А.Н. Сироткин1

Эволюция регионального метаморфизма комплексов кристаллического фундамента Шпицбергена

Скачать *pdf

1 ФГУНПП «Полярная морская геологоразведочная экспедиция» (ПМГРЭ), Ломоносов, Россия

 

 

Архипелаг Шпицберген - краевое сводовое поднятие в северо-западной части Баренцевоморской окраинно-материковой плиты. В ходе многолетних исследований архипелага в его пределах было выделено 4 структурно-вещественных комплекса (СВК) основания, отделенных друг от друга глубинными разломами либо поверхностями несогласий, и наложенный на фундамент комплекс девонского грабена; разработаны схемы стратиграфического расчленения для метаморфических и осадочных пород нижнего протерозоя - среднего палеозоя архипелага [Красильщиков, 1973; и др.]. Изотопно-геохронологические исследования, проведенные в последние годы [Ларионов, 1999; Gee et al., 1992 и др.], дали обоснование разработанным ранее стратиграфическим схемам и подтвердили выдвинутое предположение [Красильщиков, 1973 и др.] о раннепротерозойском возрасте гранито-гнейсов и гранитоидов серии Атомфьелла (п-ов Ню Фрисланд). Вторым важным результатом этих работ стало выявление четких гренвильских датировок для магматических и метаморфических пород большинства районов архипелага и каледонского возраста посторогенных гранитоидов. Полученные автором новые данные по петрологии метаморфических пород архипелага дали возможность уточнить историю формирования СВК этого региона и восстановить условия и последовательность метаморфических преобразований в породах фундамента. Они подтвердили выдвинутые автором ранее положения [Сироткин, 2005 и др.] и позволили сделать следующие выводы.

1. Всесторонний анализ материалов по породам нижнего (серии Атомфьелла, Смеренбургфьорд, Ричарддален и комплекс Дувефьорд) и среднего (серии Моссель, Кроссфьорд, Конгсвегген, Исбъорнхамна, Бренневинсфьорд) СВК показал резкие различия в характеристике их разрезов и обстановках формирования. Осадочно-вулканогенные толщи нижнего СВК формировались в условиях островных дуг и/или активной континентальной окраины [Сироткин, 2005]. Изотопные датировки по гранитоидам серии Атомфьелла указывают на карельский возраст (около 1750 млн. лет) термальных событий [Ларионов, 1999; Gee et al., 1992], что является пока единственным примером для фундамента архипелага. Средний СВК, разрез которого отличается полной амагматичностью, формировался в условиях общей тектонической стабильности, а обстановки его накопления могут быть реконструированы как шельфовые в пределах пассивной континентальной окраины. Анализ геологической ситуации по районам архипелага и соотношение с подстилающими и перекрывающими комплексами позволяют оценивать возраст формирования этих толщ в 1400-1200 млн. лет.

Промежуточный СВК описан в разрезах на востоке и западе архипелага, но его породы неизвестны на Ню Фрисланде. Комплекс имеет осадочно-вулканогенный состав, с заметным доминированием вулканических образований, с которыми постоянно ассоциируют комагматичные интрузивные породы. Составы магматических и осадочных пород этого СВК указывают на внутриплитную обстановку становления комплекса, что в целом, с учётом других данных, позволяет утверждать о существовании в пределах блока древней коры грабенообразных структур, развивавшихся в условиях рифтогенного режима. Представленный на востоке серией Кап-Ханстен, а на западе - сериями Вереншельдбреен и Вестготабреен, этот СВК был сформирован в конце среднерифейского времени (1100-950 млн. лет). Верхний СВК формировался в «платформеноидных» условиях [Бархатов, 1970 и др.] и фактически представляет собой чехол эпигренвильской платформы. Его породы повсеместно охарактеризованы фаунистически. Верхнерифейские-нижнепалеозойские серии, известные на Ню Фрисланде, хорошо сопоставляются с одновозрастными комплексами других районов Шпицбергена, имея в качестве маркера вендскую диамиктовую формацию. Границы комплекса определяются максимумами изотопных датировок, совпадающими с эпохами гренвильской и каледонской тектономагматической активизации. На этом фоне выделяются вендские тектономагматические события, выразившиеся в появлении как тиллитов внутри вендских толщ и несогласий в их основании, так и массивов основных интрузий. По-видимому, эта отражённая активизация связана со становлением байкальского фундамента в соседних регионах (Новая Земля, Земля Франца-Иосифа). К собственно каледонским комплексам нужно отнести толщи конгломератов силурийско-девонского возраста, которые известны в западном и северо-западном районах архипелага, и толщу красноцветов и сероцветов девонского грабена, сформированного в ходе регенерации рифтогенных процессов на эпигренвильской платформе.

