Отправить статью по E-mail Метаморфические минеральные реакции и парагенезисы в породах Мейерской тектонической зоны (Юго-Восток Фенноскандинавского щита)
- Авторы: Вивдич Э.С.1,2, Балтыбаев Ш.К.1,3, Галанкина О.Л.1
-
Учреждения:
- Институт геологии и геохронологии докембрия РАН
- Санкт-Петербургский горный университет
- Санкт-Петербургский государственный университет
- Выпуск: Том 32, № 2 (2024)
- Страницы: 195-217
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/0869-5903/article/view/657790
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869590324020046
- EDN: https://elibrary.ru/DCRASR
- ID: 657790
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
В Мейерской тектонической зоне изучены минеральные реакции в метаморфических породах и восстановлен Р-Т тренд развития этой шовной структуры, по которой протерозойский гранулитовый комплекс Свекофеннского пояса был надвинут на низкотемпературные породы окраины архейского Карельского кратона. Находки реликтового ставролита и других минералов в виде включений в порфиробластах граната позволили выявить Р-Т параметры прогрессивной стадии метаморфизма. По составу реликтовых минералов в порфиробластах граната получены значения температуры 500–600°С при давлении около 5 кбар. Пиковые условия метаморфизма в Мейерской тектонической зоне составляют >700°С и ~7 кбар. Регрессивная стадия начиналась с декомпрессии при указанных выше температурах со сменой гранулитовых гиперстенсодержащих парагенезисов более низкотемпературными – амфиболсодержащими. Дальнейшее понижение Р-Т параметров метаморфизма сопровождалось активным образованием водосодержащих минералов как результата увеличения роли водного флюида в сдвиговой зоне. Тренд эволюции Р-Т параметров пород тектонической зоны направлен “по часовой стрелке” и отражает эксгумацию свекофеннского гранулитового комплекса в ходе орогенеза.
Полный текст
Об авторах
Эмилия Сергеевна Вивдич
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН; Санкт-Петербургский горный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: emily.vivdich@yandex.ru
геологоразведочный факультет
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-ПетербургШаукет Каимович Балтыбаев
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН; Санкт-Петербургский государственный университет
Email: shauket@mail.ru
Институт наук о Земле
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-ПетербургОльга Леонидовна Галанкина
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН
Email: galankinaol@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
Список литературы
- Berman R.G. Internally-consistent thermodynamic data for minerals in the system Na2O–K2O–CaO–MgO–FeO–Fe2O3–Al2O3–SiO2–TiO2–H2O–CO2 // J. Petrol. 1988. V. 29. № 2. P. 445–522. https://doi.org/10.1093/petrology/29.2.445
- Berman R.G. Thermobarometry using multiequilibrium calculations: a new technique with petrologic applications // Canad. Mineral. 1991. V. 29. № 4. P. 833–855.
- Berman R.G. WinTWQ (version 2.3): A software package for performing internally-consistent thermobarometric calculations // Geol. Surv. Canada. 2007. Open File 5462 (revised). https://doi.org/10.4095/223228
- Berman R.G., Aranovich L.Y. Optimized standard state and solution properties of minerals: 1. Model calibration for olivine, orthopyroxene, cordierite, garnet, and ilmenite in the system FeO–MgO–CaO–A12O3–TiO2–SiO2 // Contrib. Mineral. Petrol. 1996. V. 126. P. 1–24.
- Berman R.G., Aranovich L. Ya., Rancourt D.G., Mercier D.G. Reversed phase equilibrium constraints on the stability of Mg – Fe – Al biotite // Amer. Mineral. 2007. V. 92. № 1. P. 139–150. https://doi.org/10.2138/am.2007.2051
- Connolly J.A. Multivariable phase–diagrams – an algorithm based on generalized thermodynamics // Amer. J. Sci. 1990. V. 290. P. 666–718.
- Escuder Viruete J., Indares A., Arenas R. P-T paths derived from garnet growth zoning in an extensional setting: An example from the Tormes Gneiss Dome (Iberian Massif, Spain) // J. Petrol. 2000. V. 41. P. 1489–1515.
