Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




18.10.2017





Яндекс.Метрика
         » » Радиологические данные по Мончегорскому массиву ультраосновных пород

Радиологические данные по Мончегорскому массиву ультраосновных пород

16.11.2017

В работе Э.К. Герлинга, Ю.А. Шуколюкова и др. приведено большое количество K-Ar данных по основным и ультраосновным породам Кольского полуострова и Карелии.

Учитывая существующие геологические представления о протерозойском возрасте Мончегорского плутона, Э.К. Герлинг в работе отмечает тем не менее, что K-Ar цифры возраста, полученные для ряда горных пород Кольского полуострова, указывают на то, что последние гораздо древнее протерозоя. Если для ультраосновных пород Печенги были получены цифры около 1800 млн. лет, то цифры для Мончи группировались в основном вокруг значений 2600, 3400 и 4000 млн. лет. Пo изотопным отношениям рудных свинцов А.П. Виноградов и др. получили для основных пород Мончи значения возраста 2500—2740 млн. лет. Наряду с цифрами порядка 2600—3400 млн. лет, т. е. того же порядка, что и возраст вмещающих пород Кольской серии, для некоторых пород Мончи Э.К. Герлингом получены были и значительно более древние цифры. В работе 1962 г. приводится возраст перидотита горы Ниттис (скв. 995, глубина 320 м), равный 6500 млн. лет (содержание К=0,091%), и пироксенита (из той же скважины), равный 6570 млн. лет (содержание К = 0,076%). Такой же древний возраст (5200 млн. лет) показал перидотит с глубины 363 м.

He сомневаясь в правильности геологических данных о внедрении ультрабазитов в польскую серию сланцев, Э.К. Герлинг высказывает в работе предположение, что полученные наиболее древние возрастные значения относятся к ксенолитам подкорового вещества Земли. В связи с этим возраст Земли не может быть меньшим 6500 млн. лет.

В 1965 г. Э.К. Герлинг с соавторами опубликовал работу «Древнейшие ультраосновные и основные породы Монче-Тундры (Кольский полуостров) и новые данные об абсолютном возрасте подкорового вещества Земли», в которой приводится много новых радиологических данных. Дополнительных геологических фактов по сравнению с 1962 г. в работе Э.К. Герлинга и др. не отмечается, но приводится уже много цифр порядка 7—8 млрд. лет и больше, полученных K-Ar методом для ряда оливиновых ультраосновных пород и ксенолитов так называемого сёдберита в габбро горы Пюд. Полученные данные интерпретируются следующим образом: время формирования интрузий отвечает возрасту придонных поритов и габбро-поритов — 3380 млн. лет, тогда как оливиниты, перидотиты и сёдбериты с возрастом 6000 млн. лет и больше выносились магмой в качестве отторженцев подкорового вещества — мантии Земли.

Сделанные Э.К. Герлингом с соавторами выводы настолько принципиально важны и настолько не соответствуют реальным известным геологическим и некоторым радиологическим фактам, что требуют специального рассмотрения.
В табл. 2 приведены усредненные цифры возраста для различных петрографических групп пород Мончегорского плутона.

Среди приведенных цифр обращают внимание следующие.

1. Наиболее древние значения возраста получены для оливиновых пород, непосредственно залегающих над придонными поритами и габбро-норитами. С другой стороны, древнейшими породами по K-Ar методу оказались «сёдбериты» — ксенолиты роговиков в габбро горы Нюд;

2. Придонные гнейсы Кольской серии, подстилающие интрузию ультраосновных пород, показали K-Ar возраст 2150 млн. лет, хотя их возраст из более удаленных участков близок к 3100 млн. лет и по данным K-Ar метода, и по результатам свинцово-изохронного датирования.

3. Свинцово-изохронный возраст ультраосновных пород, включая и образцы перидотитов с K-Ar возрастом 6 млрд. лет, очень хорошо укладывается на суммарную изохрону, уравнение которой соответствует возрасту 2900+200 млн. лет.

Таким образом, налицо противоречивость полученных разными методами цифр, датирующих возраст ультраосновных пород Мончи.

