Реконструкция характеристик исходного расплава многофазной клинопироксенит-габбронорит-диоритовой интрузии Кааламо (Северное Приладожье, Южная Карелия)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Палеопротерозойский раннеорогенный массив Кааламо расположен в юго-восточной части Раахе-Ладожской зоны – зоны стыка архейского Карельского кратона и протерозойского Свекофеннского орогена. Массив трехфазный, 1-я фаза представлена перидотитами, оливиновыми клинопироксенитами, габбро; 2-я фаза – габброноритами; 3-я фаза – диоритами, тоналитами и плагиогранитами. Для метаперидотитов, метапироксенитов и габброидов Кааламского комплекса представлены новые данные по петрохимии, геохимии и составам породообразующих минералов. Эти данные использованы в программе COMAGMAT–3.75 для термодинамических расчетов траекторий равновесной кристаллизации представительных пород и средних составов первой и второй фаз внедрения. Результаты расчетов обработаны по методу геохимической термометрии, что позволило получить оценку температуры (~1220 °С) и вероятного состава исходного высокомагнезиального расплава (~9.5 мас. % MgO, оливин с 84 мол. % форстерита). Сравнение этого примитивного расплава с модельными составами дифференциатов и петрогеохимическими характеристиками подтверждает образование пород первой и второй фаз внедрения из единого источника, что согласуется со схожим распределением РЗЭ в этих породах, а также результатами изучения Sm–Nd изотопной системы, которые указывают на общий мантийный источник пород. При этом установлено, что расчетные порядки кристаллизации минералов хорошо согласуются с распространенностью перидотитов и оливиновых пироксенитов, указывая на равновесие примитивного расплава с клинопироксеном и ортопироксеном, находящихся в перитектических отношениях с оливином. Наиболее дифференцированные породы первой фазы внедрения характеризуются появлением котектического плагиоклаза, содержащего около 80 мол. % анортита. Породы второй фазы внедрения представляют более дифференцированный материал, отвечающий габброноритовой ассоциации кумулусных фаз без оливина, но с появлением титаномагнетита на поздних стадиях кристаллизации. Сравнение модельных и реальных составов минералов указывает на систематическое смещение наблюдаемых составов оливина и пироксенов в железистую область, что является следствием взаимодействия ранних минералов кумулуса с остаточным интеркумулюсным расплавом. Изученные породы по возрасту и петрохимическим особенностям сходны с интрузиями никеленосного пояса Финляндии, что открывает перспективы для корреляций магматических событий в межрегиональном масштабе.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Р. Л. Анисимов

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: romjulleoanis@mail.ru
Россия, наб. Макарова, 2, Санкт-Петербург

Ш. К. Балтыбаев

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН; Санкт-Петербургский государственный университет ‒ Институт наук о Земле

Email: romjulleoanis@mail.ru
Россия, наб. Макарова, 2, Санкт-Петербург; Университетская наб., 7, Санкт-Петербург

А. А. Арискин

Геологический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

Email: romjulleoanis@mail.ru
Россия, Ленинские горы, 1А, ГСП-1, Москва

М. Е. Петракова

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН

Email: romjulleoanis@mail.ru
Россия, наб. Макарова, 2, Санкт-Петербург

Е. С. Богомолов

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН; Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского,

