eng
Выпуск #4/2018
А.Н.Конилов, В.И.Пожиленко, К.В.Ван, Т.И.Голованова, Н.В.Пронина, Н.Е.Шкляр, К.В.Понкратов
Исследование эклогитов Беломорской провинции современными аналитическими методами
Исследование эклогитов Беломорской провинции современными аналитическими методами
Просмотры: 2285
Впервые инструментальными методами с использованием трехмерной оптической и лазерной микроскопии, цветной катодолюминесценции, спектроскопии комбинационного рассеяния и люминесцентной микроскопии выполнено исследование структур распада вглиноземистом клинопироксене и включений битуминозного вещества в гранате и кварце из железо-титанистых эклогитов Салмы (Беломорская эклогитовая провинция на Балтийском щите). Протолиты как эклогитов, так и Fe-Ti-эклогитов имеют геохимические признаки толеитов срединно-океанических хребтов. Минеральные ассоциации обеих разновидностей пород кроме пиковой эклогитовой и пост-эклогитовой стадий включают минералы проградной ветви эволюции метаморфизма.
УДК 552.3; 552.4
DOI: 10.22184/2227-572X.2018.41.4.364.375
УДК 552.3; 552.4
DOI: 10.22184/2227-572X.2018.41.4.364.375
Теги: 3d microscopy 3d-микроскопия belomorian eclogite bituminous matter clinopyroxene breakdown fluorescence geochemistry ptarmigan mount raman spectroscopy true-color cathodoluminescence беломорская провинция битум геохимия пород гора куропачья истинная катодолюминесценция распад клинопироксена спектроскопия комбинационного рассеяния флуоресценция эклогиты
Впервые инструментальными методами с использованием трехмерной оптической и лазерной микроскопии, цветной катодолюминесценции, спектроскопии комбинационного рассеяния и люминесцентной микроскопии выполнено исследование структур распада в глиноземистом клинопироксене и включений битуминозного вещества в гранате и кварце из железо-титанистых эклогитов Салмы (Беломорская эклогитовая провинция на Балтийском щите). Протолиты как эклогитов, так и Fe-Tiэклогитов имеют геохимические признаки толеитов срединно-океанических хребтов. Минеральные ассоциации обеих разновидностей пород кроме пиковой эклогитовой и пост-эклогитовой стадий включают минералы проградной ветви эволюции метаморфизма.
ВВЕДЕНИЕ
В последние 15 лет на территории северо-восточной Карелии и центральной части Мурманской области были обнаружены тела коровых эклогитов. Их изучение в ряде ключевых проявлений – район деревни Гридино (берег Белого моря, Карелия), Узкая Салма, Широкая Салма, Уполокша, карьер Куру-Ваара (Мурманская область) – привело к предположению о существовании Беломорской эклогитовой провинции архейского возраста [1]. Ревизия известных ранее проявлений пород с аналогичными картировочными особенностями подтвердили высказанную гипотезу о широком распространении эклогитов в Беломорском поясе (тектоническая единица в геологическом строении северо-восточной части Балтийского щита) [2]. Детальные петрологические, геохимические и геохронологические исследования последних лет дали основания заключить, что эклогиты Беломорской провинции сформировались в результате субдукции океанической коры ("океана Салма") в мезоархее [3]. Петрологические признаки [4], термодинамическое моделирование [5] и находки в породной ассоциации эклогитов Салмы муассонита [6, 7] и алмазов [7] указывают на то, что архейская субдукция достигала значительных глубин (>60 км) и соответствовала условиям UHP-метаморфизма (Ultrahigh-pressure metamorphism).
Необычайные условия формирования Беломорской эклогитовой провинции, не имеющие аналогов в мире (подобие валовых химических составов ассоциации эклогитов Салмы толеитам медленно-спрединговых срединно-океанических хребтов, признаки проградной ветви эволюции, возраст пород и др.), очень важны для понимания архейской эволюции Земли и геодинамики и поэтому приковывают большое внимание исследователей, в том числе зарубежных. Результаты оригинальных независимых исследований [8, 9 и др.] и сопоставление эклогитов Салмы и других регионов [10, 11] подтверждают наши выводы об их природе и условиях формирования, но расходятся относительно времени субдукции – то есть времени UHP-метаморфизма.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
За время полевых работ 2015–2017 годов изучены эклогиты в районе горы Куропачьей с координатами N 67°33’54’’, E 32°29’22’’, вблизи федеральной автодороги СанктПетербург – Мурманск, у километровой разметки 1210 в направлении Мурманска. Здесь обнажаются два тела эклогитов – одно изометричное 200 м в поперечнике, другое протяженное 100 × 400 м, которые размещены среди гнейсов беломорской серии ("серых гнейсов" трондъемиттоналит-гранодиоритового состава) архейского возраста. В эндоконтакте эклогиты полностью преобразованы в гранатовые и плагиоклазовые амфиболиты.
Образцы эклогитов отбирали с помощью бензореза с алмазным диском. Были изготовлены прозрачно-полированные шлифы толщиной 50–60 мкм, которые приклеивали к стеклянной пластинке-основанию эпоксидным клеем, поверхность тщательно протирали спиртом на чистом сукне. После предварительных петрографических исследований под поляризационным микроскопом в проходящем и отраженном свете проведены микрозондовые анализы. Изображения (имиджи) в отраженных (BSE) и вторичных (SE) электронах получены на сканирующих электронных микроскопах Tescan VEGA II XMU и CamScan MV 2300. Составы минералов определяли с помощью энергодисперсионных детекторов (EDS) INCA x-sight и INCA Penta FET X3 под управлением программ обработки спектров INCA 700 для обоих детекторов. При локальных анализах диаметр зонда составлял ~1 мкм при ускоряющем напряжении 20 кВ, диаметр зоны возбуждения порядка 10 мкм, реальное время набора спектра 70 с. Одновременно анализировалось 10–12 элементов. В каждом образце выполнялось 20–60 локальных анализов. В настоящем исследовании впервые в петрологии применялись приборы и методы трехмерной микроскопии.
Прибор предназначен для изучения топографии поверхности у прозрачных и непрозрачных образцов, а также для линейных и объемных измерений. Благодаря излучению полупроводникового лазера на длине волны 405 нм, конфокальной системе с двумя пинолями, а также высокочувствительным фотоэлектронным умножителям для регистрации изображения обеспечивается гарантированное разрешение 10 нм по оси Z и 120 нм по осям X–Y. Специализированные объективы с большой и сверхбольшой рабочей апертурой позволяют исследовать образцы сложной формы с глубиной вогнутых поверхностей до 25 мм и наклонных поверхностей с углом до 85°, высотой до 90 мм. При работе в лазерном конфокальном режиме благодаря встроенному оптическому зуму (зум реализован изменением угла наклона луча при сканировании) достигается общее увеличение 108–17280×. Помимо лазерного режима микроскоп может работать как обычный световой микроскоп (рис. 1), для этого предназначен источник холодного белого света и CMOS-детектор с разрешением 4К. Микроскоп оснащен для работы по методам светлого поля, поляризации, а также лазерного дифференциально-интерференционного контраста (DIC) для исследования микрорельефа поверхности образца.
Многофункциональное программное обеспечение позволяет получать цветные 2Dи 3D-изображения исследуемого образца без какого-либо механического воздействия на исследуемую поверхность. С помощью различных модулей обработки данных можно проводить геометрические измерения (площади, объема, шероховатости) коэффициента преломления прозрачных покрытий; строить разрезы, вращать и рассматривать изображение с разных ракурсов полусферы.