Следует отметить что одно несоответствие, также требующее логического объяснения. В работе Э.К. Герлннга, М.Л. Ященко и И.М. Горохова приводятся данные для биотита из сульфидной жилы в шахте № 4. K-Ar возраст биотита определен в 3390 млн. лет, a Rb-Sr возраст того же биотита равен 2230 млн. лет (при ЛRb=1,39). Среди приводимых Э.К. Герлингом цифр особо интересными, на наш взгляд, являются K-Ar цифры подстилающих гнейсов, которые дали цифру среднюю из четырех — 2150 млн. лет. Нам кажется, что эта цифра ближе всего отвечает времени внедрения интрузии ультраосновных пород, в контакте с которой архейские гнейсы, видимо, потеряли преобладающе большую часть накопленного радиогенного аргона.

Как показывают Э.К. Герлинг, В.А. Масленников и др., значительная часть радиогенного аргона, содержащегося в ультрабазитах Мончи и включенных в них «ксенолитах», связана с минералами непрочно. В частности, авторы пишут: «Все вышеизложенное свидетельствует о том, что в исследованных нами ксенолитах и даже во вмещающих ультраосновных породах часть радиогенного аргона, от 50 до 90%, находится в нарушениях кристаллической решетки и выделяется сравнительно легко. Исключая этот аргон из общего содержания аргона, можно вычислить время, прошедшее с момента формирования породы».
В табл. 3 рассматриваемой работы приводятся данные с такими поправками только для трех образцов. При этом пироксенит горы Ниттис (лабораторный № 2716; скв. 995, глубина 320 м) с возрастом 6460 млн. лет изменяет его до 2970 млн. лет, а пироксенит горы Сопчи (№ 2792), с возрастом 5360 млн. лет — до 3070 млн. лет, что совпадает с оценкой возраста свинцово-изохронным методом по Э.В. Соботовичу и др. Третий случай, отраженный в табл. 3, — это плагиоклаз из так называемого сёдберита (амфиболового роговика) — ксенолита в габбро горы Нюд, значение возраста которого вместо 7960 млн. лет оказывается равным 6780 млн. лет.

После этого следует вывод, что большая часть аргона в исследованных ксенолитах находится в нарушениях кристаллической структуры и что аргон попадает туда за счет длительного пребывания ультраосновных пород на большой глубине в условиях высоких температур и давления, способствующих миграции аргона и калия из минералов. Однако для читателя неясно, почему в этих условиях аргон должен был сохраниться в ксенолитах, захваченных магмой, имеющей температуру не ниже 1000°. He ясно также, что имеется в виду под названием «ксенолитов подкорового вещества». По-видимому, в их число входят амфибол-плагиоклазовые роговики, так называемые сёдбериты, так как среднее значение возраста около 7000 млн. лет получается именно для «сёдбернта» — амфиболового роговика пробы 2825. Однако состав этого «ксенолита» подкорового вещества» ни в коей мере, даже отдаленно, не напоминает ни ультраосновные породы, ни предполагаемое подкоровое вещество.

Эта порода, конечно, не является «сёдберитом» в понимании Кольмана, давшего такое название особой разновидности базальта. По структуре это скорее метаморфическая порода, для которой характерно существенное развитие по измененному пироксену актинолитовой обманки, а также выполнение интерстиций большим количеством довольно кислого (не основнее лабрадора) плагиоклаза. Все это структурно и по составу скорее действительно напоминает приконтактово-измеренный основной эффузив. Да и положение «сёдберитов» и всего «критического горизонта» в разрезе больше свидетельствует о прикровлевом залегании этих образований. Поэтому нет основания объяснять высокое содержание аргона именно в этом образце его подкоровым происхождением.

Более вероятной причиной может быть накопление аргона в апикальной части интрузии за счет аргона, высвобождающегося из вмещающих пород при экранирующем влиянии кровли. Контактовая перекристаллизация пород кровли (ксенолитов) в таких условиях может сопровождаться захватом радиогенного аргона минералами ксенолита.

Возможность захвата кристаллизующимися ультраосновными породами радиогенного аргона, высвобождающегося при ассимиляции гнейсов Кольской серии, отмечалась в нашей работе 1964 г.. В свете фактов, изложенных в работах Э.К. Герлинга и других, такой вывод более вероятен, чем предположение о «подкоровом—мантийном» происхождении отдельных участков ультрабазитов пород и ксенолитов в них.