- Escuder Viruete J., Indares A., Arenas R. P-T path determinations in the Tormes Gneissic Dome, NW Iberian Massif, Spain // J. Metamorph. Geol. 1997. V. 15. P. 645–663.
- Eskola P.E. The problem of mantled gneiss domes // Geol. Soc. London Quart. J. 1949. V. 104. Pt. 4. P. 461–476.
- Holland T.J.B. Powel R. An internally-consistent thermodynamic dataset for phases of petrological interest // J. Metamorph. Geol. 1998. V. 16. P. 309–344.
- Holland T.J.B., Powell R. An improved and extended internally consistent thermodynamic dataset for phases of petrological interest, involving a new equation of state for solids // J. Metamorph. Geol. 2011. V. 29. P. 333–383.
- Holdaway M.J. Stability of andalusite and the aluminum silicate phase diagram // Amer. J. Sci. 1971. V. 271. P. 97–131.
- Holdaway M.J. Application of new experimental and garnet Margules data to the garnet-biotite geothermometer // Amer. Mineral. 2000. V. 85. P. 881–892.
- Hollister L.S. The reaction forming cordierite from garnet, the Khtada Lake metamorphic complex, British Columbia // Canad. Mineral. 1977. V. 15. P. 217–229.
- Konopelko D., Eklund O. Timing and geochemistry of potassic magmatism in the eastern part of the Svecofennian domen, NW Ladoga lake region, Russian Karelia // Pecambr. Res. 2003. V. 120. P. 37–53.
- Petrakakis K. Metamorphism of high‐grade gneisses from the Moldanubian zone, Austria, with particular reference to the garnets // J. Metamorph. Geol. 1986. V. 4. P. 323–344.
- Prasad S.B., Bhattacharya A.K., Raith M.M., Bhadra S. The origin of orthopyroxene/biotite + plagioclase coronas from the Bolangir anorthosite complex (India), and implications for reconstructing P-T paths // Amer. Mineral. 2005. V. 90. P. 291–303.
- Suda Y., Shin-ichi K., Madhusoodhan S-K. et al. Geochemistry of mafic metamorphic rocks in the Lutzow-Holm Complex, East Antarctica: Implications for tectonic evolution // Polar Geosci. 2006. V. 19. P. 62–88.
- Stüwe K., Oliver R.L. Geological history of Adélie Land and King George V Land, Antarctica: Evidence for a polycyclic metamorphic evolution // Precambr. Res. 1989. V. 43. P. 317–334.
- Tong L., Wilson C.J.L. Tectonothermal evolution of the ultrahigh temperature metapelites in the Rauer Group, east Antarctica // Precambr. Res. 2006. V. 149. P. 1–20.
- Van der Wal D., Vissers R.L.M. Structural petrology of the ronda peridotite, SW Spain: deformation history // J. Petrol. 1996. V. 37. P. 23–43.
- Villaseca C., Downes H., Pin C., Barbero L. Nature and composition of the lower continental crust in Central Spain and the granulite–granite linkage: inferences from granulitic xenoliths // J. Petrol. 1999. V. 40. P. 1465–1496.
- Vrána S. Perpotassic granulites from southern Bohemia. A new rock type derived from partial melting of crustal rocks under upper mantle conditions // Contrib. Mineral. Petrol. 1989. V. 103. P. 510–522.
- White R., Powell R., Johnson T. The effect of Mn on mineral stability in metapelites revisited: New a-x relations for manganese-bearing minerals // J. Metamorph. Geol. 2014. V. 32. № 8. P. 261–286.
- Whitney D.L., Evans B.W. Abbreviations for names of rock-forming minerals // Amer. Mineral. 2010. V. 95. P. 185–187.
- Wu C.M. Revised empirical garnet-biotite-muscoviteplagioclase geobarometer in metapelites // J. Metamorph. Geol. 2015. V. 33. P. 167–176.
- Wu C.M., Zhang J., Ren L.D. Empirical garnet-biotiteplagioclase-quartz (GBPQ) geobarometry in medium to high-grade metapelites // J. Petrol. 2006. V. 45. № 9. P. 1907–1921.