Оптико-цифровой микроскоп DSX510 отличается от традиционных оптических микроскопов отсутствием тубуса с окулярами (рис.2). Вместо них в микроскоп встроена цифровая камера высокого разрешения с инновационной технологией построения изображений Pixel Shifting, за счет которой разрешение достигает 17,28 Мп. Встроенный трансфокатор с кратностью увеличения 0,26–3,5× и револьвер на два объектива 10× и 50× перекрывают необходимый диапазон увеличений, что позволяет отказаться от традиционного набора объективов 5×, 10×, 20×, 50×, 100×. При этом разрешение изображения остается таким же высоким.
В микроскопе полностью моторизованы предметный столик, привод фокусировки, трансфокатор, смена призм контрастирования (темное поле/светлое поле), привод DIC-призмы, поляризатор и анализатор. За счет моторизации предметного стола и привода фокусировки микроскоп может использоваться как измерительный прибор (при измерении по X–Y) и для 3D-визуализации поверхности.
Помимо стандартных методов наблюдения (светлое поле, темное поле, поляризация, DIC) в микроскопе реализованы инновационные методы контрастирования Olympus – MIX (смешанное контрастирование) и DDF (направленное темное поле). Метод MIX заключается в одновременном применении светлого и темного полей, что позволяет повысить детализацию структур поверхности, обычно наблюдаемых только при одном методе контрастирования. Метод DDF состоит в сегментированном освещении образца по методу темного поля. Сегменты могут быть в виде ¾, ½ или ¼ круга. Кроме того, сегменты можно вращать, меняя угол падения света на образец, тем самым подчеркивая топографическое строение поверхности.
Для петрологических целей важна другая, не анонсируемая возможность исследования внутрикристаллического строения минералов. С помощью автофокусировки можно изучать заданный интервал глубин минеральных фаз относительно поверхности. На рис.3 представлен пример 3D-микроскопии единичного зерна циркона из эклогита на вершине горы Куропачья, который был подготовлен для геохронологических исследований – запечатан в шайбу из эпоксидного клея. Видно, что в цирконе присутствует древнее ядро и включения, не проявляющие себя в отраженном свете (рис.3а), в сканирующей электронной микроскопии (рис.3б) и достаточно неопределенно в катодолюминесценции (рис.3в). Древнее ядро и включения хорошо диагностируются в проходящем поляризованном свете при скрещенных николях (рис.3г). Они же хорошо видны на 3D-изображении, полученном в проходящем свете в моде светлого поля (рис.3д). При трехмерном сканировании в интервале глубин 20–40 мкм от поверхности зерна включение, отмеченное стрелкой на рис.3г и 3д, пропадает (рис.3е). Это, очевидно, означает, что отмеченное включение располагается в интервале глубин 0–20 мкм от поверхности. Можно также допустить, что при подповерхностном 3D-сканировании влияние дефектов полировки на получаемые изображения минимизируется.
Микроскоп модели inVia Qontor производства компании Renishaw с новейшей технологией удержания объекта в фокусе LiveTrack позволяет исследовать образцы, имеющие неровные, криволинейные или шероховатые поверхности. Диапазон длин волн возбуждения 229–1 064 нм. В нашем исследовании используются лазеры, работающие в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах, от 405 до 830 нм включительно, и стандартные объективы компании Renishaw с увеличением от 10 до 100×. Микроскоп inVia Qontor (рис.4) обладает всеми функциями Флуоресцентный микроспектрофотометр CRAIC (США) на базе микроскопа Leica DM 2500P (ФРГ)
Исследования проводятся в простом отраженном и/или проходящем свете и в отраженном УФ-свете (источник – ртутная лампа). Для возбуждения люминесценции используются зеленый и голубой фильтры. С зеленым фильтром можно наблюдать даже слабые свечения. Характеристики фильтров: голубой (2) – возбуждение в интервале 340–380 нм, дихроизм – 400 нм; зеленый (3) – 515–560 нм, дихроизм – 580 нм. Объективы: увеличение 40× – воздух, размер метки 6 × 6 мкм; 50× – масло, размер метки 5 × 5 мкм [13].
Детектор цветной истинной катодолюминесценции Для получения цветных CL-имиджей использовали рентгеноспектральный микроанализатор Cameca MS-46, оптическая система которого была модернизирована и адаптирована под CCD-цифровую камеру высокого разрешения Videoscan 285. Во избежание путаницы аппаратный комплекс – электронно-зондовый микроанализатор с цифровой камерой в оптической системе для обнаружения и изучения истинной катодолюминесценции мы предлагаем обозначать как EPMA-CL (tc) [12]. Преимущество этой катодолюминесцентной установки по отношению к приборам OM–CL и SEM–CL состоит в следующем: можно использовать два волновых спектрометра для идентификации фаз и непосредственно наблюдать на дисплее цвета катодолюминесценции в точке падения электронного зонда.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Изученные в районе горы Куропачья эклогиты уникальны и по степени сохранности пиковой минеральной ассоциации наилучшие в сравнении с другими исследованными эклогитами Салмы. Во всех шлифах из тела на вершине горы (800 м к востоку от федеральной автодороги) обнаруживается индикаторный клинопироксен – омфацит с мольной долей жадеитового минала 29,5–31 мол.%. Типичные для эклогитов минералы гранат и омфацит парагенны – как в гранате присутствуют включения омфацита, так и наоборот, многочисленны и прямые контакты этих минералов. Давление оценивается по составу омфацита и составляет не менее 15 кбар. В псевдоморфозах по омфациту – клинопироксен-плагиоклазовых симплектитах, отмечается ортопироксен. Это явно свидетельствует об изотермической декомпрессии и прохождении эклогитов через Р-Т-условия гранулитовой фации [4]. Приведенные на рис.5 геохимические данные являются типичными для эклогитов Салмы. Протолитами эклогитов служили толеиты (габброиды и базальты) срединно-океанических хребтов, в них отсутствуют признаки коровой контаминации. Кроме нас [4], это отмечают и многие другие исследователи, например, [8]. Другой удивительный результат: полностью потерявшие первичный минеральный парагенезис амфиболиты в зоне эндоконтакта эклогитов с гнейсами сохранили первичные геохимические характеристики. Это означает, что пост-эклогитовая и постгранулитовая амфиболитизация протекала в изохимических условиях без существенного привноса-выноса, исключая водный флюид.
Сложнее обстоит дело с реконструкцией протолита для линзовидного тела, обнаженного в 100 м к западу от федеральной автодороги. Это более железистые породы, в которых при микрозондовых исследованиях омфацит отсутствует. Ранее [4], на том основании, что они "переслаивались" с "нормальными" эклогитами и имели сходные с ними спайдер-граммы редких и рассеянных элементов, такие породы классифицировались как Fe-Tiэклогитоподобные породы и объединялись в эклогитовую ассоциацию Салмы.
Проведенные геохимические исследования, результаты которых представлены в табл.1, подтверждают, что их протолитами были магматические породы (габброиды третьего слоя океанической коры). В настоящем исследовании впервые установлены прямые свидетельства метаморфизма железо-титанистых пород горы Куропачья в условиях эклогитовой фации.
При петрографических исследованиях в одном из образцов (Kury7/6) были обнаружены глиноземистые клинопироксены со структурами распада твердого раствора, содержание Na2O составляет 2,7–3,3 вес.% (жадеит 0,2–0,22 молей) и Al2O3 – 7,4–8,4 вес.% (рис.6а, б). Из рисунка видна последовательность минеральных преобразований: 1) ассоциация граната с клинопироксеном с высокой мольной долей
Ca-чермакого минала (CaTs – CaAl SiO ) при относительно низкой доле жадеитового минала (Jd – NaAlSi2O6); 2) распад клинопироксена с выделением ламеллей; 3) образование типичных симплектитов клинопироксен + плагиоклаз на границе граната и CaTs-клинопироксена; 4) замещение клинопироксенов амфиболами.