Одним из авторов настоящей работы (И.В. Борисевич) был собран петрографический материал, характеризующий основные типы горных пород Мончегорского плутона.

В Лаборатории абсолютного возраста ИГЕМ АН СССР было проведено исследование потерь радиогенного аргона из различных минералов ультраосиовных пород Мончегорского плутона, прогретых при 400, 600 и 800° С в течение 6 час. В табл. 3 приведены результаты ступенчатого прогрева отдельных минералов и пород плутона.

Пироксен I выделен из оливиновых норитов, из керна скв. 786, расположенной на северо-западном склоне горы Нюд, с глубины 25 м. В нормальном разрезе зона оливиновых норитов лежит под зоной нормальных норитов и габбро-норитов. Участок, где расположена скв. 786, представляет собой приподнятый тектонический блок, в котором верхняя зона нормальных норитов уничтожена эрозией и на поверхность выведены оливиновые нориты. Порода представляет собой пойкилитовый оливиновый габбро-норит, состоящий из крупных кристаллов плагиоклаза с включениями ромбического пироксена и в меньшем количестве оливина. Пироксен ромбический (энстатит 78%; Ng 1,694; Np 1,681; заметный плеохроизм с нормальной схемой абсорбции). Пироксен 39 и оливин 39 из оливинита, слагающего так называемый пласт 330, который обнажается на поверхности на северо-восточном склоне горы Сопча. Пироксен ромбический (энстатит 87%; Ng 1,687; Np 1,671); оливин близок к хризолиту (Ng 1,706; Np 1,676). Плагиоклаз 29 является составляющим минералом крупнозернистого автометасоматически измененного габбро-пегматита. Порода взята из скв. 1195 с глубины 875 м. Плагиоклаз — андезин-лабрадор (в зоне симметричного угасания 010—30°). Оливин 24 выделен из мономинерального оливинита из скв. 904а, расположенной на южном склоне горы Ниттис, с глубины 71 м. Оливин близок к форстериту (Ng 1,688; Np 1,655). Все исследованные минералы после прогрева не изменяют своей оптической характеристики.

Актинолит-тальковая смесь выделена из крупнозернистого амфиболитизированного габбро, из керна скв. 938, расположенной на склоне горы Кумужья, с глубины 410 м. Проба под условным названием «сёдберит 41» представляет собой амфибол-плагиоклазовый роговик, выходящий на поверхность в районе горы Нюд.

Оливины, пироксены, плагиоклазы, как видно из табл. 3, теряют значительную часть радиогенного аргона. Остаточное количество радиогенного аргона в этих минералах свидетельствует о тенденции уменьшения возраста, вычисляемого по K-Ar отношению и приближающегося к 1800—2400 млн. лет. В среднем для трех мономинеральных проб потеря радиогенного аргона после 6 час. прогрева при 600° равна 37%, а при 800° — 64%.
В табл. 3 приведены для сравнения данные по потерям аргона из микроклина при нагреве до 600 и 800°. Микроклин при нагреве в течение 6 час. до 600° потерял 4% 40Ar, а при температуре 800° — 20% 40Ar. Из этого сравнения видно, что оливины и пироксены ультрабазитов Мончи в аналогичных условиях прогрева теряют значительно больше аргона, чем микроклин Черной Салмы. Это и свидетельствует, что преобладающая часть 40Ar находится не в кристаллической решетке оливина и пироксена, а в дефектах и ультрапорах кристалла (фиг. 2).

Нельзя не считаться также с уже упоминавшимся фактом, что приконтактовые вмещающие гнейсы в донной части плутона показали K-Ar возраст, равный 2100 млн. лет, в то время как данные свинцового метода для таких пород дают цифру 3100 млн. лет. Естественно связывать K-Ar омоложение гнейсов, вмещающих интрузию ультрабазитов, именно с термальным воздействием последней. Отсюда есть основания заключить, что ультрабазиты интрудировали -2000 млн. лет назад. Свинцово-изохронный метод показал для ультрабазитов Мончи возраст 2900±200 млн. лет. Однако здесь также возможно удревнение свинца за счет ассимиляции вещества архейских гнейсов.