Email: romjulleoanis@mail.ru
Россия, наб. Макарова, 2, Санкт Петербург; Средний пр., 74, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Анисимов Р.Л.; Петракова М.Е.; Балтыбаев Ш.К. (2023) Раннепротерозойские габброидные массивы Кааламо и Велимяки в Северном Приладожье: термодинамическое моделирование кристаллизации и тренды эволюции пород. Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 68(2); 265–292.
  2. Анисимов Р.Л.; Петракова М.Е.; Балтыбаев Ш.К.; Галанкина О.Л. (2024) Магматические и метаморфические минералы в метагабброидах Северного Приладожья: критерии разделения. Записки РМО. 153(2); 3–31.
  3. Антоновская Л.И. (1946) Отчет о геолого-съемочных работах Уксунлахтинской партии в Питкярантском и Сортавальском районах КФССР в 1945 г. Петрозаводск: ТГФ РК.
  4. Арискин А.А.; Бармина Г.С. (2000) Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм. М.: Наука; 365 с.
  5. Балтыбаев Ш.К.; Глебовицкий В.А.; Козырева И.В.; Конопелько Д.Л.; Левченков О.А.; Седова И.С.; Шульдинер В.И. (2000) Геология и петрология свекофеннид Приладожья (Под ред. Глебовицкого В.А.). СПб: Изд-во СПбГУ; 200 c.
  6. Балтыбаев Ш.К.; Левченков О.А.; Бережная Н.Г. Левский Л.К.; Макеев А.Ф.; Яковлева С.З. (2004) Время и длительность свекофеннской плутоно-метаморфической активности на юго-востоке Балтийского щита (Приладожье). Петрология. 12(4); 373–392.
  7. Бармина Г.С.; Арискин А.А.; Коптев-Дворников Е.В.; Френкель М.Я. (1988) Опыт оценки первичных составов кумулятивных минералов в дифференцированных траппах. Геохимия. (8); 1108–1118.
  8. Богачев В.А.; Иваников В.В.; Филиппов Н.Б. (1999а) Отчет по теме: “Выделение петролого-геохимических эталонов магматических комплексов как индикаторов палеогеодинамических обстановок в Ладожской структурной зоне для геодинамического анализа при ГДП-200”. СПб: фонды СЗРГЦ.
  9. Богачев В.А.; Иваников В.В.; Козырева И.В.; Конопелько Д.Л.; Левченков О.А.; Шульдинер В.И. (1999б) U–Pb цирконовое датирование синорогенных габбро-диоритовых и гранитоидных интрузий Северного Приладожья. Вестник СПбГУ. Сер. 7. (3); 23–33.
  10. Богомолов Е.С.; Гусева В.Ф.; Турченко С.И. (2002) Мантийное происхождение мафитовой расслоенной интрузии Панских Тундр: изотопные Sm–Nd и Rb–Sr свидетельства. Геохимия. (9); 946–951.
  11. Bogomolov E.S.; Guseva V.F.; Turchenko S.I. (2002) Mantle origin of the Pana Tundra layered mafic intrusion: Evidence from Sm–Nd and Rb–Sr data. Geochem. Int. 40(9); 855–859.
  12. Великославинский Д.А. (1972) Сравнительная характеристика регионального метаморфизма умеренных и низких давлений. Л.: Наука; 190 с.
  13. Глебовицкий В.А.; Балтыбаев Ш.К.; Левченков О.А.; Бережная Н.Г. Левский Л.К. (2001) Главная стадия плутоно-метаморфической активности в Приладожье: результаты определения изотопного возраста. ДАН. 377(5); 667–671.
  14. Горохов И.М.; Кузнецов А.Б.; Азимов П.Я.; Дубинина Е.О.; Васильева И.М.; Ризванова Н.Г. (2021) Sr- и C-изотопная хемостратиграфия метакарбонатных пород палеопротерозойской сортавальской серии; Фенноскандинавский щит; северное Приладожье. Стратиграфия. Геологическая корреляция. 29(2); 3–22. doi: 10.31857/S0869592X21020022
  15. Иваников В. В.; Конопелько Д. Л.; Пушкарев Ю. Д. и др. (1996) Апатитоносные калиевые ультрамафит-мафиты Приладожья – рифейские рифтогенные или раннепротерозойские посторогенные образования? Вестник СПбГУ. Сер. 7. (4); 76–81.
  16. Иващенко В.И.; Голубев А.И. (2011) Золото и платина Карелии: Формационно-генетические типы оруденения и перспективы. Петрозаводск: КарНЦ РАН; 369 с.
