Восточно-Европейский кратон

Восточно-Европейский кратон от неоархея до палеозоя по палеомагнитным данным

Лубнина Наталия Валерьевна Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

содержание

---

Часть 2. Палеомагнитные исследования неоархейских - палеозойских комплексов Восточно-Европейского кратона.

Глава 2.2. Архейский Карельский блок в гипотетическом суперконтиненте Кенорленд

Суперконтинент Кенорленд был предложен Х. Вильямсом с соавторами [Williams et al., 1991] на основании широкого распространения позднеархейских орогенных поясов на различных континентах. Конфигурация архейского суперконтинента или входящих континентальных мегаблоков также основывалась на геологических данных [Rogers, 1996; Rogers, Santosh, 2002; Bleeker, 2003].

В Главе на основе литературного материала приводятся сведения о реконструкциях неоархейских суперконтинентов, возможных взаимосвязях составляющих их континентальных блоков и обсуждается вопрос о вхождении Карельского блока в состав суперконтинентов.

Предложены три принципиально разные модели эволюции суперконтинента в архее. Первая модель предполагает существование на протяжении всего неоархея единого суперконтинента, распад которого произошел около 2.4 млрд. лет назад [Condie, 2002] или 2.1 млрд. лет [Buchan, Ernst, 2004; Эрнст, Бликер, 2006]. Вторая модель предполагает возникновение на протяжении архея-раннего палеопротерозоя отдельных континентальных масс, последовательно формировавших мегаконтиненты [Rogers, 1996]. Предполагается существование суперконтинета Ур в мезо-неоархее [Rogers, 1996] или мегаконтинента Ваалбаара [Cheney, 1995; Bleeker, 2003], а затем образование двух более поздних неоархейско-палеопротерозойских мегаконтинентов - Арктика и Антарктика [Rogers, 1996] или Склавия и Супериа [Bleeker, 2003]. Третья, альтернативная, модель Дж. Пайпера [Piper, 1976; 1982; 2002] предполагает существование единого протоконтинента Палеопангеи, объединявшего все древние кратоны с позднего архея на протяжении всего протерозоя.

Во всех этих реконструкциях пространственное положение Карельского блока в архее и раннем палеопротерозое, его взаимосвязи с другими архейскими континентальными блоками остаются дискуссионными, несмотря на то, что раннепалеопротерозойские объекты были изучены детально в палеомагнитном отношении [Краснова, Гуськова, 1990,1995; Mertanen, 1995; Храмов и др., 2007; Fedotova et al., 1999; Mertanen et al., 1989, 1999, 2006 и др.] и по ним рассчитан "ключевой" полюс Фенноскандии для 2.45 млрд. лет [Buchan et al., 2000]. Исследования санукитоидных массивов проводилось ранее сотрудниками института докембрия РАН и ВНИГРИ [Храмов и др., 2006; Арестова и др., 2007]. Преимущественно в этих породах выделялась палеопротерозойская (2.45 млрд. лет) компонента намагниченности.

2.2.1. Палеомагнитные исследования неоархейских и раннепалеопротерозойских магматических комплексов Карельского блока

Панозерский полифазный массив санукитоидов

Панозерский массив Карельского блока является одним из представителей широко развитых среди архейских гранитоидных пород санукитоидной серии, формировавшихся в узком временном интервале 2.76-2.72 млрд. лет [Bibikova et al., 2005]. Он располагается среди мезоархейских (2.86-2.85 млрд. лет) слабометаморфизованных пород Ведлозерско-Сегозерской системы зеленокаменных поясов Водлозерского террейна, сложенных разнообразными вулканитами от ультраосновных до средних и кислых, туфами и туффитами андезитового и дацитового состава, а также метаосадками [Светов, 2005; Слабунов и др., 2006 и ссылки в этой работе].

Массив сформировался в ходе трех главных магматических событий [Лобач-Жученко и др., 2007; Чекулаев и др., 2003], каждому из которых отвечает своя ассоциация пород. Изотопный возраст событий оценивается от 2765±8 млн. лет [Сергеев и др., 2007] для миаскитовых лампроитов I фазы до 2727.1±4.1 [Чекулаев и др., 2003] и 2734±17 млн. лет [Bibikova et al., 2005] для монцонитов второй фазы. Большая часть пород сложена первичномагматическими минералами [Лобач-Жученко и др., 2007], что предполагает сохранность первичных магнитных минералов и перспективность этих пород для палеомагнитных исследований.

В Панозерском полифазном массиве автором были детально опробованы санукитоиды всех фаз, в также вмещающие мезоархейские метавулканиты и перекрывающие массив палеопротерозойские (ятулийские) базальты и диабазы [Лубнина, Слабунов, 2008].

Анализ результатов магнитной чистки показывает, что в значительной части образцов присутствуют две компоненты намагниченности.

Направление среднетемпературной компоненты, выделяемой в санукитоидах, близко направлению высокотемпературной компоненты, выделяемой в палеопротерозойских базальтах и диабазах, перекрывающих породы санукитоидного массива.

