Еще одно проявление карбонатитов в северо-восточной части Балтийского щита

УДК 549.742

Вестник СПбГУ. Сер. 7, 2006. вып. 1

Н. А. Франтц, О. С. Сибелев

ЕЩЕ ОДНО ПРОЯВЛЕНИЕ КАРБОНАТИТОВ В СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА?

В настоящее время существует множество трудов, посвященных щелочному магматизму и карбонатитам Северной Карелии и Кольского полуострова. Первые исследования этих интереснейших и сложных с петрологической точки зрения образований были предприняты в начале XX в., а в настоящее время в пределах данной территории выявлено и в различной степени изучено более 30 щелочных и карбонатитовых массивов [1].

Помимо крупных многофазных плутонов в Карело-Кольском регионе существуют лайковые комплексы, включающие карбонатиты. Наиболее крупные и известные из них сосредоточены в северо-западном Беломорье. Общее число щелочных и карбонатитовых даек, выявленных на побережье и островах Кандалакшского залива. - около 1000. Отдельные дайки и их скопления составляют линейный пояс протяженностью примерно 140 км. Дайки наблюдаются на обоих берегах залива, но в основном они развиты на северо-восточном побережье. Наиболее крупными лайковыми комплексами являются кандалакшский и турьинский. несколько малочисленных узлов расположены в районе губы Княжей, о-ва Великий, Чупинской губе, в районе р. Керети [2].

В настоящей статье рассматривается еще одно локальное проявление предположительно карбонатитового магматизма Карело-Кольского региона.

Тела карбонатных пород (далее будем называть их карбонатитами) были зафиксированы в ходе маршрутных работ сотрудниками лаборатории петрологии и тектоники Института геологии Карельского научного центра РАН О. С. Сибелевым и В. В. Травиным на северном берегу оз. Верхнее Котозеро (примерно в 18 км на северо-запад от пос. Чупа) (рис. 1).

32 8.д, 34' 36' 38°

Рис. 1. Схема расположения щелочных массивов в Карело-Кольском регионе [2]. 1 - щелочные массивы: 2 - зона развития щелочного карбонатитового лайкового комплекса Кандалакшского грабена; 3 - исследуемое проявление.

© Н. А. Франтц. О. С. Сибелев, 2006

Содержание петрогеннмх и редких моментов в исследуемых породах

Компонент 1 2 3 4 Компонент 1 2 3 4 Компонент 1 2 3 4

бю2 4,03 2,72 9,55 1,16 ЯЬ 1,99 14 5,5 3,48 и 131 608 454 171

ТЮ2 0,04 0,15 0,29 0,04 $г 6240 2265 5750 Се 401 1687 773 417

А120, 0,52 1,06 0,24 0,14 С.ч 0,04 20 0,5 0,08 Рг 61,7 219 50,8

ГТе20, 0,86 3,25 2,9 2,82 Ва 53,1 1702 362 Ш 281 883 213 191

МпО 1,00 0,52 0,29 0,3! РЬ 3,53 56 5,31 Яш 56,1 130 28 31,7

мёо 0,62 1,8 2,7 2,72 У 58,6 119 40 45 Ей 13,6 39 7,0 8,74

СаО 52,6 49,12 43,68 50,5 7г 59,8 189 20 123 са 41,2 105 26

Ыа20 <0,05 0,29 0,06 0,05 N1) 2,95 1204 226 283 ть 4,1 1 9 2,7 2,66

к2о 0 10 0,26 0,09 0,11 нг 1,48 3,2 0,57 0,59 Цу 16,5 34 11,5

р2о5 4 68 2,10 1,88 4,23 Та <0,1 5 2,8 9,87 Но 1,94 6 1,46

пип 36,2 38,7 37,02 37,7 ть 1,12 52 24 4,29 Ег 4,51 4 3,58

Сумма 100,7 99,97 98,80 99,73 и 0,43 8,7 16 69,6 Тт УЬ 0,52 3,07 1 5 4,2 0,42 2,51

Ей 0,4 0,7 0,57 0,33

II р и м е ч а н и е. Карбонатиты: 1 котозерский, 2 - средний мировой кальцитовый [6], 3 - турышской лайковой серии [7], 4 Тикшеозерского массива (данные И. А. Франти).

