Эволюция метаморфических процессов в породах складчатого основания полуострова Ню Фрисланд (архипелаг Шпицберген)

Архипелаг Шпицберген расположен на сочленении Баренцевской шельфовой плиты, северного фрагмента Норвежско-Гренландского бассейна и западной части Северного Ледовитого океана, что делает его ключевым для расшифровки геологического строения и этапов формирования тектонической структуры шельфа и материкового склона, а также для обоснования прогнозной оценки ресурсов полезных ископаемых в северо-западной части Баренцевоморского шельфа Исключительная важность географо-экономического положения района, с одной стороны, определяется его особым международным статусом, а, с другой стороны, тем, что на востоке он граничит с северозападными шельфовыми областями России, а на севере — с международными водами Северного Ледовитого океана Одновременно большинство районов архипелага по причине своей груднодоступности являются малоизученными в геологическом (прежде всего — в минерагеническом) отношении.

Особый международный статус Шпицбергена и нахождение его под юрисдикцией Норвегии определяются Парижским договором 1920 года В соответствии с этим договором архипелаг передан под управление Норвегии, а все страны-участницы договора имеют право на ведение в пределах архипелага хозяйственной и научной деятельности Составной частью договора является Горный устав Шпицбергена, который определяет, в том числе, и правила ведения на архипелаге геологоразведочных работ Кроме этого, ведение хозяйственной и научной деятельности на Шпицбергене регламентируется национальным законодательством Норвегии.

Советский Союз присоединился к Парижскому договору о Шпицбергене в 1935 году Регулярные региональные геолого-геофизические работы в этом регионе стали проводиться с 1962 года в соответствии с приказом Министерства геологии и охраны недр СССР № 15-е от 23 02 1962 года, отданном на основании распоряжения Совета Министров СССР № 292 р-с от 08 02 1962 года В настоящее время деятельность Шпицбергенской поисково-съемочной партии Федерального государственного унитарного научно-производственного предприятия «Полярная Морская.

Геологоразведочная Экспедиция" (ФГУНПП ПМГРЭ) определяется «Концепцией поли гики РФ на норвежском архипелаге Шпицберген», которая одобрена Указом Президента РФ № 1386с от 31 12 1997 года Одной из задач, определяемых этой концепцией, является задача широкомасштабного присутствия российских организаций на архипелаге Шпицберген и их разноплановая хозяйственная деятельность, в т. ч. по изучению недр как самого архипелага, так и прилегающего к нему шельфа.

Архипелаг Шпицберген является северо-западной окраиной Баренцевоморского шельфа и находится между 10° и 35° в д и 78° и 81° с ш Архипелаг омывается с запада водами Гренландского моря, с юго-запада — Норвежского моря, с юго-востока и востокаБаренцева моря, а с севера — водами Северного Ледовитого океана (рис 11) Архипелаг состоит из пяти крупных островов и многих десятков мелких (рис 1 2) Самый крупный остров — Западный Шпицберген, площадью около 38 ООО кв км Вторым по величине островом является Северо-Восточная Земля с площадью около 14 500 кв км Площадь островов Баренца и Эджа, лежащих к востоку от Западного Шпицбергена, составляет, соответственно, примерно 5100 и 1400 кв км На западе архипелага находится остров Земля Принца Карла с площадью 625 кв км К востоку от Шпицбергена располагаются более мелкие острова, самыми крупными из которых являются на северо-востокеостров Белый, на востоке — острова архипелага Земля Короля Карла, на юго-востокеостров Надежды Общая площадь, занимаемая всеми островами Шпицбергена, равна примерно 62 000 кв км.

Береговая линия архипелага весьма изрезана и образует множество проливов и узких заливов — фьордов Из проливов наиболее крупными являются Хинлопен, отделяющий Северо-Восточную Землю, и Форланнсунн, отделяющий Землю Принца Карла, в обоих случаях от острова Западный Шпицберген Среди крупных фьордов надо отметить Ис-фьорд, Бельсунн и Хорсунн (на юге Западного Шпицбергена) и Конгс-фьорд Вуд-фьорд и Вейде-фьорд (на севере того же острова) Крупные полуострова, ограниченные проливами и фьордами, имеют собственные названия Ню Фрисланд, Земля Андре, Земля Хаакона VII, Земля Норденшельда и другие На Северо-Восточной Земле среди крупных заливов надо отметить залив Норденшельда, Валенберг-фьорд и Мерчргсон-фьорд.