Среднее направление высокотемпературной компоненты санукитоидов значимо отличается от направлений высокотемпературных компонент вмещающих мезоархейских супракрустальных пород и перекрывающих палеопротерозойских базальтов и диабазов. Следует также отметить, что направления высокотемпературной компоненты разных фаз санукитоидного массива образуют закономерный тренд от более древних к более молодым ассоциациям массива, что также может свидетельствовать в пользу первичности выделенной компоненты намагниченности.

Палеомагнитный полюс, пересчитанный со среднего направления санукитоидов, близок мезоархейским полюсам гнейсов Водлозерского комплекса (2.86 млрд. лет) и базальтов Южно-Выгозерского зеленокаменного пояса Водлозерского террейна (Шальский, 2.8 млрд. лет) [Краснова, Гуськова, 1990]. Вместе с тем, полученный палеомагнитный полюс значимо отличается от такового для гранулитов Сиуру и кварцевых диоритов Варпаисъярви в террейне Иисалми [Mertanen et al., 1989; Neuvonen et al., 1997] Карельского блока. Различия в полученных палеомагнитных данных, возможно, связаны с тем, что в неоархее (в интервале 2.77-2.74 млрд. лет) террейны Кианта, Иисалми и Водлозерский еще не были частями единого Карельского блока, окончательное формирование которого произошло в результате коллизии 2.70-2.65 млрд. лет.

Габбро-долериты северо восточной части Онежской структуры

Палеопротерозойские (ятулийские) габбро-долериты были опробованы автором на Унойских о-вах северо-восточной части Онежской структуры. В результате детальных магнитных чисток образцов выделена монополярная высокотемпературная компонента намагниченности ЮЗ склонения и положительного наклонения. Тест контакта получить не удалось, поскольку образцы вмещающих пород демонстрируют хаотическое поведение вектора естественной остаточной намагниченности в ходе магнитных чисток. Однако, полученное ранее направление для вмещающих гранито-гнейсов Водлозерского террейна [Mertanen et al., 2006] значимо отличается от такового ятулийских габбро-долеритов, что косвенно свидетельствует в пользу первичности выделенной компоненты намагниченности.

Палеомагнитный полюс, пересчитанный с направления высокотемпературной компоненты намагниченности, близок полюсу ятулийских базальтов и диабазов в районе Панозерского санукитоидного массива [Лубнина, Слабунов, 2009] (табл. 1).

Таблица 1. Палеомагнитные полюсы исследованных автором архейских и палеопротерозойских комплексов Карельского блока
Объект	Точки отбора		POL	Палеомагнитный полюс				Возраст, млн. лет
	φ	λ		B/N	Φo	Λo	dpo/dmo
КАРЕЛЬСКИЙ БЛОК, Панозерский санукитоидный массив
Мезоархейские метаосадки и туфы кислых пород	63.3	33.4	R	1/6	9.4	182.3	9.5/17.6	~2880
Неоархейские санукитоиды
I магматическая ассоциация	63.3	33.4	R	3/28	-4.9	225.4	3.4/5.1	2741±12 2765±8
II магматическая ассоциация	63.3	33.4	R	2/11	-16.4	228.2	6.0/7.8	2727±4 2734±17
III магматическая ассоциация	63.3	33.4	R	3/21	-31.0	231.1	10.2/11.7	2742±18 2736±14
Среднее по санукитоидам	63.3	33.4	R	8/60	-10.2	226.1	3.5/4.9	2740
Ятулийские миндалекаменные базальты и габбро-диабазы	63.3	33.4	N	2/16	29.5	355.8	5.6/6.9	2200
ФЕННОСКАНДИЯ
Ятулийские габбро-диабазы Онежской структуры	61.8	35.2	N	1/14	23.2	357.2	6.2/8.7	2200
Средний ятулийский полюс для Фенноскандии					23	298	7	2200
Примечание. φ, λ - широта и долгота объекта; B/N - число точек отбора/число образцов; POL - полярность палеомагнитных направлений (N - прямая, R - обратная); Φo, Λo - широта и долгота палеомагнитного полюса; dpo/dmo - величины полуосей овала доверия. Жирным отмечены палеомагнитные полюсы, использованные в реконструкциях.

Для реконструкций использован средний палеомагнитный полюс, рассчитанный для ятулийских объектов в этой работе (табл. 1, рис.2).

2.2.2. Реконструкция положения Карельского блока в неоархее-раннем палеопротерозое

На основании полученных палеомагнитных полюсов (табл. 1) реконструирован тренд перемещения Карельского блока в мезоархее-палеопротерозое (рис. 2). Согласно полученным данным, 2.74 млрд. лет назад Карельский блок находился в южных тропических широтах и переместился в интервале 2.74-2.72 млрд. лет в умеренные широты с одновременным разворотом по часовой стрелке (см. рис. 2).