- Zhao G.C., Wilde S.A., Cawood P.A., Lu L.Z. Petrology and P-T path of the Fuping mafic granulites: implications for tectonic evolution of the central zone of the North China craton // J. Metamorph. Geol. 2000. V. 18. № 4. Р. 375–391.
- Zhao G. Palaeoproterozoic assembly of the North China Craton // Geol. Magaz. 2001. V. 138. P. 87–91.
Дополнительные файлы
Доп. файлы
Действие
1.
JATS XML
2.
Рис. 1. Схема геологического строения района Мейерской тектонической зоны. 1–4 (на врезке): 1 – архейский фундамент в пределах Карельского кратона и его фрагменты; 2 – палеопротерозойские сланцы и гнейсы; 3 – главная сутура Раахе-Ладожской зоны; 4 – изученная площадь Мейерской тектонической зоны. 5 – архейские гранито-гнейсы; 6–10 – палеопротерозойские амфиболиты, сланцы и гнейсы сортавальской, ладожской и лахденпохской серий: 6 – ранний протерозой, метабазиты (амфиболиты) сортавальской серии, 7, 8 – ладожская серия: 7 – мусковитовые, ставролитовые сланцы, 8 – мусковит-биотитовые, гранатовые гнейсы, 9, 10 – лахденпохская серия: 9 – гранат-кордиеритовые, гранат-биотитовые гнейсы и мигматиты, 10 – гиперстеновые гнейсы; 11–13 – свекофеннские интрузии: 11 – синорогенный куркиекский комплекс 1.89–1.88 млрд лет (нориты, эндербиты), 12 – синорогенный лауватсарско-импиниемский комплекс 1.88–1.87 млрд лет (ранняя фаза: габбро, диориты, кварцевые диориты; поздняя фаза: тоналиты), 13 – позднеорогенные калиевые граниты нерасчлененные 1.87–1.80 млрд лет; 14 – положение главного сместителя тектонической зоны: а – установленное, б – предполагаемое; 15 – разломы: а – установленные, б – предполагаемые; 16–19 ‒ ориентировка сланцеватости и гнейсовидности: 16 – субвертикальной (70°–90°), 17 – крутопадающей (50°–70°), 18 – пологопадающей (30°–50°), 19 – субгоризонтальной (0°–30°); 20 – местоположение обнажений, образцы из которых: а – использованы при Р-Т-метрии, б – прочие; цифрами обозначены номера образцов: 1–12 – автохтонного блока (1 – 5442a, 2 – 5267a, 3 – Б-20-455-2, 4 – Б-20-454, 5 – 996-1, 6 – 994-1, 7 – Б-20-425, 8 – Б-20-458, 9 – Б-20-464, 10 – Б-20-461, 11 – Б-20-417, 12 – 4098б), 13–26 – аллохтонного блока (13 – 5445, 14 – 5444a, 15 – 5785, 16 – Б-20-436, 17 – Б-20-435, 18 – Б-20-433, 19 – Б-20-427, Б-20-427-1, 20 – Б-20-466, 21 – Б-20-441, 22 – 2465v, 23 – Б-20-439, 24 – Б-20-450, 25 – Б-20-448, 26 – 5206в). Разрез по линии А–Б.
Скачать (834KB)
3.
Рис. 2. Микрофотографии шлифов метаморфических пород МТЗ, сохранивших следы протекания минеральных реакций пиковой и регрессивной стадий минералообразования: (а, б) – обр. 5444а, в котором наблюдаются гиперстен-плагиоклазовые симплектиты, образованные вокруг порфиробласта граната; (в, г) – обр. 5206в с кордиеритовой каймой вокруг граната; (д, е) – обр. Б-20-417 с интенсивным замещением граната плагиоклаз-биотитовым агрегатом.
Скачать (1MB)
4.
Рис. 3. BSE-изображение порфиробласта граната из обр. Б-20-458 (автохтонный блок МТЗ) с большим количеством минеральных включений, в том числе зерен ставролита.
Скачать (508KB)
5.