В административном отношении архипелаг Шпицберген входит в губернаторство Свальбард (Королевство Норвегия) совместно с островом Медвежий Административным центром губернаторства является поселок Лонгиербюен, расположенный на южном берегу Ис-фьорда Другим норвежским поселком является Ню Олесунн, бывший до 1962 года шахтерским поселком, а ныне — международный научный центр На Шпицбергене имеются и старые русские поселки, принадлежащие Государственному Тресту «Арктикуголь» действующий поселок-шахта Баренцбург (юго-западная часть Ис-фьорда) и законсервированные — Пирамида и Грумант.

Рис. 1.1. Положение Шпицбергена в западном секторе Арктики.

С Е В ЕР О-ВО СТ ОНН ДЯ ЗЕМЛЯ? И^Й^Х .'¦ ' «» «ОМНА ГРУМАНТ.

БАРСНЦЬУРГ. ,'п.

ЗЕМЛЯ НОРД^у,.

Серкал.

НОРВЕЖСКОЕ МОРЕ.

СЕВЕРНЫЙ ЛЕДОВИТЫЙ ОКЕАН.

Сень л*. К р г м ер о. Белый/гСХ треф3*** «я. А ^ а. Большой м.Лаура м о. Моффен^ г м. М о1,.

Абеля.

1 ' 5/" 4 \ ¿-лй. || ¦'• 'А рл р д западный! Шпицберген ¦ айу^ .г: Пиояиипк ЛРЧОКИЯН-'.". «ПвТ».

О. Вильгельма о. Баренца.

78° м. Л. и н н <. «-¿-я.

Рис. 1.2. Архипелаг Шпицберген.

Архипелаг представляет собой арктическую горную страну с широко развитым современным оледенением Из островов архипелага самые высокие гипсометрические отметки имеет остров Западный Шпицберген (гора Ньютона и гора Перрьер — по 1717 м) Другие острова в восточной части архипелага характеризуются выровненным рельефом с более низкими высотами остров Северо-Восточная Земля — 637 м, остров Баренца — 610 м. остров Эджа — 578 м.

На западе архипелага рельеф описывается как альпинотипный (Земля Принца Карла, западное побережье Западного Шпицбергена, Ню Фрисланд) Он характеризуется резкой степенью расчленения, обилием острых вершинных гор и хребтов Рельеф развит, в основном, на плотных протерозойских породах фундамента, что обуславливает во многом морфологию вершин и склонов Другим типом рельефа является низкогорье, распространенное на востоке архипелага и характеризующееся слабой степенью расчленения.

Ледники распространены практически на всех островах архипелага Ледниковые плато, шапки и купола характерны для всех крупных островов Многочисленные нунатаки и непростой характер ледниковой поверхности свидетельствуют о сложном погребенном рельефе Одним из самых крупных ледниковых плато является ледник Ломоносова, мощность льда здесь достигает 370 метров Ледниковые купола распространены только на Северо-Восточной Земле их фронты (высота до 20 м) располагаются на мелководье, а мощность льда достигает 530 м Свободная ото льда суша приурочена, в основном, к центральным и северным частям архипелага.

Положение архипелага Шпицберген в тектонической структуре Западного сектора Арктики отличается рядом специфических особенностей С одной стороны, это крайний северо-западный выступ структур Евразии, обособленное краевое сводовое поднятие в северо-западной части Баренцевоморской окраинно-материковой плиты С друюй стороны, архипелаг расположен на сочленении двух крупных океанических бассейнов, и процессы океанообразования отражены на его тектонической структуре На севере Шпицберген (рис 1 3) граничит с глубоководной котловиной Нансена Северного Ледовитого океана, на северо-западе — с плато Ермака, являющимся продолжением континентальных структур архипелага и выходящим к арктическому срединно-океапическому хребту (хребту Гаккеля) В то же время Шпицберген входит в состав горного обрамления Норвежско-Гренландского океанического бассейна, чем и определяется линейность его главных морфоструктурных элементов в западной части архипелага, в целом параллельных континентальному склону и океаническому хреб1 у ш щшш.

I уХЛА.

Земля к4″ ?

К I ЧР^Ц

Франца чх .И.

Иосифа. г- >,.

У ЙЙ.

Гренландия I • Исландия.

Рис 1.3. Положение архипелага Шпицберген в современной тектонической структуре Западного сектора Арктики,.