О

и>

Рис. 2. Распределение редких земель (а) и слайдер-диаграмма распределения редких элементов (б) в карбонатитах Турьинской лайковой серии [7] (7). Тикшеозерского массива (2), среднем мировом кальцитовом карбонатите |6] (3), Котозерского проявления (4).

Преимущественным распространением в районе пользуются биотитовые и биотит-амфиболовые гранито-гнейсы. а также глиноземистые гранат-биотитовые и кианит-гранат-биотитовые гнейсы. В неоархее и палеопроте-розое они претерпели неоднократные тектоно-метаморфические и ультраметагенные преобразования, вмещают многочисленные, порой достаточно крупные тела гранитоидов различного состава и генезиса, интрудированы диоритами, анортозитами, габбро [3], участками подвержены метасоматическим изменениям. В полосе тектонического меланжа (видимой мощностью от 0,3 до 1 км), в непосредственной близости от которой обнаружены карбонатиты. развиты обломки метадиоритов. ультрамафитов, мигматизированных амфиболитов различного состава и глиноземистых гнейсов, заключенных в матриксе. который преобразован до биотитовых и биотит-амфиболовых гнейсов, гранитизированных и мигматизированных плагиомикроклиновыми лейкогранитами [4, 5].

Карбонатиты залегают в виде серии разветвляющихся или расположенных кулисами маломощных тел, наиболее крупное из них (мощностью до 0,6 м) вскрыто по простиранию на 3 м. Полевые наблюдения не позволяют с уверенностью отнести их к дайкам, жилам или обломочной часта меланжа. Контакты в целом субсогласны с гней-совидностью вмещающих пород, однако на отдельных участках отмечаются их кососекущие соотношения. Кроме того, карбонатиты вмещают мигмататовые жилы плагиомикроклинового гранита мощностью 3-5 см. Взаимоот-

ношения жил с карбонатитами неопределенны, внешне что выглядит как мигматизация. Приконтактовые изменения ни в эндо-, ни в экзоконтактовых зонах тел не наблюдаются.

Вмещающие породы представлены среднезернистыми мезократовыми, интенсивно мигматизированными и деформированными до плойчатости амфиболсодержашими гнейсами.

Сами карбонатиты — удивительно красивые породы, ярко-розового или серовато сиреневого цвепа, равномер-носреянезернистые (в поперечнике зерна карбоната 3-6 мм), практически массивные, иногда со слабо выраженной полосчатостью. Полосы (мощностью до 5 мм) субсогласны контактам тел, довольно редкие, светлее и обогащены мелкозернистым апатитом. Основным породообразующим минералом в этих породах является карбонат - 90-95%, который (по данным рентгено-фазового анализа) представлен исключительно кальцитом, в качестве второстепенного минерата присутствует апатит, количество которого в обогащенных фрагментах породы может достигать 10%. Присутствующие ксенолиты гранитоидного состава сильно карбонатизированы и сложены соответственно полевыми шпатами, кварцем, амфиболом и вторичным клиноцоизитом. которые встречаются также в виде самостоятельных зерен и являются, вероятно, ксенокристаллами.

По химическому составу основными петрогенными составляющими являются СаО и СО;. Существенно содержание Р2О5, связанное с присутствием в породах значительного количества апатита. Обогащенность пород SiO; обусловлена, по-виодмому, наличием ксенолитов силикатных пород. Остальные петрогенные элементы присутствуют в небольших количествах (таблица).