В эклогитах структуры распада в омфацитах хорошо известны [4, 9, 18, 19 и др.]. Установлено, что игольчатые выделения (ламелли или роды (rods)) состоят из кварца, чрезвычайно редко – коэсита. Наличие подобных ламеллей SiO2 в клинопироксене однозначно указывает на высокие давления при формировании пород, однако оценка этогодавления вызывает многочисленные дискуссии: являются ли они индикаторами UHP метаморфизма (выше по давлению линии реакции кварц→коэсит). Для железо-титанистых пород эклогитовой ассоциации Салмы такие структуры не были известны и обнаружены впервые. Поэтому Fe-Tiэклогитоподобные породы следует переименовать в Fe-Tiэклогиты по аналогии с работой [20], в которой представлены результаты исследований Fe-Ti-эклогитов. В "обычной" микроскопии в проходящем свете, даже с большим увеличением, видны лишь ориентированные ламелли SiO2, уходящие под углом к плоскости шлифа вглубь кристаллов клинопироксенов (рис.6б).
При детальном изучении ламеллей в катодолюминесценции обнаружено, что наряду с красным свечением имеются ламелли с зеленым свечением (рис.7а). Определить их природу не удалось, несколько экспонированных на поверхности шлифа ламеллей были проанализированы методом спектроскопии комбинационного рассеяния и установлено, что они представлены кварцем. При изучении структур распада на сканирующем электронном микроскопе с большим увеличением также обнаружено, что к ламеллям кварца отчетливо приурочен амфибол (рис.7б). Из рисунка видно, что плоскости шлифа достигают достаточно небольшое число ламеллей, большая их часть рассеяна в объеме кристалла клинопироксена. Поэтому найти и определить минералы с зеленым катодолюминесцентным свечением не представляется возможным.
Методом 3D-микроскопии с оптико-цифровым микроскопом DSX510 получено объемное изображение структур распада в клинопироксене (рис.8). В отличие от "обычной" микроскопии, на трехмерном изображении участки со срастаниями амфибола с кварцем внутри клинопироксена В Fe-Ti-эклогитах из обнажения у подножья горы Куропачья, помимо минеральных ассоциаций пиковой эклогитовой стадии и соответствующих последующим метаморфическим событиям в ядрах гранатов, обнаружены минералы, характерные для низких ступеней метаморфизма. На рис.9 представлены изображения зерна граната с изолированными включениями пумпеллиита – минерала, устойчивого при низкой температуре и законсервированного при ее повышении во время субдукции. Этот минерал в форме включений в гранате отмечался ранее в "нормальных" эклогитах [4]. Но он ни в каком виде не обнаруживается в породах, обрамляющих тела эклогитов Салмы.
При тщательном исследовании включений в гранате в шлифах Fe-Ti-эклогитов горы Куропачья была сделана неожиданная находка углеродного вещества (битума). Место его обнаружения в минералах показано на рис.10.
Битум обнаружен в кварце, а кварц, в свою очередь, включен в гранат. Поэтому сложно представить это проявление в результате поздней миграции углерода извне по каким-либо трещинам. Результаты исследования включений в отраженных и вторичных электронах исключают механическое загрязнение шлифа при изготовлении или его подготовке к исследованиям. Химический состав включений битума хорошо проявляется на энергодисперсионных спектрах – линия углерода в десятки раз интенсивнее линий кислорода и кремния. Включения битума не светятся при катодолюминесценции, кварц светится в сиреневых тонах (рис.11). На спектре комбинационного рассеяния (рис.12), полученном в интервале 100–2700 см–1, проявлены всего две уширенные линии с максимумами ~1350 и 1600 см–1. Эти линии в специализированной литературе [21 и др.] обозначаются литерами D и G и характеризуют связи С–С в различных формах углерода и в тяжелых углеводородах. На спектре отсутствуют диагностические линии эпоксидного клея в интервале 640–1120 см-1, это исключает вероятную ошибку в нашей диагностике битума. Помимо этого, характер воздействия лазерного луча на битум и на эпоксидный клей различны. При исследовании включения мощность лазера уменьшали до 1% от максимально возможной. При более высокой плотности луча углеродное вещество начинает испаряться.
При трехмерном сканировании битум-содержащего участка граната (конфокальная лазерная микроскопия на приборе LEXT OLS4100) определены морфология и рельеф включения (рис.13). Углеродное вещество сконцентрировано в углублении в кварце в виде ванны. Стенки и дно ванны гладкие, что устраняет вероятность загрязнения частицами пыли из воздуха. Кроме этого, мы неоднократно стирали углеродное напыление шлифа, необходимое для электронно-зондовых исследований, и отмывали шлиф в спирте,– местоположение и форма микровключения битума оставались прежними.
Из петрологии осадочных пород давно известно явле ние индуцированной люминесценции ряда углеродных веществ при облучении ультрафиолетом. Эффект активно используется при поисках горючих полезных ископаемых. В данной работе в двух зернах кварца обнаружена люминесценция (n1 и n2 на рис.10 и 11). Люминесцентное изображение от наиболее крупного включения n1 представлено на рис.14. Люминесценцию в зерне n2 видно только в окуляре микроскопа, чувствительности цифровой камеры недостаточно для ее документирования. В других зернах кварца – включениях в гранате – люминесценция отсутствует.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ВЫВОДЫ
В результате проведенного исследования установлено:
• два новых, детально ранее не изученных тела основных пород в районе горы Куропачья обладают геохимическими индикаторами океанического происхождения их протолитов;
• в породообразующих минералах (гранат) обнаружены включения, захваченные и сохранившиеся при проградном метаморфизме, достигавшем условий эклогитовой фации (максимум по давлению) и гранулитовой фации (максимум по температуре);
• эклогитовый этап "нормальных" эклогитов характеризуется сосуществующими гранатом и омфацитом и клинопироксен-плагиоклазовыми (± ортопироксен) симплектитами, псевдоморфно замещающими омфацит; в железо-титанистых эклогитах пику метаморфизма соответствуют гранат и глиноземистый клинопироксен, в последнем присутствуют структуры распада твердого раствора;
• в Fe-Ti-эклогитах распад Al-клинопироксена сопровождается выделением кварца и амфибола. По литературным данным кварц-амфиболовые ламелли хотя и являются признаками эклогитового метаморфизма, но его Р-Т-параметры не достигали нижней по давлению границы UHP-области [18, 19]. В этой модели кварц и амфибол вместе выпадают из твердого раствора клинопироксена без привноса-выноса элементов из окружающей среды. Поскольку амфибол – это водосодержащий минерал, требуется, чтобы вода присутствовала в значимом количестве в номинально безводном клинопироксене. Проведенные нами исследования с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния показали отсутствие на спектрах линий гидроксильных связей и в клинопироксене со структурами распада, и в гранате. Таким образом, вопрос о влиянии водного флюида при декомпрессии не находит окончательного решения;
• геохимическое сходство, признаки проградной эволюции и парагенезисы, соответствующие эклогитовым условиям, объединяют "нормальные" эклогиты и Fe-Ti-эклогиты в единую ассоциацию. Во многих изученных нами образцах железистых гранат-клинопироксеновых пород, отобранных из разных тел в Ёнском сегменте Беломорской эклогитовой провинции, не был обнаружен омфацит или пироксен со структурами распада. Поэтому составы минералов в Fe-Ti-эклогите горы Куропачья могут служить репером при отнесении таких немых пород к ассоциации эклогитов Салмы;
• находка битума в Fe-Ti-эклогите позволяет сделать предположение, что он мог быть исходным углеродным материалом, необходимым для кристаллизации муассонита и алмаза. Отсюда следует вывод, что битум формировался на доэклогитовой стадии и имел мантийное происхождение. Это подтверждается находками битуминозного вещества в высоко метаморфизованных породах [22, 23]. В работах авторы акцентируют внимание и на глубинном источнике углеводородов [23] и предполагают архейский возраст источника [22];
• оптическая и лазерная 3D-микроскопия предоставляют новые возможности для петрологических и минералогических исследований на микроуровне.
