Неоархейский габбро-анортозитовый магматизм: изотопно-геохимические и геохронологические исследования Цагинского и Ачинского массивов Кейвской структуры (Кольский регион)

   Объекты исследования. Цагинский и Ачинский габбро-анортозитовые массивы Кейвской структуры Кольского региона.

   Цель. Характеристика эволюции неоархейского габбро-анортозитового магматизма на основе новых изотопно-геохимических и геохронологических данных.

   Методы. Датирование циркона U-Pb (ID TIMS и SHRIMP-RG), Sm-Nd (по валовой породе) определение изотопных характеристик, геохимического состава пород, исследования внутреннего строения циркона в обратно рассеянных электронах и катодолюминесценции, определение содержаний РЗЭ в цирконе.

   Результаты. Установлено, что время кристаллизации циркона из габбро-анортозитов и габбро-норитов Цагинского массива составляет 2672 ± 10 и 2667 ± 2 млн лет, соответственно. Для субщелочных гранитов, прорывающих габбро-анортозиты Цагинского массива, по магматическому циркону определено время кристаллизации – 2671 ± 2 млн лет. Возраст кристаллизации циркона из габбро-анортозитов Ачинского массива составил 2675 ± 10 млн лет. Sm-Nd изотопные данные для габбро-анортозитов Цагинского и Ачинского массивов свидетельствуют о формировании первичных расплавов из обогащенного мантийного источника с εNd = +0.1 … +3.1. Sm-Nd изотопные значения для субщелочных гранитов Кейвской структуры с εNd = +0.2 … +1.9 также имеют мантийные характеристики без заметной добавки корового материала.

   Выводы. Неоархейские габбро-анортозиты, субщелочные и щелочные граниты Кейвской структуры образованы в относительно короткий промежуток времени – 2.75–2.67 млрд лет – за счет плавления метасоматизированной мантии, поднятия плюма в обстановке растяжения на постколлизионных этапах развития структуры и дифференциацией магматического расплава от основного до щелочно-гранитного составов с аккумуляцией плагиоклаза на начальных стадиях. Значительное преобладание продуктов кислого магматизма над продуктами основного магматизма в Кейвской структуре, вероятно, определяется уровнем современного эрозионного среза. Изученные габбро-анортозитовые массивы, приуроченные к региональным разломам в краевых частях Кейвской структуры, вероятно, являются частью значительных объемов базитов, находящихся на глубине.

1. Батиева И.Д. (1976) Петрология щелочных гранитоидов Кольского полуострова. Л.: Наука, 224 с.

2. Баянова Т.Б. (2004) Возраст реперных геологических комплексов Кольского региона и длительность процессов магматизма. СПб.: Наука, 176 с.

3. Белолипецкий А.П., Гаскельберг В.Г., Гаскельберг Л.А., Антонюк Е.С., Ильин Ю.И. (1980) Геология и геохимия метаморфических комплексов раннего докембрия Кольского полуострова. Л.: Наука, 238 с.

4. Бельков И.В. (1963) Кианитовые сланцы свиты Кейв. М.; Л.: АН СССР, 322 с.

5. Ветрин В.Р., Каменский И.Л., Баянова Т.Б., Тиммерман М., Беляцкий Б.В., Левский Л.К., Балашов Ю.А. (1999) Меланократовые включения и петрогенезис щелочных гранитов Понойского массива (Кольский полуостров). Геохимия, (11), 1178-1190.

6. Ветрин В.Р., Родионов Н.В. (2009) Геология и геохронология неоархейского анорогенного магматизма Кейвской структуры, Кольский полуостров. Петрология, 17(6), 578-600.

7. Вревский А.Б. (2016) Возраст и источники анортозитов неоархейского зеленокаменного пояса Колмозеро-Воронья (Фенноскандинавский щит). Петрология, 24(6), 571-586.

8. Геологическая карта Кольского региона (северо-восточная часть Балтийского щита). М-б 1:500 000. (1996) (Гл. ред. Ф.П. Митрофанов). Апатиты: ГИ КНЦ РАН.

9. Каулина Т.В. (2010) Образование и преобразование циркона в полиметаморфических комплексах. Апатиты: КНЦ РАН, 144 с.

10. Каулина Т.В., Кислицын Р.В., Апанасевич Е.А. (2004) Заключительные этапы метаморфической эволюции пояса Танаэлв (Кольский регион Балтийского щита) по результатам U-Pb датирования циркона, титанита и рутила. Геохимия, (6), 597-603.

11. Кудряшов Н.М., Мокрушин А.В. (2011) Мезоархейский габбро-анортозитовый магматизм Кольского региона: петрохимические, геохронологические и изотопно-геохимические данные. Петрология, 19(2), 173-189.

12. Минеральный и химический состав гранитов Кольского полуострова (сборник анализов). (1978) (Отв. ред. А.П. Белолипецкий). Апатиты: Изд-во КФ АН СССР, 118 с.