Рис. 4. Диаграммы особенностей химического состава граната (а, б), биотита (в, г), плагиоклаза (д, е) и ставролита (ж, з) из изученных пород Мейерской тектонической зоны. Точками разного цвета показан состав минералов пород (1) аллохтонного и (2) автохтонного блоков МТЗ для групп пород (3–5): 3 – гранат-биотитовой, 4 – гранат-мусковит-биотитовой, 5 – высокоглиноземистой. Для сравнения состава ставролита из обр. Б-20-458 автохтонного блока МТЗ (6) на диаграммах (ж, з) представлен состав этого минерала из ставролитовых сланцев ладожской серии (7), распространенных к северу от МТЗ.
Скачать (511KB)
6.
Рис. 5. BSE-изображения порфиробластов граната из образцов, соответственно, 5206в (а), Б-20-427 (в), Б-20-448 (д) и Б-20-439 (ж), а также профили (б, г, е, з) изменения содержания альмандина (Alm), пиропа (Prp), спессартина (Sps) и гроссуляра (Grs) через точки, номера и местоположение которых указаны на зернах; жирными линиями показано изменение магнезиальности (XMg) кордиерита (б) и биотита (г) на контакте с гранатом.
Скачать (600KB)
7.
Рис. 6. Микрофотографии шлифов гранат-мусковит-биотитовых гнейсов МТЗ с признаками протекания низкотемпературных реакций образования мусковитовых ассоциаций: (а, б) – обр. Б-20-439 с интенсивным замещением граната кварц-мусковит-биотитовым агрегатом; (в, г) – обр. Б-20-425 с замещением граната биотитом, мусковитом и кварцем, развивающимися по трещинам в крупном порфиробласте граната; (д, е) – обр. Б-20-433 низкотемпературного замещения граната хлоритом, вероятнее всего, образованным по биотиту.
Скачать (1MB)
8.
Рис. 7. Особенности химического состава твердого раствора ильменита (а) с компонентами: ильменита (FeTiO3), пирофанита (MnTiO3) и гейкилита (MgTiO3); BSE-изображения участков прозрачно-полированных пластинок пород, в которых обнаружены ильменит (Ilm) и рутил (Rt): (б) – обр. Б-20-464, (в) – обр. Б-20-455-2.
Скачать (606KB)
9.
Рис. 8. Р-Т условия образования реликтового ставролита в гранате. (а) – поля устойчивости минеральных парагенезисов, рассчитанные в программе PERPLE_X для обр. Б-20-458; (б) – поле устойчивости ставролита и изоплеты, отражающие содержание пиропа, анортита и XMg ставролита; (в) – изменение минерального состава породы с ростом температуры при давлении 5 кбар; (г) – Р-Т параметры, рассчитанные в программе THERMOCALC по реликтовым составам ставролита, граната, плагиоклаза из обр. Б-20-458. Список реакций и их номера приведены в Supplementary, ESM_9.xlsx.
Скачать (668KB)
10.
Рис. 9. Р–Т диаграммы для пород МТЗ с минеральными парагенезисами пиковой и регрессивной стадий минералообразования. Показаны рассчитанные в программе winTWQ пересечения линий минеральных реакций для парагенезисов: (а) – гранат + биотит + плагиоклаз + кварц (обр. Б-20-439); (б) – ортопироксен + гранат + плагиоклаз + + кварц (обр. 5444а); (в) – кордиерит + гранат + биотит + плагиоклаз + кварц (обр. 5206в); (г) – амфибол + гранат + плагиоклаз + кварц (обр. 5444а). Для амфиболсодержащего парагенезиса расчеты проведены с использованием базы данных JUN92 (Berman, 1988). Список реакций и их номера приведены в Supplementary, ESM_10.xlsx.
Скачать (413KB)
11.
Рис. 10. Р–Т диаграммы для мусковитсодержащих ассоциаций пород МТЗ. Показаны линии минеральных реакций, полученные методом мультиравновесной термобарометрии в winTWQ, для парагенезисов: гранат + биотит + мусковит + кварц (обр. Б-20-454 (а) и Б-20-425 (б)); гранат + биотит + андалузит + мусковит + кварц (обр. 2465v (в) и обр. Б-20-458 (г)). Список реакций и их номера приведены в Supplementary, ESM_11.xlsx.
Скачать (457KB)
12.
