитовыми интрузивами в пределах и на плечах палеорифта. Весь комплекс эффузивных и интрузивных магматитов принадлежит к единой петрохимической коматиитовой серии (Петрохимические серии.., 2001) одного возраста (Puchtel et al., 1997).
Выявленные участки слабо измененных пород с хорошо
сохранившимися первичными минералами: оливином, клинопироксеном, плагиоклазом
и др., а также со стекловатым мезостазисом позволили использовать их для
разработки моделей дифференциации расплавов коматиитовых базальтов. Поскольку
такая свежесть коматиитовых базальтов не известна в других классических
разрезах палеопротерозоя Земли, рассматриваемый район приобретает особое
значение при изучении эффузивов ультраосновного состава.
В соответствии с принятой авторами химической классификацией
пород коматиитовой серии (Коматииты..., 1988), вулканиты Синегорья относятся
к двум видам √ ВКБ и НКБ. Они содержат разное количество неоднородной
стекловатой фазы (от 10 до 90%) и, соответственно, переменное √
кристаллической фазы. Поэтому количественно-минеральный состав пород часто не
коррелируется с химическим.
Высокомагнезиальные коматиитовые базальты (ВКБ) составляют около 45% сводного разреза и имеют массивную или подушечную текстуру, порфировую или гломеропорфировую структуру с изометричным оливином и микроспинифексной структурой основной массы Микроспинифекс может быть оливиновым, оливин - пироксеновым и пироксеновым. Оливин - главный породообразующий минерал, содержание которого варьирует от 15 до 35%, представлен тремя генерациями. 1-я генерация оливина встречается редко (покров 4 на участке Мяндуха), она представлена единичными кристаллами размером более 1 мм. Аналогичный оливин в районе г. Большая Левгора содержит 86-87% форстеритового компонента (Пухтель и др., 1997). 2-я генерация оливина наиболее распространенная, представлена вкрапленниками гексагональной или ромбической формы размером до 0,5 мм с бесцветной окраской. Зерна в различной степени, а часто полностью, замещены вторичными минералами (иддингсит, хризотил, тремолит, тальк, хлорит, магнетит и др.). По данным микрозондового анализа у оливина отмечается зональность с содержанием Fo 81..3 в центре зерен и Fo 72.1 - на периферии. 3-я генерация оливина представлена пластинчатыми формами в микроспинифексе, в свежем виде не наблюдается и полностью замещена агрегатом вторичных минералов. Клинопироксен играет второстепенную роль в вулканитах, его содержание не превышает 20%. Он представлен скелетными формами длиной до 2 мм при толщине до 0,05 мм. Как правило, вместе с оливином-3 он образует структуру микроспинифекс. Плагиоклаз появляется только в хорошо раскристаллизованных разновидностях вулканитов в виде тонких лейст в стекловатой массе. Рудные минералы (до 1%) представлены хромшпинелидом, магнетитом и сульфидами.
Низкомагнезиальные коматиитовые базальты (НКБ) по структуре и минеральному составу делятся на три разновидности: оливиновые, пироксеновые и плагиопироксеновые. Оливиновые НКБ установлены на всех участках. Они по минеральному составу и структуре близки к ВКБ, но содержат меньше вкрапленников оливина (рис. 6в, 6г) по сравнению с последними. В породах, содержащих более 70% стекловатого мезостазиса, иногда наблюдается флюидальная структура (чередование темных и светлых полосок толщиной в сотые доли мм). Пироксеновые НКБ выявлены на участках Важозеро (дифференцированный покров 30) и Чароса (покровы 55, 56). Главные минералы в них: клинопироксен, иногда пижонит, изредка плагиоклаз. Текстура пород массивная, иногда вариолитовая, структура √ пироксеновый спинифекс. Рудные минералы (до 1%): хромшпинелид, сульфиды. Плагиопироксеновые НКБ встречены на участке Мяндуха. Они слагают или покровы малой мощности (поток 2), или линзы в средней части покровов (поток 7). Порода состоит из практически равного количества клинопироксена (En45.8-47Fs13.2-17.4Wo36.8-39.8) и плагиоклаза (An57.4√62.3), а также мезостазиса (5-10%). Иногда отмечаются редкие псевдоморфозы вторичных минералов по оливину. Структура породы микродолеритовая. Рудные минералы (до 3%): титаномагнетит, хромшпинелид, пирротин, халькопирит, пирит.
Оценки условий формирования конкретных вулканических серий выполнены путем численного моделирования их эволюции с использованием программы КОМАГМАТ (Арискин и др., 1986 и др.). Поскольку эволюция магматического очага могла проходить в широком диапазоне режимов - от равновесного до фракционного, то были рассчитаны варианты равновесной и фракционной кристаллизации для давлений 1 бар, 2, 4, 6 и 8 кбар. Независимо от давления в обоих случаях первым на ликвидусе появляется оливин. Следующим при низких давлениях (от 1 бар до ~3 кбар) кристаллизуется плагиоклаз и практически одновременно √ клинопироксен. При повышении давления поля кристаллизации плагиоклаза и клинопироксена меняются местами (вторым после оливина появляется пироксен), и температура кристаллизации клинопироксена приближается к температуре кристаллизиции оливина. Учитывая, что в рассматриваемых нами породах вторым кристаллизующимся минералом является клинопироксен, мы можем сузить диапазон давлений, ограничив его снизу значением ~3 кбар.
Формирование коматиитовой серии моделировалось при количестве вкрапленников не более 5% (что подтверждается петрографическими наблюдениями). При всех давлениях (P = 1 бар, 2, 4, 6, 8 и 10 кбар) модельные графики удовлетворительно воспроизводят вариации петрогенных компонентов, однако наилучшим образом модель описывает природные составы при давлении 8 кбар.