P-T условия, флюидный режим и время формирования ставролитсодержащих парагенезисов в породах метаморфического комплекса Северного Приладожья

  • Евгения Борисовна Борисова Институт геологии и геохронологии докембрия РАН, Санкт-Петербург. Санкт-Петербургский государственный университет https://orcid.org/0000-0002-9774-502X
  • Шаукет Каимович Балтыбаев Институт геологии и геохронологии докембрия РАН, Санкт-Петербург. Санкт-Петербургский государственный университет https://orcid.org/0000-0002-6484-2042
  • Владимир Николаевич Бочаров Санкт-Петербургский Государственный университет https://orcid.org/0000-0002-8233-9635
Ключевые слова: ставролит, парагенезис, флюидный режим, метаморфизм

Аннотация

Введение: Для пород ставролитовой зоны метаморфического комплекса Северного Приладожья изучены P-T условия и особенности флюидного режима их формирования с оценкой времени метаморфизма методом U-Pb изотопного датирования монацита.

Методика: В работе применены мультиравновесная минеральная геотермобарометрия (winTWQ) пород, Рамановская спектроскопия флюидных включений из синметаморфических кварцевых жил, U-Pb (ID-TIMS) датирование монацита из ставролитсодержащих пород.

Результаты и обсуждение: В пределах ставролитовой зоны Северного Приладожья выделены три блока (подзоны), которые различаются P-T условиями формирования пород: Западный блок: T =585–615°C, P = 3.7–5.2 кбар, Центральный: T = 645–650°C, P = 5.3–6.0 кбар и Восточный: T = 510–592°C, P = 3.7–6.5 кбар. Состав газовой части флюидных включений в синметаморфических кварцевых жилах ставролитовой зоны определяют преимущественно CO2 и CH4. В Восточном блоке часто встречается газовая фаза N2 с примесями CH4 и H2. Плотность CO2 флюидных включений (0.58–0.82 г/см3) и оценки по ним давления метаморфизма (1–3 кбар) ниже получаемых по данным термобарометрии пород (4–6 кбар). U-Pb возраст монацита из ставролитсодержащего сланца 1787 ± 5 млн лет.

Заключение: Выявленные Р-Т параметры метаморфизма пород в разных частях ставролитовой зоны Северного Приладожья и особенности состава флюида в них отражают латеральную неоднородность: для пород Центрального блока зафиксированы более высокие Р-Т параметры, что может указывать на больший эрозионный срез пород этого блока со вскрытием нижележащих более высокотемпературных и, возможно, высокобарических пород. Состав флюидных включений в кварцевых жилах отражает специфику флюидного режима на поздних регрессивных этапах метаморфизма пород. Время формирования ставролитсодержащих парагенезисов (~ 1.79 млрд лет) соответствует этапу завершения орогенических событий в регионе.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Евгения Борисовна Борисова, Институт геологии и геохронологии докембрия РАН, Санкт-Петербург. Санкт-Петербургский государственный университет

м.н.с. лаб. петро- и рудогенеза, Институт геологии и геохронологии докембрия РАН. Аспирант кафедры Петрографии Института Наук о Земле, Санкт-Петербургский Государственный университет, Санкт-Петербург, РФ

Шаукет Каимович Балтыбаев, Институт геологии и геохронологии докембрия РАН, Санкт-Петербург. Санкт-Петербургский государственный университет

д.г.-м.н., профессор, Институт Наук о Земле, Санкт-Петербургский Государственный университет. Зав. лаб. петро- и рудогенеза, Институт геологии и геохронологии докембрия РАН, Санкт-Петербург, РФ

Владимир Николаевич Бочаров, Санкт-Петербургский Государственный университет

специалист, РЦ Геомодель Научный парк, Санкт-Петербургский Государственный университет, Санкт-Петербург, РФ

