Новые изотопные U-Pb и Sm-Nd-данные о возрасте формирования и метаморфических преобразований Кандалакшско-Колвицкого габброанортозитового комплекса (Балтийский щит)

Кандалакшско-Колвицкая зона является южной частью Лапландского гранулитового пояса (ЛГП) и сложена вулканогенными толщами с залегающими среди них телами анортозитов. Целью исследования являлся U-Pb- и Sm-Nd-возраст образования и последующих метаморфических преобразований Кандалакшского и Колвицкого анортозитовых массивов. Для этого были использованы изотопные методы U-Pb-датирования по единичным зёрнам циркона и SmNd-систематике - по породе, породообразующим и метаморфическим минералам. Ранее наиболее полно в геохронологическом отношении были изучены породы Колвицкого массива. Согласно этим данным, возраст формирования массива определен U-Pb-методом по циркону (2450+10) млн лет [7] и (2462+7) млн лет [11], а в Кандалакшско-Колвицкой зоне

Рис. 1. Изотопные U-Pb-диаграммы для а — единичных зёрен циркона из метагаббро Колвицкого (проба 200), б — анортозитов Кандалакшского (проба 225/1) массивов

Fig. 1. Isotope U-Pb-diagrams for а — single zircon grains from metagabbro of Kolvitsky (sample 200), б — anorthosite of Kandalakshsky (sample 225/1) massif

выделено несколько этапов метаморфизма [9] .

Геологическое строение массивов

Кандалакшско-колвицкий габброанортозитовый комплекс, включающий Кандалакшский и Колвинский массивы, расположен на юге Кольского полуострова, в районе Колвицкой губы Кандалакшского залива Белого моря. В основании Колвицкого массива залегает кандалакшская толща мезомеланократо-вых гранатовых амфиболитов мощностью от 200 м до 2.0 км, U-Pb-возраст по циркону которой состав ляет (2467+3) млн лет [1]. Выше по разрезу развита интрузия колвицких габбро анортозитов протяженностью не менее 20 км, разрез которой представляется в следующем виде: в основании залегает лейкократовое метагаббро мощностью 200—300 м, средняя часть мощностью 1—2 км сложена метаанортозитами, иногда с маломощными прослоями и линзами лей-когаббро, а верхняя часть мощностью от 200 м до 1.5 км представлена метагаббро. Колвицкий массив перекрыт плоскотундровской толщей гранат-пироксен-плагиоклазовых кристал-лосланцев мощностью не менее 2 км.

В основании Кандалакшского массива залегает впервые встреченный авторами в ходе полевых работ в 2012 году фрагмент краевой зоны с видимой мощностью первые метры, представленный мезократовыми метаноритами. Наличие краевой зоны может свидетельствовать о присутствии сульфидной минерализации с платиноидами, характерной для расслоенных интрузий и анортозитовых массивов [12]. Главная зона интрузии в основании сложена прерывистой полосой лейкократовых метагаббро (мощность 200—300 м), выше по разрезу развита зона чередования метаанортозитов и лейкократовых метагаббро

Рис. 2. Изотопные Sm-Nd-изохроны для а — метаморфических минералов из метагабброидов Колвицкого массива (проба 200), б — породообразующих и метаморфических минералов из анортозитов (проба 225/1) и в — габбро (проба 183) Кандалакшского массива

Fig. 2. Isotope Sm-Nd-isochrones for а — metamorphic minerals from metagabbroids of Kolvitsky massif (sample 200), б — rock forming and metamorphic minerals from anorthosites (sample 225/1) and в — gabbro (sample 183) of Kandalakshsky massif

T а б л и ц a 1

Изотопные U-Pb-данные для единичных зерен циркона из метагаббро и анортозита кандалакшско-колвицкого габброанортозитового комплекса

T a b l e 1

Isotope U-Pb-data for single zircon grains from metagabbro and anorthosite of кandalakshsky-кolvitsky gabbroanorthosite complex

Навеска		Концентрация, ppm		Изотопные отношения*				Изотопные отношения и возраст, млн лет**			% Дис.
описан ие	(мг)	Pb	U	206Pb/204Pb	206Pb/238U	207Pb/235 U	207Pb/206Pb	206Pb/238U	207Pb/235U	207Pb/206Pb
Колвицкий массив, метагаббро (проба 200), магматический циркон
и, в,н/к,с/ б, н/з, 105x10 5μ	0.0475	11.94	15.97	209.32	0.462±0.008	10.274±0.190	0.1613±0.0006	2448±44	2460±46	2470±8	0.9
п, св/к, п/п, с/к, р/з, 175x10 5μ	0.0800	11.08	15.17	726.92	0.464±0.018	10.225±0.389	0.1644±0.0011	2448±93	2452±93	2461±17	0.5
	Кандалакшский массив, анортозит (проба 225/1), метаморфический циркон
р, пр, с/к,с/б, н/з, 140x14 0μ	0.200	12.51	13.51	74.95	0.4151±0.0002	8.048±0.0016	0.1406 ±0.0003	2238±12	2236±47	2235±40	-0.13
т/р, пр, с/к, с/б, н/з, 175x10 5μ	0.063	21.08	40.39	781.17	0.4121±0.0002	7.968±0.0024	0.1402 ±0.0002	2224±10	2227±10	2230±3	0.27

*Все отношения скорректированы на холостое загрязнение 1 пг для Pb и 10 пг для U и масс-дискриминацию (0.12+0.04) %.