Скорость перемещения кратона составляет 4-9 см/год, что коррелируется с данными по кратонам Каапвааль [Lubnina et al., 2008; deKock et al., 2009] и Пилбара [Strik et al., 2003].

Рис. 2. Две альтернативные модели перемещения Карельского блока в мезоархее-раннем палеопротерозое из [Лубнина, Слабунов, 2009]. Возможный дрейф Карельского блока, основанный на палеомагнитных определениях, полученных в данной работе, показан серой сплошной линией: MA - мезоархейские метаосадки; I S, II S, III S - санукитоиды 3 фаз; Тренд, основанный на данных по гранулитам Сиуру (SG, [Mertanen et al., 1989]), Варпаисъярви (VP, [Neuvonen et al., 1996]), Шальским дайкам (SA, [Mertanen et al., 2006]) показан пунктирной серой линией. JA - ятулийские миндалекаменные базальты [Лубнина, Слабунов, 2009].

2.2.3. Положение Карельского блока в составе гипотетического неоархейского суперконтинента Кенорленд

В разделе на основе полученных палеомагнитных данных тестируются возможные положения Карельского блока относительно континентальных блоков Пилбара, Каапвааль и Сьюпириор в составе суперконтинента Кенорленд. Используя подход Д. Эванса и С. Писаревского [Evans, Pisarevsky, 2008], были рассчитаны угловые расстояния между парами одновозрастных полюсов этих блоков, позволяющие определить их принадлежность одной и той же литосферной плите (рис. 3).

Рис 3. Соотношение угловых расстояний между парами одновозрастных мезоархейских-палеопротерозойских полюсов континентальных блоков Карельского, Сьюпириор, Пилбара и Каапвааль.

При этих расчетах предпочтение отдавалось "ключевым" палеомагнитным полюсам блоков [Buchan et al., 2000; Pesonen et al., 2003], а также полученным в последнее время неархейским-палеопротерозойским кондиционным определениям для этих блоков [Лубнина, Слабунов, 2009; Lubnina et al., 2009; Wingate, 1998; Strik et al., 2003, 2007; deKock et al., 2007, 2009 и др.].

Угловые расстояния между полюсами одновозрастных полюсов блоков Пилбара и Карельского в интервале 2.88-2.72 млрд. лет, а также Каапвааля в период 2.77-2.72 млрд. лет, практически совпадают (рис. 3), что позволяет предполагать перемещение этих блоков в течение мезо-неоархея в составе единой литосферной плиты.

Для Сьюпириор данные в интервале 2.88-2.72 млрд. лет отсутствуют. Его положение в умеренных-высоких широтах северного полушария реконструировано на основании полюса 2.68 млрд. лет [Geissman et al., 1982], при этом он был обращен современной СВ окраиной в сторону северной окраины Карельского блока (рис. 3). Такое соотношение Сьюпириор и Карельского блока хорошо согласуется с реконструкцией, основанной на сопоставлении "штриховых" кодов магматических событий [Bleeker et al., 2005], коррелирующих радиальные рои даек Маттачеван (Сьюпириор) с палеопротерозойскими габбро-норитовыми дайками (2.45 млрд. лет).

Полученная автором конфигурация неоархейского суперконтинента (на рис. 4) отличается от предложенных ранее реконструкций неоархейских мегаконтинентов, построенных с использованием геологических данных: Ур [Rogers, 1996], Ваалбара [Cheney, 1995], Сьюпириа [Bleeker, 2003]. Показано, что ни одна из ранее предложенных моделей не дает полного совпадения пар одновозрастных полюсов для разных кратонов за исключением конфигурации, предложенной на рис. 4. Близкое соотношение между блоками Каапвааль и Пилбара показано М. деКоком с соавторами [deKock et al., 2009].

Рис. 4. Реконструкция суперконтинента Кенорленд на ~2.7 млрд. лет. Положение Каапваальского блока показано на координаты 30oS 30oE; положение блока Пилбара получено вращением вокруг полюса Эйлера 51.7oN 89.7oE на -97o; Карельского блока - на -58o вокруг полюса 35.8o 312o. Положение блока Сьюпириор показано по [Geissman et al., 1982].

Оценка угловых расстояний пар одновозрастных полюсов позволила сделать вывод о времени начала распада суперконтинента Кенорленд. Расхождение полюсов Карельского блока с Пилбарой начинается в интервале 2.72-2.45 млрд. лет и Каапвааль в интервале 2.7-1.8 млрд. лет (рис. 3). Этот факт свидетельствует о начале частичного распада суперконтинента на мегаконтиненты Пилбара-Каапваальский и Сьюпириор-Карельский. Последний существовал как единый мегаконтинент как минимум до 2.1 млрд. лет. Расхождение полюсов сразу после 2.1 млрд. лет (рис. 3) говорит об отделении Карельского блока от Сьюпириор в этот период. Такая модель подтверждается и независимой корреляцией "штриховых" кодов [Bleeker et al., 2005].