1 — котловина Нансена.

2 — арктический срединно-океанический хребет.

3 — хребет Книповича.

4 — плато Ермака.

5 — прогиб Франц-Виктории.

6 — Бареицевоморская плита.

Книповича К югу и востоку от Шпицбергена располагается плита Баренцевоморского шельфа с ее разноориентированной блоковой отдельностью, на северо-востоке грабенообразный прогиб Франц-Виктории отделяет Шпицберген от Земли Франца Иосифа Сочетание на новейшем этапе процессов линейного орогенеза и сводового воздымания обусловило своеобразие современного тектонического плана Шпицбергена.

В пределах архипелага на дневную поверхность выведены структуры гетерогенного складчатого фундамента Баренцевоморской эпибайкальской плиты, промежуточного (орогенного) комплекса девонского возраста, платформенного чехла и континентальной окраины, претерпевших в отдельных зонах молодую линейную дейтероорогенную активизацию (рис 1 4).

Чехол эпикаледонской платформы объединяет позднепалеозойский (Ci-P), мезозойский (T-Ki) и кайнозойский (палеоген и неоген) структурные ярусы, разделенные несогласиями В составе чехла, который имеет четкое блоковое строение, выделяются а) горстообразное поднятие западного побережья Шпицбергена, б) Западно-Шпицбер1 енский грабенообразный прогиб, в) Восточно-Шпицбергенское поднятие.

Главной структурой промежуточного комплекса является субмеридиональный девонский грабен, располагающийся в центре северной части острова Западный Шпицберген и ограниченный с запада и востока крутопадающими зонами глубинных разломов.

Фундамент архипелага Шпицберген был окончательно сформирован в каледонское время Об этом свидетельствует многочисленные K-Ar и Rb-Sr датировки возраста в интервале 420−380 млн лет и орогенная формация девонского возраста, выполняющая наложенные межгорные впадины С геотектонических позиций гетерогенные складчатые комплексы фундамента Шпицбергена представляют собой крайнее северное звено горноскладчатых систем, выступающих по обе стороны Северной Атлантики в качестве фрагментов некогда единого подвижного пояса, завершившего свое развития в раннем палеозое Сходство литостратиграфических комплексов, участвующих в строении древних структур Шпицбергена и Восточной Гренландии, использовалось для традиционного структурно-формационного анализа (Красильщиков, 1973, Леонов, 1976, Sokolov et al, 1968 и др), а также стимулировало мобилистские подходы к реконструкции структурных связей ныне пространственно разобщенных каледонских выступовтеррейнов (Harland, 1969, 1985,1997, Gee, Page, 1994 и др).

Однако условия формирования каледонских складчатых сооружений Шпицбергена остются дискуссионными, как собственно и вопрос их гетерогенности, а также времени и.

Рис. 1,4. Схема тектонического районирования архипелага Шпицберген.

I — осадочный чехол (карбон-неоген) с мезозойскими долеритами- 2 — девонский орогешшй комплекс- 3 — додевонский фундамент (с каледонскими гранитами- 4 — 6 — комплексы фундамента Ню Фриланда (4 — позднерифенеко-раннепалеозойские, 5 — ранне-среднерифейская (?) серия Моссель, 6 — ран непротерозойская серия Атомфьелла).

Главные литотектонические блоки фундамента Шпицбергена: ] - Северо-Восточная Земля- 11 — Ню ФриеландIIIСеверо-Западный ШпицбергенIV — Юго-Западный Шпицберген.

Структуры первого порядка: северо-восточный выступ дакал едо некого фундамента (А) — антиклинорий западной части СВЗ (тектоническая ступень Земли Принца Оскара — Б' и антиклинорий бухты Норденшельда — Б") — Хинлопенский синклинорий (В' - восточное и В" - западное крылья) — антиклинорий Западного Ню Фрисланда (Г) — Северо-Западный выступ фундамента (Д) и тектоническая ступень (Д') на сочленении с девонским грабеномгорст-антиклинорий западного побережья Шпицбергена (Е). усдовий метаморфизма докаледонского основания Очевидно, что шпицбергенские каледониды характеризуются внутренней зональностью, соотношение которой с докаледонскими структурами изучено недостаточно Одним из аспектов решения этой проблемы является определение типов и условий метаморфизма разновозрастных комплексов, а также изучения эволюции метаморфических процессов во времени.