13. Минц М.В., Глазнев В.Н., Конилов А.Н. и др. (1996) Ранний докембрий Северо-Востока Балтийского щита: палеогеодинамика, строение и эволюция континентальной коры. М.: Науч. мир, 278 с.

14. Мирская Д.Д. (1968) Петрология метабазитов района Кейв. Л.: Наука, 168 с.

15. Митрофанов Ф.П., Балаганский В.В., Балашов Ю.А. и др. (1993) U-Pb возраст габбро-анортозитов Кольского полуострова. Докл. АН, 331(1), 95-99.

16. Митрофанов Ф.П., Зозуля Д.Р., Баянова Т.Б., Левкович Н.В. (2000) Древнейший в мире анорогенный щелочно-гранитный магматизм в Кейвской структуре Балтийского щита. Докл. АН, 374(2), 238-241.

17. Митрофанов Ф.П., Нерович Л.И. (2003) Время магматической кристаллизации и метаморфических преобразований автономных анортозитовых массивов Пыршин и Абварьский Лапландского гранулитового пояса. Петрология, 11(4), 381-390.

18. Нерович Л.И., Каулина Т.В., Зозуля Д.Р., Деленицин А.А., Жавков В.А. (2005) Результаты комплексного исследования полиметаморфических анортозитов Лапландского гранулитового пояса, от петрографии к изотопным методам. Петрография XXI века. Мат-лы Междунар. петрографич. совещ., III, 206-208.

19. Радченко А.Т., Балаганский В.В., Басалаев А.А., Беляев О.А., Пожиленко В.И., Радченко М.К. (1994) Объяснительная записка к геологической карте северо-восточной части Балтийского щита масштаба 1:500 000. Апатиты: КНЦ РАН, 95 с.

20. Смолькин В.Ф., Федотов Ж.А., Нерадовский Ю.Н. и др. (2004) Расслоенные интрузии Мончегорского рудного района: петрология, оруденение, изотопия, глубинное строение. Ч. 2. Апатиты: Изд-во Кольского НЦ РАН, 177 с.

21. Филатова В.Т. (2016) Новые данные о глубинном строении Цагинского габбро-лабрадоритового массива (Кольский полуостров). Разведка и охрана недр, (7), 14-19.

22. Химические анализы минералов Кольского полуострова. (1970) (Отв. ред. И.Д. Борнеман-Старынкевич). Апатиты: Изд-во КФ АН СССР, 510 с.

23. Шарков Е.В. (1984) Анортозитовые ассоциации Кольского полуострова. Анортозиты Земли и Луны. М.: Наука, 5-61.

24. Шарков Е.В. (1975) Расслоенные интрузии шовных зон глубинных разломов (на примере массивов габброанортозитов Балтийского щита). Изв. АН СССР. Сер. геол., (7), 71-81.

25. Щелочные граниты Кольского полуострова. (1958) М.; Л.: Изд-во АН СССР, 370 с.

26. Юдин Б.А. (1980) Габбро-лабрадоритовая формация Кольского полуострова и ее металлогения. Л.: Наука, 168 с.

27. Ashwal L.D. (1993) Anorthosites. Springer-Verlag: Berlin, 422 p.

28. Ashwal L.D., Bybee G.M. (2017) Crustal evolution and the temporality of anorthosites. Earth-Science Rev., 173, 307-330. doi: 10.1016/j.earscirev.2017.09.002

29. Belousova E.A., Griffin W.L., O’Reilly S.Y., Fisher N.I. (2002) Igneous zircon: trace element composition as an indicator of source rock type. Contrib. Mineral. Petrol., 143, 602-622. doi: 10.1007/s00410-002-0364-7

30. Bossart P.I., Meier M., Oberli F., Steiger R.H. (1986) Morphology versus U-Pb systematics in zircon: a high-resolution isotopic study of a zircon population from a Variscan dike in the Central Alps. Earth Planet. Sci. Lett., 78(4), 339-354.

31. Coble M.A., Vazquez J., Barth A.P., Wooden J., Burns D., Kylander-Clark A., Jackson S., Vennari C.E. (2018) Trace Element Characterization of MAD-559 Zircon Reference Material for Ion Microprobe Analysis. Geostand. Geoanal. Res., 42, 481-497. doi: 10.1111/ggr.12238

32. Corfu F., Hanchar J.M., Hoskin P.W.O., Kinny P. (2003) Atlas of zircon textures. Rev. Miner. Geochem., 53, 469-500.

33. Goldstein S.J., Jacobsen S.B. (1988) Nd and Sr isotopic systematics of river water suspended material: implications for crustal evolution. Earth Planet. Sci. Lett., 87, 249-265.

34. Heaman L.M., Bowins R., Crocket J. (1990) The chemical composition of igneous zircon suites: implications for geochemical tracer studies. Geochim. Cosmochim. Acta, 54, 1597-1607.