Рис. 11. Р–Т диаграммы для образцов гранат-мусковит-биотитовых гнейсов МТЗ: (а) – обр. 996-1, (б) – обр. 2465v. Линии минеральных реакций рассчитаны методом «классической» термобарометрии с применением гранат-биотитового геотермометра (GB, Holdaway, 2000), гранат-биотит-плагиоклаз-кварцевого геобарометра (GBPQ, Wu et al., 2006) и гранат-биотит-мусковит-плагиоклазового геобарометра (GBMP, Wu, 2015).
Скачать (173KB)
13.
Рис. 12. Р–Т диаграммы, построенные методом мультиравновесной термобарометрии, для парагенезисов гранат + + биотит + ильменит + рутил + плагиоклаз + кварц из образцов гнейсов МТЗ: (а) – Б-20-464, (б) – Б-20-455-2. Список реакций и их номера приведены в Supplementary, ESM_12.xlsx.
Скачать (250KB)
14.
Рис. 13. Р-Т тренд развития метаморфических пород Мейерской тектонической зоны. 1–7: области и отдельные точки Р-Т оценок, полученных методом “мультиравновесной” геотермобарометрии, для ассоциаций: 1 – реликтовый ставролит + гранат + плагиоклаз (обр. Б-20-458); 2 – гранат + биотит + ильменит + рутил + плагиоклаз + + кварц (обр. Б-20-464, Б-20-455-2); 3 – гранат + ортопироксен + плагиоклаз + биотит + кварц (обр. 5444а); 4 – кордиерит + гранат + биотит + плагиоклаз + кварц (обр. 5205в); 5 – гранат + биотит + плагиоклаз + кварц (обр. Б-20-439, Б-20-427); 6 – гранат + биотит + мусковит ± андалузит + плагиоклаз + кварц (обр. Б-20-454, Б-20-425, 2465v, Б-20-458); 7 – Р-Т области, полученные по пересечению линий минеральных реакций гранат-биотитового (GB), гранат-биотит-плагиоклазового (GBPQ) и гранат-биотит-мусковит-плагиоклазового (GBMP) равновесий; 8–9 – тренды изменения параметров метаморфизма для автохтонного (8) и аллохтонного (9) блоков. Римскими цифрами в кружках обозначены Р-Т оценки равновесий для парагенезисов: I – гранат + биотит + мусковит + кордиерит1 (обр. Б-20-458); II – гранат + амфибол + плагиоклаз + кварц (обр. 5444а); III – гранат + биотит + мусковит + плагиоклаз + андалузит + кварц (обр. обр. Б-20-458); IV – гранат + биотит + мусковит + хлорит + плагиоклаз + кварц (обр. обр. Б-20-433). Тройная точка Al2SiO5 по (Holdaway, 1971).
Скачать (391KB)
15.
Приложение ESM_1 - Таблица 1. Химический состав минералов (гранат)
Скачать (15KB)
16.
Приложение ESM_8 - Таблица 8. Химический состав минералов (ильменит)
Скачать (11KB)
17.
Приложение - ESM_12 - Таблица 12. Список использованных минеральных реакций (рис. 12а-12б)
Скачать (9KB)
18.
Приложение ESM_9 - Таблица 9. Список использованных минеральных реакций (рис. 8г)
Скачать (9KB)
19.
Приложение ESM_2 - Таблица 2. Химический состав минералов (биотит)
Скачать (14KB)
20.
Приложение - ESM_3 - Таблица 3. Химический состав минералов (мусковит)
Скачать (12KB)
21.
Приложение - ESM_4 - Таблица 4. Химический состав минералов (плагиоклаз)
Скачать (12KB)
22.
Приложение ESM_5 - Таблица 5. Химический состав минералов (ставролит)
Скачать (10KB)
23.
Приложение ESM_6 - Таблица 6. Химический состав минералов (ортопироксен)
Скачать (11KB)
24.
Приложение ESM_7 - Таблица 7. Химический состав минералов (кордиерит)
Скачать (13KB)
25.
Приложение ESM_10 - Таблица 10. Список использованных минеральных реакций (рис. 9а-9г)
Скачать (10KB)
26.
Приложение ESM_11 - Таблица 11. Список использованных минеральных реакций (рис. 10а-10г)
Скачать (10KB)