**Коррекция на примесь обыкновенного свинца определена на возраст по модели [15].

Примечание. И-изометрические зёрна; в-водяно-прозрачные; н/к-некорродированные; с/б — стеклянный блеск; п-призма-тические зёрна; св/к-светло-коричневый цвет; п/п-полупрозрачные; с/к-слабо корродированные; р/з-ритмичная зональность; н/з-зональность не просматривается; р-розовый цвет; т/р-тёмно-розовый цвет; пр-прозрачные зёрна.

(мощность от 200—300 м до 1 км). Гипсометрически выше встречен контакт с залегающими образованиями плоскотундровской толщи гра-нат-пироксен-плагиоклазовых кри-сталлосланцев. Все породы канда-лакшско-колвицкой зоны метаморфизованы в условиях гранулитовой фации, катаклазированы и милони-тизированы с образованием тонко -полосчатых бластомилонитов и бластокатаклазитов по анортозиту и лейкогаббро.

Результаты U-Pb- и Sm-Nd-изотопных исследований

Колвицкий массив

Впервые с использованием искусственного трассера 205Pb в U-Pb-методе датирования единичных зёрен циркона [3] были проанализированы цирконы из метагаббро Колвицкого массива.

На U-Pb-датирование из мо-номинеральной фракции цирконов (табл. 1, проба 200, Колвицкий массив) были отобраны зерна двух мор-фотипов. Изотопный U-Pb-возраст по двум точкам равен (2448+5) млн лет (рис.1, а), координаты точек находятся на конкордии. Этот возраст интерпретируется как магматический за счёт низких концентраций U и Pb, характерных для магматических цирконов из пород основного состава [2]. Полученный новый U-Pb-возраст по единичным зёрнам интерпретируется как время формирования габбро Колвицкого массива [16] и близок полученным ранее U-Pb-возрастам по цирконам для анортозитов этого массива - (2450+7) [7] и (2462+7) млн лет [11].

Было проведено изотопное SmNd-датирование метаморфических минералов метагаббро Колвицкого массива (табл. 2, проба 200). Новый изотопный Sm-Nd-возраст по гранату, апатиту, сульфидным минералам из метагаббро Колвицкого массива равен (1985+17) млн лет (рис. 2, а) и, по-видимому, соответствует пику гранулитового метаморфизма, широко проявленного в пределах Лапландского гранулитового пояса [2, 8, 9]. Включение сульфид ных минералов в изотопную SmNd-систематику позволило снизить ошибки определения возраста и величину СКВО за счет большего количества фигуративных точек. В целом, использование сульфидов в качестве геохронометров в Sm-Nd-систематике дает положительные результаты на ряде промышленно значимых объектов Балтийского щита [10]. Модельный Sm-Nd-возраст для колвицких габброидов равен 3.3 млрд лет (табл. 2), значение eNd, рассчитанное на возраст 2.45 млрд лет, равно —4.6, что является характерной величиной для палеопротерозойской Cu-Ni, Cr, Ti-V- и ЭПГ рудно-магматической системы Балтийского щита [2].

Кандалакшский массив

На U-Pb-датирование из мо-номинеральной фракции цирконов (проба 225/1, Кандалакшский массив) были отобраны зерна двух типов, по которым получен новый конкордантный U-Pb-возраст, равный (2230+10) млн лет (рис.1, б). Данный возраст, по-видимому, отражает раннюю стадию гранулито-

Т а б л и ц а 2

Результаты изотопного Sm-Nd-анализа пород и минералов массивов колвицко-кандалакшского габброанортозитового комплекса

T a b l e 2

Results of isotope Sm-Nd-analysis of rocks and minerals of massifs of Kolvitsа-Kandalakshа gabbroanorthosite complex