При рассмотрении состояние изученности этого вопроса видно, что основная проблема сейчас — неравномерность изученности, когда имеется много материалов по изотопной геохронологии и, наряду с этим, крайне недостаточно изучены пе грохимические характеристики как отдельных толщ, так и структурно-вещественных комплексов в целом, минералогия метаморфических комплексов, химизм отдельных минералов и Р-Т условия их формирования Отсутствие петрологической информации не позволяет зачастую правильно и объективно интерпретировать данные изотопного анализа, оценивать приуроченность тех или иных эндогенных процессов к конкретным геологическим событиям.

В результате на данный момент времени на Шпицбергене более или менее четко разработаны вопросы стратиграфии структурно-вещественных комплексов фундамента и формационной принадлежности докаледонских и каледонских магматических комплексов, во многом решены вопросы привязки последних к тем или иным тектоно-магматическим событиям и геодинамическим обстановкам формирования В то же время нерешенными для многих структурно-вещественных комплексов (прежде всего, глубоко метаморфизованных) остаются вопросы реконструкции первичной природы и условий формирования, классификации последующих процессов метаморфизма с разделением их на этапы, определением их физико-химических параметров и эволюции метаморфизма во времени.

Актуальность темы

диссертации. Эволюция и режимы эндогенных, в частности метаморфических, процессов в зонах подвижных поясов — одна из актуальных проблем современной геологии Изучение влияния этих процессов в течении нескольких тектоно-метаморфических циклов на древние комплексы фундамента Шпицбергена — один из главных аспектов любых комплексных исследований По этой причине реконструкция условий осадконакопления ныне глубоко метаморфизованных структурно-вещественных комплексов Шпицбергена и их последующего метаморфизма, эволюция эндогенных процессов и определение их временной приуроченности являются важнейшей задачей пе1ролого-петрохимпческого изучения складчатого фундамента архипелага Необходимость такого рода исследований несомненна, поскольку наши знания о докембрийском — раннепалеозойском этапе формирования коры Шпицбергена до сих пор остаются неполными, что приводит к появлению спорных и противоречивых моделей развития древних структур (Harland, 1961, Красильщиков, 1973, Бархатов, 1970, Леонов, 1976, Турченко, 1987, Gee, Page, 1994, Witt-Nilsson et al, 1998, Daragan-Suschov, Evdokimov, 1998) Полуостров Ню Фрисланд — ключевой, эталонный район для докембрия Шпицбергена (Harland et al, 1966, Harland, 1997) Его изучение дает стройное и правильное понимание докембрийской — раннепалеозойской истории всего архипелага, создает основу для региональной корреляции разновозрастных комплексов и палеотектонических построений как в пределах архипелага, так и в масштабах Западно-Арктического региона.

Цель и задачи работы. Целью работы является реконструкция первичного состава пород, Р-Т условий последующих этапов регионального метаморфизма и формирования складчатого основания полуострова Ню Фрисланд для разработки геодинамической модели докембрийского — раннепалеозойского фундамента архипелага Шпицберген.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.

1 Статистически обоснованное опробование всех разновидностей пород кристаллического фундамента полуострова Ню Фрисланд для фактического обеспечения последующих пе грохимических, петрологических и геодинамических построений.

2 Классификация пород, выяснение их первичной природы и реконструкция условий осадконакопления первичных комплексов.

3 На основе петрографического исследования метаморфических пород, изучения химических составов слагающих их минералов и газово-жидких включений в этих минералах определение последовательности смены парагенезисов и описание метаморфической зональности в докембрийских комплексах Определение Р-Т-параметров метаморфизма.

4 Восстановление последовательности главных геологических событий региона в докембрии и их геодинамических обстановок на основе изучения вещественного состава кристаллических пород фундамента.

5 Установление минерагенической специализации докембрийских комплексов и специфики наложенных процессов метаморфизма.

Основные защищаемые положения.

1 В пределах метаморфизованной части складчатого основания полуострова Ню Фрисланд выделяются три структурно-вещественных комплекса, претерпевшие метаморфические преобразования осадочно-вулканогеиная серия Атомфьелла. сформировавшаяся в условиях активной континентальной окраины, осадочная серия Моссель, сформировавшаяся в условиях древней протоплатформы, и перекрывающая их толща позднерифейского — раннепалеозойского возраста, сформированная в платформенных условиях и представленная слабометаморфизованными и неметаморфизованными породами серий Лумфьорд, Поларисбреен и Ослобреен.