35. Hoffmann J.E., Svahnberg H., Piazolo S., Scherstén A., Mϋnker C. (2012) The geodynamic evolution of Mesoarchean anorthosite complexes inferred from the Naajat Kuuat Complex, southern West Greenland. Precambr. Res., 196–197, 149-170. doi: 10.1016/j.precamres.2011.12.002

36. Hoskin P.W.O., Schaltegger U. (2003) The composition of zircon and igneous and metamorphic petrogenesis. Zircon. (Eds J.M. Hanchar, P.W.O. Hoskin). Berlin; Boston: De Gruyter, 27-62. doi: 10.1515/9781501509322-005

37. Krogh T.E. (1973) A low-contamination method for hydrothermal dissolution of zircon and extraction of U and Pb for isotopic age determinations. Geochim. Cosmochim. Acta, 37, 485-494.

38. Kröner A., Compston W. (1990) Archaean tonalitic gneiss of Finish Lapland revised: zircon ion-microprobe ages. Contrib. Mineral. Petrol., 104(3), 348-352.

39. Ludwig K.R. (1991) ISOPLOT – A plotting and regression program for radiogenic – isotope data, version 2.56. Open-file report 91-445. US Geol. Surv., 40 p.

40. Ludwig K.R. (1999) ISOPLOT/Ex – A geochronological toolkit for Microsoft Excel, Version 2.05. Berkeley Geochronology Center Special Publication. No. 1a.

41. Ludwig K.R. (2012) Isoplot 3.75, a Geochronological Toolkit for Excel. Berkeley Geochronol. Center Spec. Publ., 5, 1-75.

42. McDonough W.F., Sun Sh.S. (1995) The composition of the Earth. Chem. Geol., 120, 223-253. doi: 10.1016/0009-2541(94)00140-4

43. Palme H., O’Neill H.St.C. (2003) Cosmochemical estimates of mantle composition. Treat. Geochem., 2, 1-38. doi: 10.1016/B0-08-043751-6/02177-0

44. Polat A., Appel P.W.U., Fryer B., Windley B., Frei R., Samson I.M., Huang H. (2009) Trace element systematics of the Neoarchean Fiskenæsset anorthosite complex and associated meta-volcanic rocks, SW Greenland: Evidence for a magmatic arc origin. Precambr. Res., 175, 87-115. doi: 10.1016/j.precamres.2009.09.002

45. Rasheed K., Sarma S., Asokan A., Dash J., Bhutani R. (2021) A non-arc tectonic setting for the evolution of Archean gabbro anorthosite Complexes: Evidence from the Singhbhum Craton, eastern India. Precambr. Res., 363, 106250 doi: 10.1016/j.precamres.2021.106250

46. Rubatto D. (2017) Zircon: The Metamorphic Mineral. Rev. Mineral. Geochem., 83, 261-295. doi: 10.2138/rmg.2017.83.9

47. Sotiriou P., Polat A., Frei R., Yang X.-M., van Vessem J. (2020) Evidence for Neoarchean hydrous arc magmatism, the anorthosite-bearing Mayville Intrusion, Western Superior Province. Canada. Lithos, 362-363, 105482. doi: 10.1016/j.lithos.2020.105482

48. Sotiriou P., Polat A., Kusky T., Windley B.F. (2024) Early terrestrial and lunar anorthosites: Comparative geochemistry and evolutionary processes. Geosci. Front., 15, 101914. doi: 10.1016/j.gsf.2024.101914

49. Stacey J.S., Kramers J.D. (1975) Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a two-stage model. Earth Planet. Sci. Lett., 26(2), 207-221.

50. Steiger R.H., Jäger E. (1977) Subcommission on geochronology: Convention on the use of decay constants in geo- and cosmochronology. Earth Planet. Sci. Lett., 36(3), 359-362.

51. Watson E.B., Wark D.A., Thomas J.B. (2006) Crystallization thermometers for zircon and rutile. Сontrib. Mineral. Petrol., 151, 413-433.

52. Zozulya D.R., Bayanova T.B., Eby N.G. (2005) Geology and Age of the Late Archean Keivy Alkaline Province, Northeastern Baltic Shield. J. Geol., 113, 601-608.

53. Zozulya D.R., Eby G.N., Bayanova T.B. (2001) Keivy alkaline magmatism in the NE Baltic Shield: evidence for the presence of an enriched reservoir in Late Archaean mantle. Fourth International Archaean Symposium 2001, Extended Abstracts. AGSO Geoscience Austalia, Record 2001/37, 540-542.

54. Zozulya D., Kudryashov N. (2004) Primary magmas and tectonic setting of the Archaean anorthosites of NE Fennoscandian shield: inferences from REE studies. 32^nd Int. Geol. Congr. Abs., V. 2, abs. 241-25, 1087-1088.