По содержанию и распределению микроэлементов исследуемые породы в целом соответствуют среднему мировому кальцитовому карбонатиту [6], однако наблюдаются и некоторые отличия (таблица, рис. 2). Состав редких земель показывает исключительную обогащенность ими породы (сумма REE = 1017). Также обращает на себя внимание их сильно фракционированный характер (Ce/Yb = 13!), что типично для карбонатитов. На спайдер-диаграмме хорошо проявлена характерная для них отрицательная Hf-Zr аномалия.

Низкие содержания Nb можно объяснить отсутствием в отдельно взятой пробе минеральной фазы (например, пирохлора), концентрирующей этот элемент

Редкоэлементные диаграммы иллюстрируют распределение соответствующих элементов в карбонатитах ближайших к Котозеру проявлений: Тикшеозерского массива щелочных, ультраосновных пород и карбонатитов и Турьинской мелилитит-нефелинит-карбонатитовой лайковой серии [7]. На графиках хорошо видно, что и в этом случае распределения редких элементов близки. Отдельно можно отметить совершенно аналогичный фракционированный характер редких земель в исследуемых породах и карбонатитах Тикшеозера, а также близкие или более высокие концентрации в котозерских карбонатитах таких элементов как Hf. Zr, Tb. Y.

Таким образом, по содержанию микро- и петрогенных элементов карбонатные породы, обнаруженные на берегу Верхнего Котозера в Северной Карелии, могут быть охарактеризованы как кальцитовые карбонатиты, соответствующие по основным геохимическим характеристикам карбонатитам Карело-Кольской щелочной провинции. Более достоверным свидетельством магматического происхождения этих карбонатных пород, безусловно, мог бы послужить анализ изотопного состава кислорода, углерода, неодима и стронция.

Авторы благодарят В. В. Иваниковаза ценные замечания при обсуждении статьи

Summury

Frantz N. A., Sibelev О. S. Another carbonatite occasion in the Baltic Shield?

There are more than 30 alcaline and carbonatite massives on the Kola Peninsula and Northern Karelia. There are also two large dyke complexes including the Kola alkaline province, the Kandalaksha complex and the Turiy Mys complex along with plutonic massives. The paper deals with the new carbonatite occasion in this region. Much attention is given to the comparison of trace element distribution, from this carbonate rocks and from carbonatite of the Kola Alkaline Province, as an indication of carbonatites.

Литература

1. Булах А. Г., Иваников В. В. Проблемы минералогии и петрологии карбонатитов. JI. 1984. 2. Bulali A. G., Ivanikov V. V., Orlova М. P. Overview of carbonatite-phoskorite complexes of the Kola Alkaline Province in the context of a Scandinavian North Atlantic Alkaline Province // Phoskorites and carbonatites from mantle to mine: the key of the Kola Alkaline Province / Eds. F. Wall, A. N. Zaitsev. London, 2004. 3. Степанов В. С. Основной магматизм докембрия Западного Беломорья. Л., 1981. 4. Сибелев О. С., Травин В. В.. Степанова А. В. Котозерская зона тектонического меланжа (Беломорский подвижный пояс) // Геология и полезные ископаемые Карелии / Под ред. А. И. Голубева. Петрозаводск, 2002. Вып. 5. 5. Сибелев О. С., Щипцова Н. И. Ротационно-центрические структуры Беломорского подвижного пояса // Беломорский подвижный пояс и его аналоги: геология, геохронология, геодинамика, минера-гения: Материалы науч. конференции. Петрозаводск. 2005. 6. Woolley A. R., Кетре D. R. С. Carbonatites: nomenclature, average chemical composition, and element distribution II Carbonanites. Evolution and genesis / Ed. by K. Bell. London, 1989. 7. Рухлов А. С. Дайки и трубки взрыва кандалакшского грабена (Кольская щелочная провинция): модели магматических процессов и эволюции субконтинентальной мантии: Канд. дис. СПб., 1999.

Статья поступила в редакцию 25 сентября 2005 г.