2. Изучение минеральных парагенезисов в породах серии Атомфьелла, химизма слагающих их минералов и ГЖВ в кварце, цирконе и других минералах дало возможность определить характер и параметры прогрессивного метаморфизма этого комплекса [Сироткин, 2005 и др.]. Карельский метаморфизм (около 1750 млн. лет) осадочно-вулканогенных образований проходил в условиях субдукционной обстановки и был наложен, видимо, на уже деформированную толщу. Метаморфизм относится к андалузит-силлиманитовому типу и характеризуется высокоградиентными изобарическими условиями, когда давление на протяжении долгого времени оставалось постоянным и не превышало 3,5-4,5 кбар, а температура достигала условий амфиболитовой фации (до 700° С и выше). Условия, в которых протекал метаморфизм, характеризовались низкой флюидо-насыщенностью, при этом в имевшемся флюиде углекислота резко доминировала над водой. Эту ситуацию можно связывать с предположением о том, что толщи комплекса еще раньше были обезвожены в ходе раннего гранулитового метаморфизма. С процессами карельского метаморфизма связываются процессы мигматизации и анатексиса. Аналогичные материалы получены по породам других серий этого СВК (андалузит-силлиманитовый тип амфиболитовой фации, проходивший в изобарических условиях при Т до 750°С и Р до 4-5 кбар), что позволило сделать вывод о широком присутствии раннепротерозойских блоков среди складчатого основания архипелага.

3. Прогрессивный метаморфизм пород среднего СВК на основании петрологических данных охарактеризован как зональный низкоградиентный дистен-силлиманитового типа. Температуры метаморфизма в разных зонах менялись от 300-350° С до: 650-710° С и выше, что соответствует широкому интервалу условий от зеленосланцевой до амфиболитовой фаций. В корневых частях структур, сложенных породами серий Кроссфьорд и Бренневинсфьорд, широко проявились процессы ультраметаморфизма с формированием мощных мигматитовых полей. Режим метаморфизма определен как декомпрессионный: на начальной стадии давление было высоким и достигало 7-8 кбар и выше, а вслед за кульминацией метаморфизма следовал резкий спад давления, которое снизилось до 3,0-1,5 кбар. Заключительные стадии этого метаморфизма сопровождались высокой обводненностью, что стало результатом развития метасоматических процессов в условиях перехода от слабощелочной к слабокислой среде и образования зон порфиробластеза как в породах среднего СВК, так и в подстилающем комплексе. Этот же метаморфизм проявился как регрессивный для пород нижнего СВК, в результате чего здесь были сформированы новообразованные минеральные ассоциации эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций. С метасоматическими процессами этого этапа метаморфизма связана мобилизация рудного вещества в породах фундамента и образование мелких рудопроявлений железа, меди, свинца, цинка, золота. Возраст этого метаморфизма оценивается как среднерифейский, а обстановка его проявления отождествляется с зонами горизонтального растяжения, формирующимися при континентальном рифтогенезе [Сироткин, 2005 и др.].

4. Низкотемпературный метаморфизм пород промежуточного и верхнего СВК, охвативший значительную часть их объёма, связан с погружением позднерифейской - раннепалеозойской платформы, унаследованным от рифтогенного этапа развития. Температуры метаморфических изменений не превышали 250-350°С и зависели в основном от геотермоградиента. В результате в породах этих СВК были сформированы минеральные парагенезисы пренит-пумпеллиитовой фации и серицит-хлоритовой субфации зеленосланцевой фации.

5. Наложенный, собственно каледонский метаморфизм (силурийско-девонский) был связан с регенерацией рифтогенных процессов на эпигренвильской платформе и проявился локально, в основном вдоль зон глубинных разломов, которые контролировали каледонские движения. В породах промежуточного и верхнего СВК этот метаморфизм характеризуется как прогрессивный, т.к. низкотемпературные метаморфиты предыдущего этапа были повторно метаморфизованы в условиях биотит-хлоритовой субфации и выше при повышенных давлениях (Т до 400-500°С при Р до 5 кбар). В корневых частях зон глубинных разломов (ныне частично выведенных на дневную поверхность) условия достигали эклогит-глаукофансланцевой фации (Т от 200-300°С до 645°С при Р до 10-24 кбар). В других СВК этот метаморфизм отразился как регрессивный (локально проявились процессы хлоритизации, актинолитизации и т.д., особенно вдоль зон глубинных разломов). С каледонским этапом связано также внедрение массивов гранитов, граносиенитов, монцонитов и формирование роговиков в их экзоконтактах. С заключительными стадиями каледонского этапа связана инверсия девонского комплекса, внедрение даек основного - ультраосновного состава и формирование вдоль зон глубинных разломов рудопроявлений флюорит-барит-полиметаллической формации [Сироткин и др., 2007]. Проявления жильного флюорита кварц-флюоритового генетического типа являются, по мнению А.Д. Щеглова [1989 и др.], индикаторами геодинамических обстановок континентального рифтогенеза.