  17. Иващенко В.И.; Ручьев А.М.; Голубев А.И. (2016) Два типа благороднометалльной минерализации в Кааламском массиве (Карелия). ДАН. 468(2); 183–188.
  18. Иващенко В.И.; Лавров О.Б.; Кондрашова Н.И. (1998) Рудная минерализация малых интрузий Кааламского типа СЗ Приладожья. Геология и полезные ископаемые Карелии. (1); 51–57.
  19. Интрузивные базит-ультрабазитовые комплексы докембрия Карелии. Ред. К.О. Кратц. (1976) Л.: Наука; 165 c.
  20. Котов А.Б.; Саморукова Л.М. (1990) Эволюция гранитообразования в тектоно-магматических циклах раннего докембрия (по данным структурно-петрологических и термобарогеохимических исследований). Л.: Наука; 159 с.
  21. Кузнецов А.Б.; Горохов И.М.; Азимов П.Я.; Дубинина Е.О. (2021) Sr- и C-хемостратиграфический потенциал палеопротерозойских осадочных карбонатов в условиях среднетемпературного метаморфизма: мраморы Рускеалы; Карелия. Петрология. 29(2); 172–194. doi: 10.31857/S0869590321010039
  22. Лавров О.Б.; Кулешевич Л.В. (2016) Перспективы поисков платиноидов в массивах Кааламского дифференцированного комплекса (Северное Приладожье; Карелия). Отечественная геология. (3); 46–56.
  23. Ладожская протерозойская структура (геология; глубинное строение и минерагения). Ред. Н.В. Шаров. (2020) Петрозаводск: КарНЦ РАН; 435 с.
  24. Лобач-Жученко С.Б.; Чекулаев В.П.; Байкова В.С. (1974) Эпохи и типы гранитообразования в докембрии Балтийского щита. Л.: Наука; 205 с.
  25. Лю И.; Перчук А.Л.; Арискин А.А. (2019) Высокобарный метаморфизм в перидотитовом кумулате комплекса Марун-Кеу; Полярный Урал. Петрология. 27(2); 138–160.
  26. Макарова Г.В. (1967) Отчет о геолого-съемочных работах м-ба 1:50 000; проведенных Сортавальской партией в Сортавальском районе КАССР в 1964–65 гг. Петрозаводск: фонды КГЭ.
  27. Макарова Г.В. (1971) Отчет о геолого-поисковых работах на медь; никель и кобальт; проведенных Тохмайокской партией в Северном Приладожье КАССР в 1969–70 гг. Петрозаводск: фонды КГЭ.
  28. Мигматизация и гранитообразование в различных термодинамических режимах. Ред. Ф.П. Митрофанов. (1985) Л.: Наука; 310 с.
  29. Нагайцев Ю.В. (1974) Петрология метаморфических пород ладожского и беломорского комплексов. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та; 160 с.
  30. Потрубович Л.Н.; Анищенкова О.Н. (1956) Отчет Янис-ярвинской партии о геолого-поисковых и съемочных работах в Сортавальском районе КФССР в 1953–1955 гг. Петрозаводск: фонды КГЭ.
  31. Саранчина Г.М. (1949) Петрология Кааламской интрузии (юго-западная Карелия). Известия Карело-Финской научно-исследовательской базы АН СССР. (2); 57–80.
  32. Саранчина Г.М. (1972) Гранитоидный магматизм; метаморфизм и метасоматоз докембрия (на примере Приладожья и других областей). Л.: Наука; 128 с.
  33. Светов А.П.; Свириденко Л.П.; Иващенко В.И. (1990) Вулкано-плутонизм свекокарелид Балтийского щита. Петрозаводск: Изд-во КНЦ; 321 с.
  34. Седова И.С.; Саморукова Л.М.; Глебовицкий В.А.; Крылов Д.П. (2004) Геохимия гранитоидов Свекофеннского тектонометаморфического цикла Северного Приладожья. Петрология. 12(4); 394–414.
  35. Судовиков Н.Г.; Глебовицкий В.А.; Сергеев А.С. и др. (1970) Геологическое развитие глубинных зон подвижных поясов (Северное Приладожье). Л.: Наука; 227 с.
  36. Френкель М.Я.; Арискин А.А.; Бармина Г.С.; Корина М.И.; Коптев-Дворников Е.В. (1987) Геохимическая термометрия магматических пород – принципы метода и примеры применения. Геохимия. (11); 1546–1562.