Авторы благодарят руководителя и сотрудницу химико-аналитической лаборатории ГИН РАН Ляпунова Сергея Михайловича и Рудченко Маргариту Вячеславовну за геохимические (РФА, ИСП-МС) исследования проб эклогитов и профессора Балицкого Владимира Сергеевича (ИЭМ РАН) за обсуждение находки битуминозного вещества в эклогитах и полезные рекомендации по его изучению. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 15-05-01214).
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
1. Konilov A.N., Shchipansky A.A., Mints M.V., Volodichev
O.I. Petrology of eclogites of the Belomorian province. In: 32nd IGC Florence 2004, Abstract 1, P. 108.
2. Пожиленко В.И., Конилов А.Н., Ван К.В. Эклогиты северо-восточной части Ёнского сегмента Беломорья: новые данные // Региональная геология, минерало гия и полезные ископаемые Кольского полуострова. Труды XIII Всероссийской (с международным участием) Ферсмановской научной сессии, посвященной 50-летию Дня геолога. Апатиты, 4–5 апреля 2016 г. / Гл. ред. Ю.Л. Войтеховский. – Апатиты: Изд-во K & M. 2016. C. 118–122. http://geoksc.apatity.ru/images/stories/Print/Труды%20 ФНС_2016-ред1.pdf.
Pozhilenko V.I., Konilov A.N., Van K.V. Eclogites from NE part of the Yona segment of the Belomorian: new data // Regional’naya geologiya, mineralogiya i poleznye iskopaemye Kol’skogo poluostrova [Regional geology, mineralogy and ore deposits of the Kola peninsula]. Trudy XIII Vserossiiskoi (s mezhdunarodnym uchastiem) Fersmanovskoi nauchnoi sessii posvyashchennoi 50-letiyu dnia geologa. Apatity, 4–5 April, 2016 / Yu.L. Voitekhoskii, Ed. / – Apatuty: Publ K & M. 2016. P. 118-122.
3. Mints M.V., Dokukina K.A., Konilov A.N. The Mesoneoarchaean Belomorian eclogite province: tectonic position and geodynamic evolution // Gondwana Research. 2014. V. 25. P. 561–584. http://dx.doi. org/10.1016/j.gr.2012.11.010.
4. Konilov A.N., Shchipansky A.A., Mints M.V., Dokukina K.A., Kaulina T.V., Bayanova T.B., Natapov L.M., Belousova E.A., Griffin W.L., O’Reilly S.Y. The Salma eclogites of the Belomorian province, Russia: HP/UHP metamorphism through the subduction of Mesoarchean Oceanic Crust // Ultrahigh-Pressure Metamorphism: 25 years after the discovery of coesite and diamond. Eds. Dobrzhinetskaya L., Faryad S.W., Wallis S., Cuthbert S. Elsevier. 2011. Chapter 19. P. 635–682. http://dx.doi. org/10.1016/B978-0-12-385144-4.00018-7.
5. Perchuk A.L., Morgunova A.A. Variable P–T paths and HP-UHP metamorphism in a precambrian Terrane, Gridino, Russia: petrological evidence and geodynamic implications // Gondwana Research. 2014. V. 25. P. 614–629. http://dx.doi. org/10.1016/j.gr.2012.09.009.
6. Sidorov M.Yu., Shchipansky A.A., Voloshin A.V. In situ discovery of Moissanite in eclogitic rocks of the Kola region, Russia // XII International Conference GeoRaman-2016. June 9-15, 2016. Novosibirsk, Russia. P. 60. http://georaman2016. igm.nsc.ru/images/GeoRAMAN2016_Abstracts.pdf.
7. Sidorov M.Yu., Shchipansky A.A. Carbon minerals in the UHP eclogites and eclogitic rocks of the Belomorian province: Results of a study by the Raman spectroscopy // Early Precambrian vs modern geodynamics. Extended abstracts and field trips guide book. Petrozavodsk. 2017.
P. 224-228. http://igkrc.ru/assets/publication/EPG-2017. compressed.pdf .
8. Imayama T., Oh Ch.-W., Baltybaev S.K., Park Ch.-S., Yi K., Jung H. Paleoproterozoic high-pressure metamorphic history of the Salma eclogite on the Kola peninsula, Russia // Lithosphere. 2017. Vol. 9. No. 6. P. 855–873. https://doi. org/10.1130/L657.1 .
9. Li X., Zhang L., Wei C., Slabunov A.I., Bader T. Quartz and orthopyroxene exsolution lamellae in clinopyroxene and the metamorphic P–T path of Belomorian eclogites // Journal of Metamorphic Geology. 2018. Vol. 36. P. 1-22. http.://dx.dos. org/10.1111/jmg.12280.
10. Helmstaedt H.H. Tectonic relationships between E-type Cratonic and Ultra-High-Pressure (UHP) diamond: implications for Craton formation and stabilization //
D. G. Pearson et al. (eds.), Proceedings of 10th International Kimberlite Conference, Special Issue of the Journal of the Geological Society of India. 2013. V. 1. P. 45-58. http://dx.doi. org/10.1007/978-81-322-1170-9_4.
11. Shchukina E.V., Agashev A.M., Zedgenizov D.A. Origin of Zircon-bearing Mantle eclogites entrained in the V. Grib Kimberlite (Arkhangelsk Region, NW Russia): Evidence from mineral geochemistry and the U-Pb and Lu-Hf Isotope Compositions of Zircon // Mineralogy and Petrology. (in-press). http://dx.doi.org/10.1007/s00710-018-0581-z.
12. Конилов А., Голованова Т., Понкратов К. Алюмосиликатное стекло старше 1,9 млрд лет и его свойства. По данным исследования методами истинной катодолюминесценции и спектроскопии комбинационного рассеяния // Аналитика. 2016. №4. C. 114–122. http://www.j-analytics.ru/ journal/article/5611.
Konilov A., Golovanova T., Ponkratov K. Aluminosilicate glass over 1.9 Ga of age and its properties insights from true-color cathodoluminescence and Raman spectroscopy // Analytics. 2016. № 4. P. 114–122. http://www.j-analytics.ru/ journal/article/5611.
13. Пронина Н.В., Лужбина М.С., Макаров Д.В. Возвращение к оценке катагенеза осадочной толщи Тимано-Печорского нефтегазоносного бассейна углепетрографическими методами // Георесурсы. 2017. Спецвыпуск. Ч. 1. С. 80–87. http://dx.doi.org/10.18599/grs.19.9.
Pronina N.V., Luzhbina M.S., Makarov D.V. Return to the catagenesis assessment of the sedimentary stratum in the Timan-Pechora oil and gas basin by means of coal petrographical methods // Georesursy [Georesources]. 2017. Special issue. Part 1. P. 80–87. http://dx.doi.org/10.18599/ grs.19.9.
14. Hofmann A.W. Chemical Differentiation of the Earth: the relationship between mantle continental crust and oceanic crust // Earth and Planetary Science Letters. 1988. V.90. P. 297– 314. http://dx.doi .org/10.1016/0012-821X(88)90132-X.
15. Sun S.-S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes // Saunders A.D., Norry M.J. (Eds.), Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society of London Special Publication. 1989. Vol. 42. P. 313–345. http:// dx.doi.org/10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19.