Литература

1. Barrow G. On an intrusion of muscovite-biotite gneiss in the southeast Highlands of Scotland and its accompanying metamorphism. Quarterly Journal of the Geological Society of London, 1893, vol. 19, pp. 33‒58.
2. Alekseev I. A., Amantov A. V., Amantova M. G., Babichev A. V., Baltybaev Sh. K., Bugaenko I. V. Ladozhskaya proterozo-iskaya struktura (geologiya, glubinnoe stroenie i minerageniya) [Proterozoic Ladoga structure (geology, deep structure and min-eral genesis)]. Ed. Sharov N. V. Publisher Karelian Research Centre of the RAS publ., 2020, 435 p. (In Russ.)
3. Sudovikov N. G. Tektonika, metamorfizm, migmatizaciya i granitizaciya porod ladozhskoj formacii [Tectonics, metamorphism, migmatization and granitization of rocks of the Ladoga formation]. Trudy LAGED AS USSR publ., 1954, 198 p. (In. Russ.)
4. Sudovikov N. G., Glebovickij V. A., Petrov V. P., Sergeev A. S., Haritonov A. L. Geologicheskoe razvitie glubinnyh zon podvizhnyh poyasov (Severnoe Priladozh'e) [Geological development of deep zones of mobile belts (Northern Ladoga region)]. Moscow, AS USSR publ., 1970, 228 p. (In Russ.)
5. Kicul V. I. Petrologiya karbonatnyh porod ladozhskoj formacii [Petrology of carbonate rocks of the Ladoga formation]. Moscow, AS USSR publ., 1963, 171 p. (In Russ.)
6. Nagajcev Yu. V. K harakteristike zonal'nosti metamorfizma ladozhskoj formacii [To characterize the zonality of metamorphism of the Ladoga formation]. Vestnik Leningradskogo gosudarstvennogo universiteta ‒ Proceedings of Leningrad State University, Leningrad publ., 1965, vol. 3, no. 18 (In Russ.)
7. Nagajcev Yu. V. Petrologiya metamorficheskih porod ladozhskogo i belomorskogo kompleksov [Petrology of metamorphic rocks of the Ladoga and White Sea complexes]. Leningrad, LSU publ., 1974, 160 p. (In Russ.)
8. Predovskij A. A., Petrov V. P., Belyaev O. A. Geohimiya rudnyh elementov metamorficheskih serij dokembriya (na primere Severnogo Priladozh'ya) [Geochemistry of ore elements of Precambrian metamorphic series (on the example of the Northern Ladoga region)]. Leningrad, Nauka publ., 1967, 139 p. (In Russ.)
9. Velikoslavinskij D. S. Metamorficheskie zony v Severnom Priladozh'e i ocenka temperatur metamorfizma kianitovogo i andaluzitovogo tipov regional'nogo metamorfizma [Metamorphic zones in the Northern Ladoga region and assessment of the temperatures of metamorphism of kyanite and andalusite types of regional metamorphism] Metamorficheskie poyasa SSSR [Metamorphic belts of the USSR]. Leningrad, Nauka publ., 1971, pp. 61–70. (In Russ.)
10. Velikoslavinskij D. A. Sravnitel'naya harakteristika regional'nogo metamorfizma umerennyh i nizkih davlenij [Comparative characteristics of regional metamorphism of moderate and low pressures]. Leningrad, Nauka publ., 1972, 190 p. (In Russ.)
11. Baltybaev Sh. K., Glebovickij V. A., Kozyreva I. V., Konopelko D.L., Levchenkov O. A., Sedova I. S., Shuldiner V. I. Geologiya i petrologiya svekofennid Priladozh'ya [Geology and petrology of svecofennids of the Ladoga region]. Saint Petersburg, Saint Petersburg State University publ., 2000, 198 p. (In Russ.)
12. Baltybaev Sh. K., Levchenkov O. A., Levskij L. K. Svekofennskij poyas Fennoskandii: prostranstvenno-vremennaya korrelyaciya ranneproterozojskih endogennyh processov [Svecofennian belt of Fennoscandia: spatiotemporal correlation of Early Proterozoic endogenous processes]. Saint Petersburg, Nauka publ., 2009, 328 p. (In Russ.)