2 Метаморфизм пород серии Атомфьелла охарактеризован как изобарический амфиболитовой фации андалузит-силлиманитового типа, проходивший при температурах 450−700°С и давлениях до 4−5 кбар в условиях преобладания углекислоты и дефицита воды во флюидной фазе Внутри серии выявлены реликты древнего протолита, метаморфизованного в условиях гранулитовой фации при давлении более 5.5 кбар

3 Породы серии Моссель испытали зональный метаморфизм дистен-силлиманитового типа, проходивший в условиях от зеленосланцевой до амфиболитовой фаций при температурах 360−650°С (до 700°С), режим давления был декомпрессионныйсначала нарастал до 7 кбар и выше, а затем резко снижался до 1,5 кбар Заключительные стадии характеризовались повышенной обводненностью и проявлением кремний-щелочного метасоматоза Прогрессивный метаморфизм пород верхнего комплекса характеризуется условиями пренит-пумпеллииювой и низкотемпературной субфацией зеленосланцевой фаций, протекал при температурах до 300−350°С и отнесен к неопределенному типу по давлению.

4 В ходе своего становления складчатое основание п-ва Ню Фрисланд последовательно претерпело гранулитовый метаморфизм протолита в позднеархейское время (2700−2600 млн лет), высокоградиентный метаморфизм амфиболитовой фации в условиях активной континентальной окраины в раннепротерозойское время (1750 млн лет), зональный низкоградиентный метаморфизм в условиях риф го генного режима в раннерифейское время (1400−1200 млн лет), низкотемпературный метаморфизм неопределенного типа в условиях активизации древней платформы в каледонское время (470−380 млн лет).

Научная новизна работы. Обоснована схема последовательности главных тектоно-метаморфических и тектоно-магматических событий в данном районе Разработана модель эволюции полиметаморфических преобразований осадочно-вулканогенных и осадочных комплексов Ню Фрисланда, основанная на закономерной смене минеральных парагенезисов и состава породообразующих железо-магнезиальных минералов Выделены и закартированы метаморфические зоны разных этапов регионального метаморфизма складчатого фундамента Определены термодинамические параметры этих этапов метаморфизма Дана оценка минерагенической специализации докембрийских комплексов.

Практическая значимость работы. Предлагаемая схема эволюции метаморфизма складчатого основания полуострова Ню Фрисланд может стать базовой для создания схемы эволюции метаморфизма докембрийского — раннепалеозойского фундамента архипелага Шпицберген, что способствует правильной оценке минерагенической специализации древних структурно-вещественных комплексов региона.

Результаты проведенных исследований могут быть использованы при мелкои средыемасш I абном картировании в пределах архипелага и окружающего его шельфа, а также при создании схем тектонического развития Баренцевоморской плиты и Евразийского бассейна в целом.

Фактический материал. Основным материалом для работы явились полевые наблюдения, коллекции образцов и аналитические данные автора, собранные в период работы на полуострове Ню Фрисланд (Шпицберген) в 1984;1993 г г и 2004 году, а также материалы за 1964, 1981;1984, 1986;1988 г г старшего геолога Шпицбергенской партии Сергея Александровича Абакумова, под руководством которого автор начинал свою профессиональную деятельность на Шпицбергене Кроме этого, для работы использовались фондовые материалы Шпицбергенской партии ФГУНПП ПМГРЭ и опубликованные работы отечественных и зарубежных геологов.