16. MacLeod C.J., Dick H.J.B., Blum P., Abe N., Blackman D.K., Bowles J.A., Cheadle M.J., Cho K., Ciazela J., Deans J.R., Edgcomb V.P., Ferrando C., France L., Ghosh B., Ildefonse B.M., Kendrick M.A., Koepke J.H., Leong J.A.M., Liu C., Ma Q., Morishita T., Morris A., Natland J.H., Nozaka T., Pluemper O., Sanfilippo A., Sylvan J.B., Tivey M.A., Tribuzio R., Viegas L.G.F. Site U1473 // MacLeod C.J., Dick H.J.B., Blum P., and the Expedition 360 Scientists, Southwest Indian ridge lower crust and moho. Proceedings of the international ocean discovery program, 360: College Station, TX (International Ocean Discovery Program). http://dx.doi.org/10.14379/iodp.proc.360.103.2017.
17. Boschi C., Früh-Green G.L., Delacour A., Karson J.A., Kelley D.S. Mass transfer and fluid flow during detachment faulting and development of an oceanic core complex, Atlantis Massif (MAR 30ºN) // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2006. V.7. Q01004. http://dx.doi.org/10.1029/2005GC001074.
18. Xu H., Zhang J., Zong K., Liu L. Quartz exsolution topotaxy in clinopyroxene from the UHP eclogite of Weihai, China // Lithos. 2015. V. 226. P. 17–30. http://dx.doi.org/10.1016/j. lithos.2015.02.010.
19. Konzett J., Libowitzky E., Hejny C., Miller C., Zanetti A. Oriented quartz+calcic amphibole inclusions in omphacite from the Saualpe and Pohorje Mountain eclogites, Eastern Alps – An Assessment of Possible Formation Mechanisms Based on IRand Mineral Chemical Data and Water Storage in Eastern Alpine Eclogites // Lithos. 2008. Vol. 106. P. 336–350. http://dx.doi.org/10.1016/j.lithos.2008.09.002.
20. Tual L. P-T evolution and high-temperature deformation of Precambrian eclogite, Sveconorwegian Orogeny // Doctoral Dissertation. Lund University. 2016. 104 p. http:// portal.research.lu.se/portal/files/8553424/Lorraine_Tual_ thesisPhD_2.pdf.
21. Hodkiewicz J. Characterizing carbon materials with Raman spectroscopy. // 2010. assets.thermofisher.com/TFS-Assets/ CAD/Application-Notes/D19504~.pdf.
22. Chanyshev A.D., Khousainov R.R., Litasov K.D., Kupriyanov I.N. Primary hydrocarbons inclusions in garnet from the schists of Romashkino Oil and Gas Field // GeoRaman-2016. Novosibirsk, Russia. June 9–15. 2016. P. 65. http://georaman2016.igm.nsc.ru/images/GeoRAMAN2016_ Abstracts.pdf.
23. Данилова Ю.В., Савельева В.Б., Шумилова Т.Г., Иванов А.В., Данилов Б.С., Базарова Е.П. Углеродистые породы некоторых районов Прибайкалья (сведения о возрасте формирования и минералого-геохимические особенности) // Юбилейный съезд Российского минералогического общества “200 лет РМО”. 2017. RMS DPI 20171-143-0. http://www.minsoc.ru/2017-1-143-0.
Danilova Yu.V., Savelyeva V.B., Shumilova T.G., Ivanov A.V., Danilov B.S., Bazarova E.P. Carbonaceous rocks of some regions of the Baikal region (Information on the Age of Formation and Mineral-Geochemical Features) // 200th Anniversary Meeting of the Russian Mineralogical Society. 2017. RMS DPI 2017-1-143-0. http://www.minsoc. ru/2017-1-143-0.
ЭКЛОГИТЫ
В узком понимании эклогиты – это метаморфические породы, сложенные характеристической минеральной ассоциацией гранат + омфацит + кварц + рутил ± кианит. Обязательное условие – отсутствие плагиоклаза. Исходный плагиоклаз при проградном метаморфизме должен замещаться клинопироксеном по реакциям:
NaAlSi3O8 (альбит) → NaAlSi2O6 (жадеит) + SiO2 (кварц) и
CaAl2Si2O8 (альбит) → CaAl2SiO6 (Ca-чермак) + SiO2 (кварц).
Различаются мантийные и коровые эклогиты.
Мантийные эклогиты выносятся алмазоносными кимберлитовыми расплавами в виде ксенолитов. В некоторых ксенолитах алмаз является и породообразующим минералом, содержание алмаза достигает 5 000 г/т. Поэтому такие эклогиты являются продуктами ультравысокобарного метаморфизма (ultra-high pressure metamorphism, UHP).
Коровые эклогиты размещаются в континентальных породах кислого состава – сланцах или гнейсах. Во вмещающих породах признаки эклогитового или UHP-метаморфизма могут отсутствовать. «Серые» гнейсы Беломорской провинции имеют трондъемит – тоналит – гранодиоритовый состав без минералов-индикаторов высокобарного метаморфизма. Р-Т-параметры метаморфизма TTG-гнейсов соответствуют амфиболитовой фации.
Многочисленными экспериментами доказано, что ассоциация гранат + омфацит + кварц + рутил ± кианит формируется из материала, аналогичного горным породам основного состава – базальтам или габбро.
Содержания редких и рассеянных элементов в эклогитах горы Куропачья полностью соответствуют толеитам срединно-океанических хребтов (СОХ). Спектр немобильных редкоземельных элементов является плоским, и нормированные к хондриту значения располагаются ниже линии нормальных базальтов СОХ. Поэтому геохимические и петрологические данные позволяют предполагать, что протолитами эклогитов были габброиды третьего слоя океанической коры, которые доступны бурением и драгированием в зонах СОХ медленного спрединга. Это имеет два важных следствия.
1) Как правило, в базальтах СОХ отсутствует циркон, а в габброидах он кристаллизуется при медленном остывании. Это дает возможность определить время формирования магматической породы. По нашим данным и данным Imayama et al., 2017 (работа цитируется), возраст протолита составляет ~2,9 млрд лет.
2) Это также объясняет пестрый валовый состав эклогитизированных пород Салмы. В ассоциацию эклогитов Салмы включаются породы основногоультраосновного состава,– пиклогиты. Их геохимия отвечает пикритам и коматиитам (вулканические породы), а в третьем слое это троктолиты; в пиклогитах нет плагиоклаза, они сложены гранатом и клинопироксеном, но клинопироксен – не омфацит. Протолитом Fe-Ti-эклогитов были Fe-Ti-габбро (их еще называют oxide gabbro).
В эклогитах горы Куропачья «нормальных» и железо-титанистых обнаруживаются реликтовые минералы низких ступеней (или фаций) метаморфизма. Эти же минералы характерны и для метаморфизма морского дна (see floor metamorphism).
Такая комбинация признаков – океанический магматический протолит, законсервированные минералы, сформировавшиеся во время становления интрузий габброидов и ранних стадий метаморфизма при низких Т-Р-параметрах, позволяют уверенно говорить о том, что ассоциация эклогитов Салмы сформировалась при субдукции Андийского типа – субдукция океанической плиты под континентальную. Отсюда следует, что в архее на рубеже 2,9 млрд лет существовал океан Салма со своей геохимической спецификой. На рубеже не менее чем 2,7 млрд лет океан закрылся, сформировались эклогиты, которые были эксгумированы и выведены в верхние горизонты континентальной коры Беломорья.
По одной из существующих моделей эксгумация эклогитов и UHP-пород происходит в результате отрыва слэба (slab). Таким образом Ёнский сегмент Беломорской эклогитовой провинции можно представить как современный срез субдукционного канала. В таком случае на одном уровне эрозионного среза могут обнажаться тела, достигавшие в процессе субдукции различных глубин, в том числе и глубины кристаллизации и устойчивости алмаза. Эклогиты Салмы являются древнейшими на Земле.