13. Berman R. G. WinTWQ (version 2.3): A software package for performing internally-consistent thermobarometric calculations. Geol. Surv. Canada. Open File 5462 (revised), 2007.
14. Dolivo-Dobrovol'skij D. V. O kombinacionnom podhode v geotermobarometrii [On the combination approach in geothermobarometry]. 2006. Available at: http://www.dimadd.ru/ru/Programs/o-kombinacionnom-podhode-v-geotermobarometrii (accessed 1st February 2024)
15. Berman R. G. Thermobarometry using multiequilibrium calculations: a new technique with petrologic applications. Can. Mineral., 1991, vol. 29, no. 4, pp. 833–855.
16. Raman C. V., Krishnan K. S. The optical analog of the Compton effect. Nature, 1928, vol. 121, 711 p.
17. Frezzotti M. L., Tecce F., Casagli A. Raman spectroscopy for fluid inclusion analysis. Journal of Geochemical Exploration, 2012, vol. 112, pp. 1–20.
18. Rödder E. Flyuidnye vklyucheniya v mineralah. Tom 1 [Fluid inclusions in minerals. Volume 1]. Moscow, Mir publ., 1987, 560 p. (In Russ.)
19. Krogh T. E. Improved accuracy of U-Pb zircon ages by the creation of more concordant systems using an air abrasion technique. Geochem. Cosmochem. Acta., 1982, vol. 46, pp. 637–649.
20. Ludwig K. R. Isoplot/Ex: A geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Version 2.05. Vol. 1a. Berkeley Geochronology Center, Special Publication, 1999, 49 p.
21. Ludwig K. R. Isoplot/Ex rev. 2.49. A geochronological toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronology Center, Special Publication, 2001, no. 1a., 55 p.
22. Schreyer W., Horrocks P.C., Abraham K. High-magnesium staurolite in a sapphirine-garnet rock from the Limpopo Belt, Southern Africa. Contrib. Mineral. Petrol., 1984, vol. 86, pp. 200–207.
23. Donnay J. D. H., Gabrielle D. The staurolite story. Tschermaks mineralogische und petrographische Mitteilungen, 1983, vol. 31, no. 1–2, pp. 1–15.
24. Grevel K.-D., Navrotsky A., Fockenberg T., Majzlan J. The enthalpy of formation and internally consistent thermodynamic data of Mg-staurolite. American Mineralogist, 2002, vol. 87, no. 2, pp. 397–404.
25. Holdaway M. J., Mukhopadhyay B. Thermodynamic Properties of Stoichiometric Staurolites H2Fe4Al18Si8O48 and H6Fe2Al18Si8O48. American Mineralogist, 1995, vol. 80, pp. 520–533.
26. García-Casco A., Haissen F., Castro A., El-Hmidi H., Torres-Roldán R.L., Millán G. Synthesis of Staurolite in Melting Experiments of a Natural Metapelite: Consequences for the Phase Relations in Low-Temperature Pelitic Migmatites. Journal of Petrology, 2003, vol. 44, no. 10, pp. 1727–1757.
27. Thompson A. B., Connolly J. A. D. Melting of the Continental-Crust: Some Thermal and Petrological Constraints on Anatexis in Continental Collision Zones and Other Tectonic Settings. Journal of Geophysical Research, 1995, vol. 100, pp. 15565–15579.
28. Spear F. S., Kohn M. J., Cheney J. T. P-T paths from anatectic pelites. Contrib. Mineral. Petrol., 1999, vol. 134, pp. 17–32.
29. Borisova E. B., Baltybaev Sh. K., Bocharov V. N. Ob ustojchivosti stavrolita pri izmenenii sootnosheniya H2O:CO2 vo flyuide: termodinamicheskij analiz mineral'nyh paragenezisov [On the stability of staurolite when the H2O:CO2 ratio in the fluid changes: thermodynamic analysis of mineral parageneses]. Trudy Fersmanovskoj nauchnoj sessii GI KNC RAN [Proceedings of the Fersman scientific session of the Geological Institute of the KSC RAS]. 2021, vol. 18, pp. 69–73 (In Russ.) DOI: 10.31241/FNS.2021.18.012