Образец	Концентрация, мкг/г		Изотопные отношения		T DM , млн лет
	Sm	Nd	147Sm/144Nd	143Nd/144Nd
Проба 225/1, анортозит, Кандалакшский массив
225/1 WR	0.419	2.00	0.1265	0.511544±8	2796
225/1 Pl	0.181	1.743	0.0627	0.510823±34
225/1 Ru	0.399	2.11	0.1143	0.511440±24
225/1 Gr	0.513	0.915	0.3392	0.514235±20
Проба 183, метагаббро, Кандалакшский массив
183 WR	0.459	2.553	0.1087	0.511263±31	2728
183 Ap	20.1	85.2	0.1427	0.511653±15
183 Amp	2.39	6.93	0.2084	0.512290±8
183 Gr	1.252	1.131	0.6689	0.517489±17
Проба 200, метагаббро, Колвицкий массив
200 WR	0.845	3.35	0.1524	0.511823±9	3300
200 Sulf	0.068	0.435	0.0940	0.511204±23
200 Ap	23.5	140.4	0.1011	0.511226±12
200 Gr	0.660	0.552	0.7234	0.519387±17

Примечание. WR — порода в целом, Ap — апатит, Amp — амфибол, Cpx — клинопироксен, Gr — гранат, Pl — плагиоклаз, Ru — рутил, Sulf — сульфидные минералы. Среднее значение отношения ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd в стандарте La Jolla за период измерений составило 0.511835+18 (N=15)

вого метаморфизма, наложенного на анортозиты Кандалакшского массива. Кроме циркона был также изучен U-Pb-методом рутил из анортозитов (табл. 3) с целью установления возраста наложенных метаморфических событий, широко развитых в пределах района работ [4, 5]. Рутил в пробе представлен призматическими полупрозрачными кристаллами желтовато-бурого цвета. Для двух навесок рутила получен конкордатный U-Pb-возраст, равный (1700+10) млн лет (рис.1, б). По данным [14], температура закрытия U-Pb-системы рутила составляет 400—450 °С, следовательно, остывание массива до этих температур произошло около 1.7 млрд лет назад.

Из метаанортозитов Кандалакшского массива (проба 225/1) для SmNd-исследований были отобраны монофракции рутила, граната и плагиоклаза. Вместе с породой в целом на Sm-Nd-диаграмме они образуют изохронную зависимость, отвечающую возрасту (1886+37) млн лет (рис. 2, б), который интерпретируется временем высокотемпературного метасоматоза [6].

Для метаморфизованных лей-когаббро Кандалакшского массива (проба 183) по WR, апатиту, амфиболу и гранату получен новый Sm-Nd-возраст, равный (1692+71) млн лет

(рис. 2, в), близкий к U-Pb-возрасту рутила и фиксирующий, по-видимо-му, процессы остывания или низкотемпературных преобразований пород Кандалакшского массива на рубеже 1.7 млрд лет, когда происходила флюидная переработка пород при температурах не выше 450 °С [5].

Заключение

Полученные новые изотопно-геохронологические и геохимические U-Pb-и Sm-Nd-данные по массивам Кандалакшско-Колвицкого габброанортозитового комплекса позволяют предположить следующую последовательность геологических событий в регионе. Формирование габбро-анор-тозитовых массивов происходило на рубеже 2.45 млрд лет синхронно с наиболее масштабным проявлением второй-третьей фазы гигантского плюмо-вого внутриконтинентального риф-тогенеза в регионе [13]. Последующая эволюция массивов связана с их длительной структурно-метаморфической переработкой на протяжении почти 250 млн лет, в процессе которой породы массивов были подвержены метаморфизму двух этапов: ранний 2.23 млрд лет и более поздний 1.99 млрд лет. Возраст высокотемпературных метасоматических преобразований пород массивов — 1.89 млрд лет. Окончательное остывание массивов до температуры 400—450 °С, сопровождавшееся флюидной переработкой и метасоматическими преобразованиями, происходило на рубеже 1.7 млрд лет.

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ №№ 13-05-00493, 1305-12055 офи-м, 15-35-20501 мол_а_ вед, программы Президиума РАН № 5, IGCP-SIDA 599.

Т а б л и ц а 3

Изотопные U-Pb-данные для рутила из анортозитов Кандалакшского массива (проба 225/1)

T a b l e 3

Isotope U-Pb-data for rutile from anorthosite of Kandalakshsky massif (sample 225/1)

Проба №	Навеска (мг)	Содержание, ppm		Изотопный состав свинца			Изотопные отношения и возраст, млн лет			Rho
		Pb	U	206 Pb 204 Pb	206 Pb 207 Pb	206 Pb 208 Pb	207 Pb 235 U	206 Pb 238 U	207 Pb 206 Pb
1	2.9	5.1	13.8	285	6.5732	5.4897	4.35542	0.303213	1700	0.81
2	2.9	5.0	13.8	341	6.8263	5.6873	4.46106	0.303646	1741	0.81

*Все отношения скорректированы на холостое загрязнение 0.08 нг для Pb и 0.04 нг для U и масс-дискриминацию (0.12+0.04) %.

**Коррекция на примесь обыкновенного свинца определена на возраст по модели [15].