Определение первой по времени субдукции является принципиально важной задачей петрологии и геохронологии. Распад древних континентов и зарождение океанов и закрытие океанов с формированием суперконтинентов подчиняются циклу Вильсона (Wilson Cycle). Время старта этого цикла является особо дискуссионной темой в современной геологической литературе. Существующие геофизические и теплофизические модели строения Земли не предусматривают условий глубокой субдукции в архее
ВВЕДЕНИЕ
В последние 15 лет на территории северо-восточной Карелии и центральной части Мурманской области были обнаружены тела коровых эклогитов. Их изучение в ряде ключевых проявлений – район деревни Гридино (берег Белого моря, Карелия), Узкая Салма, Широкая Салма, Уполокша, карьер Куру-Ваара (Мурманская область) – привело к предположению о существовании Беломорской эклогитовой провинции архейского возраста [1]. Ревизия известных ранее проявлений пород с аналогичными картировочными особенностями подтвердили высказанную гипотезу о широком распространении эклогитов в Беломорском поясе (тектоническая единица в геологическом строении северо-восточной части Балтийского щита) [2]. Детальные петрологические, геохимические и геохронологические исследования последних лет дали основания заключить, что эклогиты Беломорской провинции сформировались в результате субдукции океанической коры ("океана Салма") в мезоархее [3]. Петрологические признаки [4], термодинамическое моделирование [5] и находки в породной ассоциации эклогитов Салмы муассонита [6, 7] и алмазов [7] указывают на то, что архейская субдукция достигала значительных глубин (>60 км) и соответствовала условиям UHP-метаморфизма (Ultrahigh-pressure metamorphism).
Необычайные условия формирования Беломорской эклогитовой провинции, не имеющие аналогов в мире (подобие валовых химических составов ассоциации эклогитов Салмы толеитам медленно-спрединговых срединно-океанических хребтов, признаки проградной ветви эволюции, возраст пород и др.), очень важны для понимания архейской эволюции Земли и геодинамики и поэтому приковывают большое внимание исследователей, в том числе зарубежных. Результаты оригинальных независимых исследований [8, 9 и др.] и сопоставление эклогитов Салмы и других регионов [10, 11] подтверждают наши выводы об их природе и условиях формирования, но расходятся относительно времени субдукции – то есть времени UHP-метаморфизма.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
За время полевых работ 2015–2017 годов изучены эклогиты в районе горы Куропачьей с координатами N 67°33’54’’, E 32°29’22’’, вблизи федеральной автодороги СанктПетербург – Мурманск, у километровой разметки 1210 в направлении Мурманска. Здесь обнажаются два тела эклогитов – одно изометричное 200 м в поперечнике, другое протяженное 100 × 400 м, которые размещены среди гнейсов беломорской серии ("серых гнейсов" трондъемиттоналит-гранодиоритового состава) архейского возраста. В эндоконтакте эклогиты полностью преобразованы в гранатовые и плагиоклазовые амфиболиты.
Образцы эклогитов отбирали с помощью бензореза с алмазным диском. Были изготовлены прозрачно-полированные шлифы толщиной 50–60 мкм, которые приклеивали к стеклянной пластинке-основанию эпоксидным клеем, поверхность тщательно протирали спиртом на чистом сукне. После предварительных петрографических исследований под поляризационным микроскопом в проходящем и отраженном свете проведены микрозондовые анализы. Изображения (имиджи) в отраженных (BSE) и вторичных (SE) электронах получены на сканирующих электронных микроскопах Tescan VEGA II XMU и CamScan MV 2300. Составы минералов определяли с помощью энергодисперсионных детекторов (EDS) INCA x-sight и INCA Penta FET X3 под управлением программ обработки спектров INCA 700 для обоих детекторов. При локальных анализах диаметр зонда составлял ~1 мкм при ускоряющем напряжении 20 кВ, диаметр зоны возбуждения порядка 10 мкм, реальное время набора спектра 70 с. Одновременно анализировалось 10–12 элементов. В каждом образце выполнялось 20–60 локальных анализов. В настоящем исследовании впервые в петрологии применялись приборы и методы трехмерной микроскопии.
Прибор предназначен для изучения топографии поверхности у прозрачных и непрозрачных образцов, а также для линейных и объемных измерений. Благодаря излучению полупроводникового лазера на длине волны 405 нм, конфокальной системе с двумя пинолями, а также высокочувствительным фотоэлектронным умножителям для регистрации изображения обеспечивается гарантированное разрешение 10 нм по оси Z и 120 нм по осям X–Y. Специализированные объективы с большой и сверхбольшой рабочей апертурой позволяют исследовать образцы сложной формы с глубиной вогнутых поверхностей до 25 мм и наклонных поверхностей с углом до 85°, высотой до 90 мм. При работе в лазерном конфокальном режиме благодаря встроенному оптическому зуму (зум реализован изменением угла наклона луча при сканировании) достигается общее увеличение 108–17280×. Помимо лазерного режима микроскоп может работать как обычный световой микроскоп (рис. 1), для этого предназначен источник холодного белого света и CMOS-детектор с разрешением 4К. Микроскоп оснащен для работы по методам светлого поля, поляризации, а также лазерного дифференциально-интерференционного контраста (DIC) для исследования микрорельефа поверхности образца.
Многофункциональное программное обеспечение позволяет получать цветные 2Dи 3D-изображения исследуемого образца без какого-либо механического воздействия на исследуемую поверхность. С помощью различных модулей обработки данных можно проводить геометрические измерения (площади, объема, шероховатости) коэффициента преломления прозрачных покрытий; строить разрезы, вращать и рассматривать изображение с разных ракурсов полусферы.
Оптико-цифровой микроскоп DSX510 отличается от традиционных оптических микроскопов отсутствием тубуса с окулярами (рис.2). Вместо них в микроскоп встроена цифровая камера высокого разрешения с инновационной технологией построения изображений Pixel Shifting, за счет которой разрешение достигает 17,28 Мп. Встроенный трансфокатор с кратностью увеличения 0,26–3,5× и револьвер на два объектива 10× и 50× перекрывают необходимый диапазон увеличений, что позволяет отказаться от традиционного набора объективов 5×, 10×, 20×, 50×, 100×. При этом разрешение изображения остается таким же высоким.
В микроскопе полностью моторизованы предметный столик, привод фокусировки, трансфокатор, смена призм контрастирования (темное поле/светлое поле), привод DIC-призмы, поляризатор и анализатор. За счет моторизации предметного стола и привода фокусировки микроскоп может использоваться как измерительный прибор (при измерении по X–Y) и для 3D-визуализации поверхности.
Помимо стандартных методов наблюдения (светлое поле, темное поле, поляризация, DIC) в микроскопе реализованы инновационные методы контрастирования Olympus – MIX (смешанное контрастирование) и DDF (направленное темное поле). Метод MIX заключается в одновременном применении светлого и темного полей, что позволяет повысить детализацию структур поверхности, обычно наблюдаемых только при одном методе контрастирования. Метод DDF состоит в сегментированном освещении образца по методу темного поля. Сегменты могут быть в виде ¾, ½ или ¼ круга. Кроме того, сегменты можно вращать, меняя угол падения света на образец, тем самым подчеркивая топографическое строение поверхности.