  37. Шульдинер В.И.; Левченков О.А.; Яковлева С.З.; Макеев А.Ф.; Комаров А.Н.; Конопелько Д.Л.; Балтыбаев Ш.К.; Козырева И.В. (2000) Верхний карелий в стратиграфической шкале России: выбор нижней границы и региональные подразделения стратотипической области. Стратиграфия. Геологическая корреляция. 8(6); 20–33.
  38. Ariskin A.A.; Barmina G.S. (2004) COMAGMAT: Development of a magma crystallization model and its petrological applications. Geochem. Int. (42); 1–157.
  39. Ariskin A.A.; Barmina G.S.; Koptev-Dvornikov E.V.; Bychkov K.A.; Nikolaev G.S. (2023) Intrusive COMAGMAT: from simple magma differentiation models to complex algorithms simulating the structure of layered intrusions. In Advances in Geochemistry; Analytical Chemistry; and Planetary Sciences. (Eds. Kolotov V.P.; Bezaeva N.S.) Springer; Cham.; 101–119. https: //doi.org/10.1007/978-3-031-09883-3_3.
  40. Baltybaev S.K.; Vivdich E.S. (2021) Evolution of the Meyeri Thrust Zone of the Northern Ladoga Region (Republic of Karelia; Northwest Russia): PT Conditions for the Formation of Mineral Parageneses and Geodynamic Reconstructions. Geotectonics 55(4); 502–515.
  41. Barnes S.J. (1986) The effect of trapped liquid crystallization on cumulus mineral compositions in layered intrusions. Contrib. Mineral. Petrol. 93; 524–531.
  42. Boynton W.V. (1984) Cosmochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. In Rare Earth Element Geochemistry (Ed. by Henderson P.). Amsterdam: Elsevier; 63–114.
  43. DePaolo D.J. (1981) Neodymium isotopes in the Colorado Front Range and crust-mantle evolution in Proterozoic. Nature. 291; 684–196.
  44. Haсkman V. (1929) Sortavalan seudun kivilaajikartta. Geologisen toimikunnan julkaisema.
  45. Heilimo E.; Halla J.; Lauri L. S.; Rämö O.T.; Huhma H.; Kurhila M.I.; Front K. (2009) The Paleoproterozoic Nattanen-type granites in northern Finland and vicinity – a postcollisional oxidized A-type suite. Bull. Geol. Soc. Finl. 81; 7–38.
  46. Huhma H. (1986) Sm–Nd; U–Pb and Pb–Pb isotopic evidence for the origin of the Early Proterozoic Svecokarelian crust in Finland. Bull. Geol. Soc. Finl. 337; 1–48.
  47. Konopelko D.; Savatenkov V.; Glebovitsky V.; Kotov A.; Serge-ev S.; Matukov D.; Kovach V.; Zagornaya N. (2005) Nd isotope variation across the Archaean-Proterozoic boundary in the North Ladoga area; Russian Karelia. Bull. Geol. Soc. Finl. 127; 113–120.
  48. Ludwig K.R. (2003) Isoplot 3.70. A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronology Center Spec. Ver. 3.0
  49. Ludwig K.R. (1999) User’s Manual for Isoplot/Ex. Vers. 2.05. Berkeley: Berkeley Geochontrol. Center. Spec. Publ. (1a); 48 p.
  50. Whitney D.L.; Evans B.W. (2010) Abbreviations for names of rock-forming minerals. Amer. Mineral. 95; 185–187.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема строения массива Кааламо по (Лавров; Кулешевич; 2016) с изменениями. 1 – 1-я фаза внедрения (верлиты; оливиновые клинопироксениты; плагиопироксениты и меланократовые габбро); 2 – 2-я фаза (габбронориты; габбро; меланодиориты); 3 – 3-я фаза (диориты; кварцевые диориты; гранодиориты; тоналиты; плагиограниты); 4 – протерозойские граниты; 5 – архейские гранито-гнейсы Кирьявалахтинского купола; 6 – метавулканиты сортавальской серии; 7 – гнейсы и сланцы ладожской серии; 8 – разрывные нарушения: а – достоверные; б – предполагаемые. На врезке (слева): схема основных тектонических блоков региона; на которой указано положение массива Кааламо.