30. Borisova E. B., Baltybaev Sh. K. Petrochemical Criteria of Staurolite Stability in Metapelites at Medium-Temperature Lowand Medium-Pressure Metamorphism. Petrology, 2021, vol. 29, no. 4, p. 336−350. DOI: 10.1134/S0869591121040020
31. Lobach-Zhuchenko S. B., Chekulaev V. P., Afanas'eva L. I. Himicheskij sostav Ladozhskoj formacii Baltijskogo shchita i vopros o balanse veshchestva pri metamorfizme i ul'trametamorfizme [Chemical composition of the Ladoga formation of the Baltic shield and the question of the balance of matter during metamorphism and ultrametamorphism]. Geohimiya – Geochemistry, 1972, no. 3, pp. 355−362 (In Russ.)
32. Ronov A. B., Migdisov A. A., Lobach-Zhuchenko S. B. Problemy evolyucii himicheskogo sostava osadochnyh porod i regional'nyj metamorfizm [Problems of evolution of the chemical composition of sedimentary rocks and regional metamorphism]. Geohimiya – Geochemistry, 1977, no. 2, pp. 163−186 (In Russ.)
33. Abu El-Enen M. M., Will T. M., Okrusch M. P-T evolution of the Pan–African Taba metamorphic belt, Sinai, Egypt: Constraints from metapelitic mineral assemblages. J. African Earth Sci., 2004, vol. 38, pp. 59–78.
34. Baltatzis E. Staurolite–Forming Reactions in the Eastern Dalradian Rocks of Scotland. Contrib. Mineral. Petrol., 1979, vol. 69, pp. 193–200.
35. Corrie S. L., Kohn M. J. Trace–element distributions in silicates during prograde metamorphic reactions: implications for monazite formation. J. Мetamorph. Geol., 2008, vol. 26, pp. 451–464.
36. Garcia-Casco A., Torres-Roldan R. L. Natural metastable reactions involving garnet, staurolite and cordierite: implications for petrogenetic grids and the extensional collapse of the Betic–Rif Belt. Contrib. Mineral. Petrol., 1999, vol. 136, pp. 131–153.
37. Liu Jia–Hui., Zhang Qian W. L., Li Zhen M. G., Zhang Hui C. G., Chen Yi-Chao, Wu Chun-Ming. Metamorphic evolution and U-Pb geochronology of metapelite, northeastern Wutai Complex: Implications for Paleoproterozoic tectonic evolution of the Trans–North China Orogen. Precamb. Res., 2020, vol. 350, pp. 1–13.
38. Savko K.A. Zonal'nost' mineralov i progressivnye metamorficheskie reakcii v srednetemperaturnyh metapelitah voroncovskoj serii (Voronezhskij kristallicheskij massiv) [Zoning of minerals and progressive metamorphic reactions in medium-temperature metapelites of the Vorontsov series (Voronezh crystalline massif)]. Izv. AN SSSR, ser. Geologija ‒ Izv. USSR Academy of Sciences, 1990, no. 11, pp. 79–87. (In Russ.)
39. Hölttä P., Kivisaari T., Huhma H., Rollinson G., Kurhila M., Butcher A. R. Paleoproterozoic Metamorphism of the Archean Tuntsa Suite, Northern Fennoscandian Shield. Minerals, 2020, vol. 10, 1034 p. DOI:10.3390/min10111034
Опубликован
2024-03-29
Как цитировать
Борисова, Е. Б., Балтыбаев, Ш. К., & Бочаров, В. Н. (2024). P-T условия, флюидный режим и время формирования ставролитсодержащих парагенезисов в породах метаморфического комплекса Северного Приладожья. Вестник ВГУ. Серия: Геология, (1), 74-88. https://doi.org/10.17308/geology/1609-0691/2024/1/74-88
Раздел
Петрология, вулканология, геохимия