Около 1,88 миллиарда лет назад в северо-восточной части Фенноскандинавского щита завершился крупный тектонический цикл. После столкновения древних Кольской и Карельской провинций, сформировавшего Лапландско-Кольский ороген, процессы сжатия сменились растяжением. Снятие напряжений и подъем астеносферы запустили декомпрессионное плавление мантии, в результате которого на поверхность излились базальтовые магмы. Сохранившиеся сегодня в Кандалакша-Колвицком гранулитовом поясе вулканические породы фиксируют именно этот переходный этап и позволяют точно датировать окончание регионального горообразования.
В восточной части Кандалакшской гранулитовой зоны исследователи выявили линзовидное тело темных мелкозернистых пород протяженностью около 1,5 километра и шириной 150–400 метров, залегающее на палеопротерозойских лейкократовых метагаббро. Полевые и петрографические данные указывают, что перед нами нижняя часть древнего вулканического покрова, сохранившегося в виде эрозионного останца. Под микроскопом вулканические породы демонстрируют порфировую структуру: фенокристаллы амфибола (до одного миллиметра) и плагиоклаза (до двух миллиметров) погружены в тонкозернистую плагиоклаз-амфиболовую основную массу. Подобные текстуры характерны для излившихся магматических пород, а их сохранность, несмотря на последующий метаморфизм, делает объект пригодным для детального петрологического анализа.
Геохимические исследования показали, что вулканические породы относятся к железистой толеитовой базальт-андезитовой серии (SiO₂ 49–57 мас.%, Fe# = 62–78%). Их нормированные на примитивную мантию спектры демонстрируют обогащение легкими редкоземельными элементами и крупноионными литофильными элементами (Ba, Sr), а также деплетирование высокозарядными элементами (Nb, Ta, Zr, Hf). Соотношения редкоземельных элементов указывают, что родоначальная магма вулканитов образовалась из водосодержащей магмы, о чем свидетельствует наличие амфибола в вулканитах. Это важно, поскольку вода в мантийном источнике снижает температуру плавления и влияет на состав магмы. водосодержащей магмы, о чем свидетельствует наличие амфибола в вулканитах. Это типично для декомпрессионного плавления: когда после коллизии литосфера растягивается, а астеносфера поднимается, давление падает, и мантия начинает плавиться без дополнительного нагрева.
Подъем расплава происходил не мгновенно. Как показывают термобарометрические расчеты по составам сосуществующих амфиболов и плагиоклазов, магма задерживалась в промежуточных камерах на глубинах примерно 19, 11 и 4 километра. Там при температуре около 1090 °С образовались сравнительно крупные кристаллы амфибола и плагиоклаза.
Финальный «рывок» был относительно быстрым. Отсутствие реакционных кайм вокруг фенокристаллов амфибола говорит о том, что магма не успела прореагировать с окружающими породами при подъеме, а «проскочила» верхние уровни коры за геологически короткое время. На поверхности лава остыла сравнительно быстро. Окончательная кристаллизация завершилась при 840-700 °С, что характерно для излившихся пород. Округлая форма фенокристаллов плагиоклазов – следствие их частичного переплавления при изменении условий во время восхождения.
Возраст кристаллизации вулканических пород был установлен методом SHRIMP U–Pb изотопным методом по цирконам, выделенным из базальта. Циркон – очень устойчивый минерал, который сохраняет в своей кристаллической решетке следы радиоактивного распада урана в свинец. Измерив соотношение радиоактивных изотопов U и Pb, можно точно узнать, когда кристалл сформировался. Выполненные измерения показали, что кристаллизация вулканических пород произошла во время 1875,1 ± 8,4 миллиона лет назад.
Интересная деталь: в базальте нашли более древние цирконы с возрастом около 2,44 миллиарда лет. Это не «родные» кристаллы магмы вулканитов, а обломки, захваченные расплавом из более древних нижележащих пород (метагаббро Кандалакшского массива). Их наличие подтверждает, что базальт действительно поднимался сквозь толщу коры и взаимодействовал с подстилающими породами.
Полученный возраст вулканических пород совпадает в пределах погрешностей с возрастами постдеформационных интрузий и даек в соседних районах пояса. Это позволяет считать, что весь регион в это время переживал один и тот же геологический этап: завершились тектонические процессы и деформации (горообразование), прекратился высокотемпературный гранулитовый метаморфизм (когда породы изменялись на глубине при 800–900 °С), начались подъем и охлаждение глубоких блоков коры до температур 400–450 °С.
Формирование вулканитов Кандалакша-Колвицкого гранулитового пояса отражает типичный путь стабилизации коллизионных орогенов:
- Столкновение континентов
- Завершение субдукции (погружения плит)
- Снятие тектонических напряжений
- Растяжение литосферы + подъем астеносферы
- Декомпрессионное плавление водосодержащей мантии
- Формирование постколлизионных магматических пород
Ученые доказали, что вулканические породы Кандалакша-Колвицкого гранулитового пояса служат точным хронометром и петрологическим индикатором завершения Лапландско-Кольского орогенеза. Они зафиксировали момент, когда во время 1,88 миллиарда лет назад на Кольском полуострове завершилась эпоха бурного горообразования и континентальная кора начала переходить в состояние долгосрочной стабильности.
Комплексное изучение минералов, химического состава и изотопного возраста позволило восстановить полный маршрут магмы от источника в мантии до поверхности. Это расширяет понимание того, какие процессы происходили в глубине Земли и как формировались древние континенты.
Источник: Минобрнауки России
Изображение на обложке: разработано Magnific