Для петрологических целей важна другая, не анонсируемая возможность исследования внутрикристаллического строения минералов. С помощью автофокусировки можно изучать заданный интервал глубин минеральных фаз относительно поверхности. На рис.3 представлен пример 3D-микроскопии единичного зерна циркона из эклогита на вершине горы Куропачья, который был подготовлен для геохронологических исследований – запечатан в шайбу из эпоксидного клея. Видно, что в цирконе присутствует древнее ядро и включения, не проявляющие себя в отраженном свете (рис.3а), в сканирующей электронной микроскопии (рис.3б) и достаточно неопределенно в катодолюминесценции (рис.3в). Древнее ядро и включения хорошо диагностируются в проходящем поляризованном свете при скрещенных николях (рис.3г). Они же хорошо видны на 3D-изображении, полученном в проходящем свете в моде светлого поля (рис.3д). При трехмерном сканировании в интервале глубин 20–40 мкм от поверхности зерна включение, отмеченное стрелкой на рис.3г и 3д, пропадает (рис.3е). Это, очевидно, означает, что отмеченное включение располагается в интервале глубин 0–20 мкм от поверхности. Можно также допустить, что при подповерхностном 3D-сканировании влияние дефектов полировки на получаемые изображения минимизируется.
Микроскоп модели inVia Qontor производства компании Renishaw с новейшей технологией удержания объекта в фокусе LiveTrack позволяет исследовать образцы, имеющие неровные, криволинейные или шероховатые поверхности. Диапазон длин волн возбуждения 229–1 064 нм. В нашем исследовании используются лазеры, работающие в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах, от 405 до 830 нм включительно, и стандартные объективы компании Renishaw с увеличением от 10 до 100×. Микроскоп inVia Qontor (рис.4) обладает всеми функциями Флуоресцентный микроспектрофотометр CRAIC (США) на базе микроскопа Leica DM 2500P (ФРГ)
Исследования проводятся в простом отраженном и/или проходящем свете и в отраженном УФ-свете (источник – ртутная лампа). Для возбуждения люминесценции используются зеленый и голубой фильтры. С зеленым фильтром можно наблюдать даже слабые свечения. Характеристики фильтров: голубой (2) – возбуждение в интервале 340–380 нм, дихроизм – 400 нм; зеленый (3) – 515–560 нм, дихроизм – 580 нм. Объективы: увеличение 40× – воздух, размер метки 6 × 6 мкм; 50× – масло, размер метки 5 × 5 мкм [13].
Детектор цветной истинной катодолюминесценции Для получения цветных CL-имиджей использовали рентгеноспектральный микроанализатор Cameca MS-46, оптическая система которого была модернизирована и адаптирована под CCD-цифровую камеру высокого разрешения Videoscan 285. Во избежание путаницы аппаратный комплекс – электронно-зондовый микроанализатор с цифровой камерой в оптической системе для обнаружения и изучения истинной катодолюминесценции мы предлагаем обозначать как EPMA-CL (tc) [12]. Преимущество этой катодолюминесцентной установки по отношению к приборам OM–CL и SEM–CL состоит в следующем: можно использовать два волновых спектрометра для идентификации фаз и непосредственно наблюдать на дисплее цвета катодолюминесценции в точке падения электронного зонда.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Изученные в районе горы Куропачья эклогиты уникальны и по степени сохранности пиковой минеральной ассоциации наилучшие в сравнении с другими исследованными эклогитами Салмы. Во всех шлифах из тела на вершине горы (800 м к востоку от федеральной автодороги) обнаруживается индикаторный клинопироксен – омфацит с мольной долей жадеитового минала 29,5–31 мол.%. Типичные для эклогитов минералы гранат и омфацит парагенны – как в гранате присутствуют включения омфацита, так и наоборот, многочисленны и прямые контакты этих минералов. Давление оценивается по составу омфацита и составляет не менее 15 кбар. В псевдоморфозах по омфациту – клинопироксен-плагиоклазовых симплектитах, отмечается ортопироксен. Это явно свидетельствует об изотермической декомпрессии и прохождении эклогитов через Р-Т-условия гранулитовой фации [4]. Приведенные на рис.5 геохимические данные являются типичными для эклогитов Салмы. Протолитами эклогитов служили толеиты (габброиды и базальты) срединно-океанических хребтов, в них отсутствуют признаки коровой контаминации. Кроме нас [4], это отмечают и многие другие исследователи, например, [8]. Другой удивительный результат: полностью потерявшие первичный минеральный парагенезис амфиболиты в зоне эндоконтакта эклогитов с гнейсами сохранили первичные геохимические характеристики. Это означает, что пост-эклогитовая и постгранулитовая амфиболитизация протекала в изохимических условиях без существенного привноса-выноса, исключая водный флюид.
Сложнее обстоит дело с реконструкцией протолита для линзовидного тела, обнаженного в 100 м к западу от федеральной автодороги. Это более железистые породы, в которых при микрозондовых исследованиях омфацит отсутствует. Ранее [4], на том основании, что они "переслаивались" с "нормальными" эклогитами и имели сходные с ними спайдер-граммы редких и рассеянных элементов, такие породы классифицировались как Fe-Tiэклогитоподобные породы и объединялись в эклогитовую ассоциацию Салмы.
Проведенные геохимические исследования, результаты которых представлены в табл.1, подтверждают, что их протолитами были магматические породы (габброиды третьего слоя океанической коры). В настоящем исследовании впервые установлены прямые свидетельства метаморфизма железо-титанистых пород горы Куропачья в условиях эклогитовой фации.
При петрографических исследованиях в одном из образцов (Kury7/6) были обнаружены глиноземистые клинопироксены со структурами распада твердого раствора, содержание Na2O составляет 2,7–3,3 вес.% (жадеит 0,2–0,22 молей) и Al2O3 – 7,4–8,4 вес.% (рис.6а, б). Из рисунка видна последовательность минеральных преобразований: 1) ассоциация граната с клинопироксеном с высокой мольной долей
Ca-чермакого минала (CaTs – CaAl SiO ) при относительно низкой доле жадеитового минала (Jd – NaAlSi2O6); 2) распад клинопироксена с выделением ламеллей; 3) образование типичных симплектитов клинопироксен + плагиоклаз на границе граната и CaTs-клинопироксена; 4) замещение клинопироксенов амфиболами.
В эклогитах структуры распада в омфацитах хорошо известны [4, 9, 18, 19 и др.]. Установлено, что игольчатые выделения (ламелли или роды (rods)) состоят из кварца, чрезвычайно редко – коэсита. Наличие подобных ламеллей SiO2 в клинопироксене однозначно указывает на высокие давления при формировании пород, однако оценка этогодавления вызывает многочисленные дискуссии: являются ли они индикаторами UHP метаморфизма (выше по давлению линии реакции кварц→коэсит). Для железо-титанистых пород эклогитовой ассоциации Салмы такие структуры не были известны и обнаружены впервые. Поэтому Fe-Tiэклогитоподобные породы следует переименовать в Fe-Tiэклогиты по аналогии с работой [20], в которой представлены результаты исследований Fe-Ti-эклогитов. В "обычной" микроскопии в проходящем свете, даже с большим увеличением, видны лишь ориентированные ламелли SiO2, уходящие под углом к плоскости шлифа вглубь кристаллов клинопироксенов (рис.6б).
При детальном изучении ламеллей в катодолюминесценции обнаружено, что наряду с красным свечением имеются ламелли с зеленым свечением (рис.7а). Определить их природу не удалось, несколько экспонированных на поверхности шлифа ламеллей были проанализированы методом спектроскопии комбинационного рассеяния и установлено, что они представлены кварцем. При изучении структур распада на сканирующем электронном микроскопе с большим увеличением также обнаружено, что к ламеллям кварца отчетливо приурочен амфибол (рис.7б). Из рисунка видно, что плоскости шлифа достигают достаточно небольшое число ламеллей, большая их часть рассеяна в объеме кристалла клинопироксена. Поэтому найти и определить минералы с зеленым катодолюминесцентным свечением не представляется возможным.