Аналитический материал. Диссертантом описано более 2000 прозрачных шлифов, пеьрографическое описание сопровождалось определением показателей преломления плагиоклазов, биотитов, амфиболов и других минералов, а также оптических конс1анг амфиболов и пироксенов на федоровском столике (петрографические лаборатории ВНИИОкеангеология и ПГО «Невскгеология») В лабораториях ВНИИОкеаигеология, ВСЕГЕИ, ПГО «Севзапгеология», ПГО «Невскгеология» были выполнены более 2000 спектральных полуколичественных анализов, 292 силикатных анализа и 146 минералогических анализов метаморфических и магматических пород Также были выполнены 53 количественных анализа на тяжелые и редкоземельные элементы, 81 термометрический анализ карбонатных пород, 60 анализов на декрепитацию На кафедре минералогии Горного института под руководством доцента В Ю Эшкина был проведен термолюминисцентный анализ 50 образцов кварца Микрозондовый анализ некоторых породообразующих минералов (гранат, полевые шпаты, биотит, мусковит, амфибол, хлорит) проводился в лабораториях ПГО «Невскгеология» и «Механобр» (с отбором мономинеральных проб и изготовлением искусственных брикеюв) и в изотопно-аналитических центрах Университета г Упсапа (Швеция) и ВСЕГЕИ (в специально изготовленных шлифах по породам) Всего было сделано 553 анализа по отдельным минеральным зернам, а также 9 детальных микрозондовых профилей через зерна граната в метаморфических породах Во ВСЕГЕИ проводилось изучение газово-жидких включений (к гм н Толмачева Е В) в минералах метаморфических пород (кварц, полевые шпаты, циркон и другие минералы), всего изучено 15 проб В изотопно-аналитических центрах ВСЕГЕИ и Музея Естественной Истории (Стокгольм, Швеция) получены результаты по U-Pb и Pb-Pb датированию цирконов (10 проб, аналитик к гм н, А Н Ларионов).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на VI межведомственной конференции по новейшим достижениям в морской геологии «Проблемы развития морских геотехнологий, информатики и геоэкологии» (Санкт-Петербург, 1994), 23 Международной конференции «Зимняя встреча полярных геологов» (Орхус, Дания, 1998), Первом Всероссийском Палеовулканологическом Симпозиуме «Палеовулканология, вулканогеино-осадочный литогенез, гидротермальный метаморфизм и рудообразование докембрия» (Петрозаводск, 2001), III и V Международной конференции «Комплексные исследования природы Шпицбергена» (Мурманск 2003, 2005), Международной конференции «Арктическая геология, углеводородные ресурсы и проблемы развития» (Тромсе, Норвегия, 2004) Результаты исследований изложены в ряде производственных геологических отчетов «Метаморфические и магматические комплексы полуострова Ню Фрисланд и их минерагеническая характеристика» (1989), «Геологическое строение Северо-Западного, Центрального и Восточного районов Шпицбергена» (1993), «Геохронология и петрология складчатого фундамента архипелага Шпицберген» (1993), «Составление серии сводных карт масштаба 1 1 000 000 (новая серия) архипелага Шпицберген и создание баз геологической информации» (1996), «Главные этапы тектонического развития фундамента Шпицбергена (по результатам геохроиологического доизучения архипелага)» (1998), «Составление и подготовка к изданию геологической и геоморфологической карт масштаба 1 1000 000 архипелага Шпицберген и прилегающего шельфа» (2000), «Главные этапы тектонического развития фундамента архипелага Шпицберген» (2001), «Объяснительная записка к геологической карте Ню Фрисланда масштаба 1 200 000» (2002).

Публикации. По геме диссертации опубликовано 16 работ (9 статей и 7 тезисов докладов).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения Работа содержит 174 страницы машинописного текста, 32 таблицы и 121 рисунок (схемы, графики, фотографии), а также список литературы из 189 наименований.

Результаты исследования первичных ГЖВ в породах серии Моссель.

Этапы минералооб-разования (типы включений) Характеристика включений Р-Т-условия метаморфизма Режим метаморфизма.

Осадочный (реликтовые РВ и ФВ + твердофазовые включения) 1 Твердофазовые включения ильменит, циркон, апатит 2 Сингенетичные РВ и ФВ а) РВ частично раскристал-лизованные (вулканогенные) б) ФВ — жидкая С02.

Метаморфический (метаморфогенные ФВ) Сингенетичные ранние жШО+СагЬ ± тв фазы (рудный, галит ЫаС1) и гжС02 поздние гжРЬО Псевдовторичные гжРЬО (Р=0,7−0,8) Т — от 430−450°С (на пике процесса) до 260 °C (заключительная стадия) Р-не менее 3,0 кбар на пике процесса Декомпрессион-ный низкотемпературной субфации амфиболитовой фации.

4 6 Термодинамические условия и петрологические особенности метаморфизма пород серии Моссель.