6. В итоге мы можем резюмировать, что блок коры, формирующий сводовое поднятие архипелага Шпицберген, вмещает крупную рифтогенную структуру полициклического развития. Время её заложения относится к среднему рифею, когда на эпикарельской протоплатформе была заложена система глубинных разломов, вдоль которых затем был сформирован среднерифейский авлакоген, представленный серией субпараллельных грабенов с осадочно-вулканогенным наполнением. В позднем рифее и раннем палеозое, после затухания рифтогенных процессов, продолжалось медленное унаследованное прогибание теперь уже эпигренвильской платформы, приведшее к формированию её осадочного чехла.

Регенерация рифтогенных процессов произошла в силурийско-девонское время. Она началась с общего растяжения и воздымания блоков коры, внедрения субщелочных гранитоидов и возобновления движений по зонам глубинных разломов. Результатом этого стало формирование структур девонского грабена Шпицбергена. О его эпиплатформенной природе ранее говорилось неоднократно [Бархатов, 1970; Леонов, 1976 и др.], и автор солидарен с этим мнением. Энергичное прогибание продолжалось, включая каменноугольное время, после чего с перми установился нормальный платформенный режим. Результатом этого стало формирование Баренцевоморской шельфовой плиты. Повторная регенерация рифтогенеза произошла на границе мезозой-кайнозой [Лившиц, 1973 и др.]. Она началась с воздымания территории в позднемеловое время и активизации фазы платформенного основного вулканизма. В палеогене начались активизация блоковых движений вдоль зон глубинных разломов и формирование Западно-Шпицбергенского грабенообразного прогиба, унаследовавшего положение и направление девонского грабена, и грабена Форлансуннет вдоль западного побережья архипелага. Таким образом, современный структурный план Шпицбергена во многом является унаследованным, а его заложение и формирование надо связывать со среднерифейским временем и процессами древнего рифтогенеза.

  

Литература

1. Бархатов Б.П. Основные этапы тектонического развития архипелага Шпицберген // Вестн. ЛГУ. Геология, География. 1970. № 6, вып. 1. С. 157-159.

2. Красильщиков А.А. Стратиграфия и палеотектоника докембрия -раннего палеозоя Шпицбергена. Л.: Недра, 1973. 120 с.

3. Ларионов А.Н. Геохронология складчатого основания восточного террейна архипелага Шпицберген. Автореф. дис.... канд. геол.-минерал, наук. Апатиты, 1999. 22 с.

4. Леонов Ю.Г. Тектоническая природа девонского орогенеза. М: Недра, 1976, 192 с.

5. Лившиц Ю.Я. Палеогеновые отложения и платформенная структура Шпицбергена. Л., 1973. 159 с. (Тр. НИИГА; Т. 174).

6. Сироткин А.Н. Эволюция метаморфических процессов в породах складчатого основания полуострова Ню-Фрисланд (архипелаг Шпицберген). Автореф. дис. ... канд. геол.-минерал, наук. СПб., 2005. 21 с.

7. Сироткин А.Н., Хайлов В.В., Никитин Д.В. Минералогия и генезис рудопроявлений Центрально-Шпицбергенской полиметаллической зоны (о-в Западный Шпицберген) // ЗРМО, 2007. Ч. 136, № 5. С. 76-93.

8. Щеглов А.Д. К металлогении рифтовых зон // Геология рудных месторождений. 1989. № 1.С. 13-25.

9. Gee D.C., Schouenborg В., Peucat J.-J. et al. New evidence of basement in the Svalbard Caledonides: Early Proterozoic zircon ages from Ny Friesland granites. Norsk Geol. Tidsskr. 1992. V. 72. P. 181-190.

    

 

Ссылка на статью:

Сироткин А.Н. Эволюция регионального метаморфизма комплексов кристаллического фундамента Шпицбергена. Геология полярных областей Земли. Материалы XLII Тектонического совещания. Том 2, 2009, с. 179-183.

 




eXTReMe Tracker

 
Яндекс.Метрика

Hosted by uCoz