Поскольку сами авторы предполагают, что пироксен — минерал более низкотемпературный по сравнению с оливином — кристаллизовался при 1100° С и что магма поступила в камеру плутона в частично раскристаллизованном состоянии, маловероятна возможность сохранения 40Ar в ксенолитах и, наоборот, вполне вероятна возможность локального обогащения газовой фазы ультраосновной магмы аргоном за счет аргона, освобождающегося при прогреве и ассимиляции вмещающих гнейсов.
В ИГЕМ было произведено определение 40Ar (табл. 4) и К в ультраосновных породах заведомо известного геологического возраста из разных районов. Считаясь с тем, что в изученных ультрабазитах содержания К очень малы и содержания 40Ar также не превышают нескольких нанограмм, все же в полученных результатах можно заметить тенденцию к сильному удревнению анализированных ультрабазитов. В частности, эоценовые змеевики Кветты (Пакистан) показали возраст около 1500 млн. лет. Дайка последевонских серпентинитов Северного Кавказа тоже показала возраст — 1000 млн. лет. Таким образом, налицо заведомый факт удревнения ультраосиовных пород (при K-Ar датировании), что, несомненно, зависит не только от неточности определения К, но и от захвата ультрабазитами 40Ar при проникновении ультрабазитовой магмы во вмещающие породы, уже накопившие 40Ar. Следует отметить, что древние (Prz?) уральские гипербазиты из крупных массивов показали К-Ar возраст, согласующийся с геологическими представлениями. Такое соответствие может быть обусловлено тем, что крупные массивы ультрабазитов в более поздние орогенические эпохи (каледонская, герцинская) подвергались длительному прогреву в процессе вовлечения в повторные геосинклинальные прогибания.

Возвращаясь к Мончегорскому плутону и анализируя распространение абсолютных (без соотношения с калием) количеств радиогенного аргона в различных горизонтах и горных породах интрузии, можно видеть, что 40Ar только участками создает концентрации до 0,2—0,3 нмм3/см3 в породе. Следовательно, содержание аргона с парциальным давлением 1—2 бар в летучей фазе кристаллизующейся ультраосновной магмы вполне возможно, так как общее содержание летучих компонентов в ней вряд ли достигает 3%, а температура ее вряд ли ниже 1100° С. При таком ходе становления интрузии находят геологическое объяснение факты аномально высокого содержания радиогенного аргона в ультрабазитах Монче-Тундры.

В свете сказанного возникают основания для пересмотра представлений об абсолютном возрасте ультрабазитов Мончи и сближения радиологического и геологического их датирования. Вероятная оценка абсолютного возраста ультрабазитов Мончи и Печенги близка к цифре 1800—2000 млн. лет при константах распада К и Rb, принятых в лабораториях СССР, что отвечает геологическим представлениям об их протерозойском возрасте.

Приведенные данные показывают, что геологическая интерпретация радиологических данных, особенно полученных К-Ar методом для ультра-основных пород, требует внимательного анализа достоверных геологических фактов и полного учета экспериментальных и методических исследований.

Последние еще, к сожалению, недостаточно освещают все условия, способствующие нарушениям равновесных отношений между К и Ar в разных минералах и горных породах, что ведет к искажению определяемого возраста минералов.

Особенно осторожно следует подходить к геологической интерпретации данных аргонового метода при применении его к датированию ультраосновных пород, содержащих ничтожные доли процента калия.

Наряду со сложностью интерпретации радиологических данных для целей определения абсолютного возраста интрузии ультраосиовных пород, эти данные представляют большой интерес для освещения проблем петрогенезиса.

Из рассмотренных радиологических данных по Мончегорскому плутону отчетливо видна существенная роль для петрогенезиса контаминации магмы при ассимиляции контрастных (по составу) пород в условиях почти закрытой системы, которой является интрузия на глубоких уровнях земной коры.

Точно так же новое освещение в свете этих фактов получает проблема завоевания пространства интрудирующей магмой. В этом отношении есть основания вернуться на новой основе к идеям Ф.Ю. Левинсон-Лессинга и Дэли.