Количественные характеристики метаморфизма пород серии Моссель определялись с помощью геотермобарометров (Перчук, Рябчиков, 1976, Перчук, 1970, 1989, ветуа, РегсЬик, 1990, НоМау/ау е1 а1, 1997) Температурные условия метаморфизма пород определялись по гранат-биотитовому геотермометру (Перчук, 1970, 1989), который дал интервал температур

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В ходе многолетних исследований пород складчатого основания полуострова Ню Фрисланд геологами разных стран в его пределах были выделены три структурно-вещественных комплекса, отделенных друг от друга глубинными разломами либо поверхностями несогласий В 60−70-е годы прошлого века работами английских и советских геологов (Harland et al, 1966, Красильщиков, 1973) была разработана схема стратиграфического расчленения для метаморфических и осадочных пород нижнего протерозоя — нижнего палеозоя этого района Основанная на выделении стратонов по наборам характерных литологий, эта схема (с необходимыми модификациями) послужила основой для создания серии среднемасштабных геологических карт полуострова (Абакумов Сироткин, Тебеньков, 1989ф, Тебеньков, Сироткин, Шарин, 2002ф, Dallmann et al, 2004).

Изотопно-геохронологические исследования, проведенные в последние годы (Gee et al 1992 Balashov et al, 1993, Larionov et al, 1995, 1998, 2000, Tebenkov et al, 1996, Hellman et al. 1997 2001, Ларионов, 1999, Hellman, 2000), дали геохронологическое обоснование разработанным ранее стратиграфическим схемам и подтвердили выдвинутое предположение (Соколов, Красильщиков, Лившиц, 1968, Красильщиков, 1973) о раннепротерозойском возрасте гранито-гнейсов и гранитоидов серии Атомфьелла Вторым важным результатом этих работ стало отсутствие четких гренвильских датировок для метаморфических пород Ню Фрисланда и каледонский возраст посторогенных гранитоидов комплекса Ньютонтоппен прорывающих породы позднерифейского возраста На основании этого была разработана модель тектонического развития складчатого основания Ню Фрисланда как тектоно-стратиграфического комплекса (Gee, Page, 1994, Witt-Nilsson, Gee, Hellman, 1998) В рамках этой модели структуры фундамента и высокотемпературный метаморфизм его нижней и средней частей были причислены к результатам каледонской косонаклонной конвергенциитранспрессии (Harland, 1971).

Полученные автором новые данные по петрологии метаморфических пород Ню Фрисланда дали возможность уточнить историю формирования сгруктурно-вещесгвенных комплексов этого района и восстановить условия и последовательность метаморфических преобразований в породах фундамента Они подтвердили выдвинутые автором защищаемые положения и позволили сделать следующие выводы.

1 Всесторонний анализ материалов по породам нижнего (серия Атомфьелла) и среднего (серия Моссель) структурно-вещественных комплексов показал резкие различия в характеристике их разрезов и обстановках формирования Нижний комплекс формировался в островодужных условиях активной континентальной окраины и состоит, вероятно, из двух первоначально независимых частей Эти части (нижняя и верхняя подсерии серии Атомфьелла) были накоплены в отличающихся геодинамических обстановках, имеют разную петрохимическую характеристику и относятся к различным литолого-формационным сериям Их тектоническое объединение в единый комплекс произошло позднее, а тектонический контакт между ними был затем снивелирован процессами складчатости и метаморфизма Изотопные датировки по гранитоидам этого комплекса указывают на карельский возраст (около 1750 млн лет) термальных событий, что является единственным примером для фундамента архипелага Однако петролого-петрохимический анализ разрезов сходных комплексов из других районов Шпицбергена предлагает в качестве аналога по геодинамической обстановке формирования pi дальнейшего преобразования нижнюю часть серии Смеренбургфьорд (Абакумов, 1976, Turchenko, 1992, Тебеньков, Сироткин, Красильщиков, 1993ф, Красильщиков и др, 1996ф), чьи породы выходят на крайнем северо-западе архипелага (рис 1 4 и 1 6).

Средний комплекс, 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 Серия Моссель, представляющая средний комплекс на Ню Фрисланде, хорошо сопоставляется со сходными толщами в других районах Шпицбергена (рис 1 4 и 16) сериями Бренневинсфьорд (СВЗ), Кроссфьорд и Конгсфьорд (СЗ Шпицберген), Исбьорнхамиа (ЮЗ Шпицберген) Возраст формирования этих комплексов и их последующего метаморфизма точно неизвестен, тк полученные в последние годы для этих серий геохронологические датировки дают широкий спектр в интервале 1700 — 900 млн лет Однако анализ геологической ситуации по районам архипелага и соотношение с подстилающими и перекрывающими комплексами позволяет оценивать возраст их формирования в 1400 — 1200 млн лет.