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Фотографии шлифов основных типов пород 1-й и 2-й фазы внедрения массива Кааламо. Изображения (а–е) – 1-я фаза внедрения; (ж; з) – 2-я фаза. (а; б) – метаперидотит (образец К-079-307); (в; г) – оливиновый метаклинопироксенит (Б-22-555); (д; е) – анортитовое метагаббро (Б-19-К324); (ж; з) – метагаббронорит (Б-19-К325). Изображения сделаны без анализатора (а; в; д; ж); с анализатором (б; г; е; з). Здесь и далее аббревиатуры минералов приведены по (Whitney; Evans; 2010).

Скачать (14MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Диаграммы MgO-оксид и MgO-нормативный минерал (CIPW) для Кааламского комплекса с выделением составов пород трех фаз внедрения.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектры РЗЭ для пород Кааламского комплекса. 1 – породы 1-й фазы внедрения; 2 – породы 2-й фазы; 3 – породы 3-й фазы. Нормирование произведено по составу хондрита (Boynton; 1984).

Скачать (960KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Траектории равновесной кристаллизации для 36 составов пород массива Кааламо (табл. 1). Зеленым цветом показаны траектории кристаллизации пород 1-й фазы внедрения; синим – 2-й фазы.

Скачать (2MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Порядок равновесной кристаллизации минералов из виртуальных расплавов; отвечающих средним составам 1-й и 2-й фаз внедрения массива Кааламо (табл. 3).

Скачать (814KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Составы кристаллизующихся оливинов. Черным залитым кругом отмечен состав наиболее магнезиального оливина; наблюдаемого в породах Кааламского комплекса. Температура его кристаллизации отвечает температуре исходного расплава массива Кааламо.

Скачать (298KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Траектории равновесной кристаллизации для усредненных составов пород массива Кааламо (табл. 1). 1 – Среднее 1–1; 2 – Среднее 1–2; 3 – Среднее 2–1; 4 – Среднее 2–2. Черным залитым кругом отмечен состав исходного расплава массива Кааламо; незалитыми – составы производных расплавов 1-й и 2-й фазы внедрения.

Скачать (1MB)
Метаданные
10. Рис. 9. Тренды равновесной и фракционной кристаллизации исходного расплава массива Кааламо (табл. 3). Красной штриховой линией показана траектория равновесной кристаллизации; черной сплошной – фракционной. Черным залитым кругом отмечен состав исходного расплава массива Кааламо; незалитыми – составы производных расплавов 1-й и 2-й фазы внедрения.

Скачать (1MB)
Метаданные
11. Рис. 10. Порядок и пропорции кристаллизующихся минералов при (а) – равновесной; (б) – фракционной кристаллизации.

Скачать (1MB)
Метаданные
12. Рис. 11. Диаграмма εNd(t) (возраст) для пород массива Кааламо. Линия DM по (DePaolo; 1981); области; показывающие эволюцию изотопного состава Nd протерозойской и архейской коры; даны по (Huhma; 1986; Heilimo et al.; 2009).

Скачать (867KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025