Верхний (байкальско-каледонский) комплекс охарактеризован фаунистически и формировался в «платформеноидных» условиях (Бархатов, 1970, Турченко, 1987) Верхиерифейские — иияснепалеозойские серии Лумфьорд, Поларисбрееи, Ослобреен. известные на Шпицбергене, хорошо сопоставляются с одновозрастными комплексами других районов Шпицбергена (рис 1 4 и 1 6), имея в качестве маркера вендскую диамиктовую (тиллитоподобную) формацию Нижняя и верхняя границы комплекса определяются максимумами изотопных датировок, совпадающими с эпохами гренвильской и каледонской тектоно-магматической активности.

2 Изучение минеральных парагенезисов в породах серии Атомфьелла. химизма слагающих их минералов и газово-жидких включений в кварце, цирконе и других минералах дало возможность определить характер и параметры прогрессивного метаморфизма этого комплекса Карельский метаморфизм (возраст определяется по датировкам анатектических гранитоидов — около 1750 млн лет) осадочно-вулканогенных образований проходил в условиях островодужной обстановки и был наложен, видимо, на уже деформированную толщу Метаморфизм относится к андалузит-силлиманитовому типу и характеризуется высокоградиеншыми 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 °C и выше) Условия, в которых протекал метаморфизм, характеризовались низкой флюидонасыщенностью, при этом в имевшимся флюиде углекислота резко доминировала над водой Эту ситуацию можно связывать с предположением о том, что толщи комплекса еще раньше были обезвожены в ходе древнего гранулитового метаморфизма С процессами карельского метаморфизма связываются процессы мигматизации и анатексиса (тела гранитоидов) и образования в пределах Ню Фрисланда проявлений и точек минерализации серпентин-асбеста. талька и тонкочешуйчатого мусковита.

3 Прогрессивный метаморфизм пород серии Моссель на основании петрологических данных охарактеризован как зональный низкоградиентный дистен-силлиманитового типа Температуры метаморфизма в разных зонах менялись от 350−360°С и ниже до 650−700°С, что соответствует широкому интервалу условий от зеленосланцевой до амфиболитовой фаций Режим метаморфизма определен как декомпрессионный на начальной стадии давление было высоким и достигало 7−8 кбар и выше, а кульминация метаморфизма совпала с резким спадом давления, которое снизилось до 3,0−1,5 кбар и ниже 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 серии Моссель, так и в подстилающем комплексе.

Этот же метаморфизм проявился как регрессивный для пород серии Атомфьелла, 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 и геохимических аномалий железа, меди, свинца, цинка, золота.

Возраст этого метаморфизма оценивается как раннегренвильский, а обстановка его проявления отождествляется с зонами горизонтального растяжения, например, с зонами континентального рифтогенеза.

4 Прогрессивный метаморфизм собственно каледонских комплексов характеризуется как низкотемпературный (не более 300−350°С) и отнесен по характеру давления к неопределенному типу, хотя по косвенным признакам можно предполагать наличие в это время повышенных давлений В верхнерифейских и вендских породах были сформированы в это время минеральные парагенезисы низкотемпературной субфации зеленосланцевой фации и пренит-пумпеллиитовой фации В подстилающих породах в это время локально проявились процессы хлоритизации и актинолитизации, а в районе восточного побережья Вейде-фьорда, примыкающего непосредственно к Биллефьордской зоне разломов, в породах серии Атомфьелла сформировались регрессивные минеральные ассоциации зеленосланцевой фации.

С заключительными стадиями каледонского этапа связано внедрение гранитов и граносиенитов комплекса Ньютонтоппен и формирование роговиков в их экзоконтактах С этим же этапом связана перекристаллизация кварца в ранее сформированных кварцевых жилых и образование проявлений кварцевого сырья (кварц для плавки) на севере Ню Фрисланда.

5 Таким образом, метаморфические процессы в породах складчатого основания полуострова Ию Фрисланд проявились в несколько этапов и характеризовались различными Р-Т-условиями и флюидными режимами Существование древнего (гранулитового) метаморфизма остается открытым вопросом Этапы прогрессивного метаморфизма нижнего и среднего структурно-вещественных комплексов характеризовались высокими Р-Т-условиями и значительными масштабами, в том числе и сопровождающих метасоматических процессов, а последний, каледонский метаморфизм характеризовался низкими Р-Т-условиями и не оказал значительного влияния на породы фундамента.