Методом 3D-микроскопии с оптико-цифровым микроскопом DSX510 получено объемное изображение структур распада в клинопироксене (рис.8). В отличие от "обычной" микроскопии, на трехмерном изображении участки со срастаниями амфибола с кварцем внутри клинопироксена В Fe-Ti-эклогитах из обнажения у подножья горы Куропачья, помимо минеральных ассоциаций пиковой эклогитовой стадии и соответствующих последующим метаморфическим событиям в ядрах гранатов, обнаружены минералы, характерные для низких ступеней метаморфизма. На рис.9 представлены изображения зерна граната с изолированными включениями пумпеллиита – минерала, устойчивого при низкой температуре и законсервированного при ее повышении во время субдукции. Этот минерал в форме включений в гранате отмечался ранее в "нормальных" эклогитах [4]. Но он ни в каком виде не обнаруживается в породах, обрамляющих тела эклогитов Салмы.
При тщательном исследовании включений в гранате в шлифах Fe-Ti-эклогитов горы Куропачья была сделана неожиданная находка углеродного вещества (битума). Место его обнаружения в минералах показано на рис.10.
Битум обнаружен в кварце, а кварц, в свою очередь, включен в гранат. Поэтому сложно представить это проявление в результате поздней миграции углерода извне по каким-либо трещинам. Результаты исследования включений в отраженных и вторичных электронах исключают механическое загрязнение шлифа при изготовлении или его подготовке к исследованиям. Химический состав включений битума хорошо проявляется на энергодисперсионных спектрах – линия углерода в десятки раз интенсивнее линий кислорода и кремния. Включения битума не светятся при катодолюминесценции, кварц светится в сиреневых тонах (рис.11). На спектре комбинационного рассеяния (рис.12), полученном в интервале 100–2700 см–1, проявлены всего две уширенные линии с максимумами ~1350 и 1600 см–1. Эти линии в специализированной литературе [21 и др.] обозначаются литерами D и G и характеризуют связи С–С в различных формах углерода и в тяжелых углеводородах. На спектре отсутствуют диагностические линии эпоксидного клея в интервале 640–1120 см-1, это исключает вероятную ошибку в нашей диагностике битума. Помимо этого, характер воздействия лазерного луча на битум и на эпоксидный клей различны. При исследовании включения мощность лазера уменьшали до 1% от максимально возможной. При более высокой плотности луча углеродное вещество начинает испаряться.
При трехмерном сканировании битум-содержащего участка граната (конфокальная лазерная микроскопия на приборе LEXT OLS4100) определены морфология и рельеф включения (рис.13). Углеродное вещество сконцентрировано в углублении в кварце в виде ванны. Стенки и дно ванны гладкие, что устраняет вероятность загрязнения частицами пыли из воздуха. Кроме этого, мы неоднократно стирали углеродное напыление шлифа, необходимое для электронно-зондовых исследований, и отмывали шлиф в спирте,– местоположение и форма микровключения битума оставались прежними.
Из петрологии осадочных пород давно известно явле ние индуцированной люминесценции ряда углеродных веществ при облучении ультрафиолетом. Эффект активно используется при поисках горючих полезных ископаемых. В данной работе в двух зернах кварца обнаружена люминесценция (n1 и n2 на рис.10 и 11). Люминесцентное изображение от наиболее крупного включения n1 представлено на рис.14. Люминесценцию в зерне n2 видно только в окуляре микроскопа, чувствительности цифровой камеры недостаточно для ее документирования. В других зернах кварца – включениях в гранате – люминесценция отсутствует.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ВЫВОДЫ
В результате проведенного исследования установлено:
• два новых, детально ранее не изученных тела основных пород в районе горы Куропачья обладают геохимическими индикаторами океанического происхождения их протолитов;
• в породообразующих минералах (гранат) обнаружены включения, захваченные и сохранившиеся при проградном метаморфизме, достигавшем условий эклогитовой фации (максимум по давлению) и гранулитовой фации (максимум по температуре);
• эклогитовый этап "нормальных" эклогитов характеризуется сосуществующими гранатом и омфацитом и клинопироксен-плагиоклазовыми (± ортопироксен) симплектитами, псевдоморфно замещающими омфацит; в железо-титанистых эклогитах пику метаморфизма соответствуют гранат и глиноземистый клинопироксен, в последнем присутствуют структуры распада твердого раствора;
• в Fe-Ti-эклогитах распад Al-клинопироксена сопровождается выделением кварца и амфибола. По литературным данным кварц-амфиболовые ламелли хотя и являются признаками эклогитового метаморфизма, но его Р-Т-параметры не достигали нижней по давлению границы UHP-области [18, 19]. В этой модели кварц и амфибол вместе выпадают из твердого раствора клинопироксена без привноса-выноса элементов из окружающей среды. Поскольку амфибол – это водосодержащий минерал, требуется, чтобы вода присутствовала в значимом количестве в номинально безводном клинопироксене. Проведенные нами исследования с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния показали отсутствие на спектрах линий гидроксильных связей и в клинопироксене со структурами распада, и в гранате. Таким образом, вопрос о влиянии водного флюида при декомпрессии не находит окончательного решения;
• геохимическое сходство, признаки проградной эволюции и парагенезисы, соответствующие эклогитовым условиям, объединяют "нормальные" эклогиты и Fe-Ti-эклогиты в единую ассоциацию. Во многих изученных нами образцах железистых гранат-клинопироксеновых пород, отобранных из разных тел в Ёнском сегменте Беломорской эклогитовой провинции, не был обнаружен омфацит или пироксен со структурами распада. Поэтому составы минералов в Fe-Ti-эклогите горы Куропачья могут служить репером при отнесении таких немых пород к ассоциации эклогитов Салмы;
• находка битума в Fe-Ti-эклогите позволяет сделать предположение, что он мог быть исходным углеродным материалом, необходимым для кристаллизации муассонита и алмаза. Отсюда следует вывод, что битум формировался на доэклогитовой стадии и имел мантийное происхождение. Это подтверждается находками битуминозного вещества в высоко метаморфизованных породах [22, 23]. В работах авторы акцентируют внимание и на глубинном источнике углеводородов [23] и предполагают архейский возраст источника [22];
• оптическая и лазерная 3D-микроскопия предоставляют новые возможности для петрологических и минералогических исследований на микроуровне.
Авторы благодарят руководителя и сотрудницу химико-аналитической лаборатории ГИН РАН Ляпунова Сергея Михайловича и Рудченко Маргариту Вячеславовну за геохимические (РФА, ИСП-МС) исследования проб эклогитов и профессора Балицкого Владимира Сергеевича (ИЭМ РАН) за обсуждение находки битуминозного вещества в эклогитах и полезные рекомендации по его изучению. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 15-05-01214).
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
1. Konilov A.N., Shchipansky A.A., Mints M.V., Volodichev
O.I. Petrology of eclogites of the Belomorian province. In: 32nd IGC Florence 2004, Abstract 1, P. 108.
2. Пожиленко В.И., Конилов А.Н., Ван К.В. Эклогиты северо-восточной части Ёнского сегмента Беломорья: новые данные // Региональная геология, минерало гия и полезные ископаемые Кольского полуострова. Труды XIII Всероссийской (с международным участием) Ферсмановской научной сессии, посвященной 50-летию Дня геолога. Апатиты, 4–5 апреля 2016 г. / Гл. ред. Ю.Л. Войтеховский. – Апатиты: Изд-во K & M. 2016. C. 118–122. http://geoksc.apatity.ru/images/stories/Print/Труды%20 ФНС_2016-ред1.pdf.
Pozhilenko V.I., Konilov A.N., Van K.V. Eclogites from NE part of the Yona segment of the Belomorian: new data // Regional’naya geologiya, mineralogiya i poleznye iskopaemye Kol’skogo poluostrova [Regional geology, mineralogy and ore deposits of the Kola peninsula]. Trudy XIII Vserossiiskoi (s mezhdunarodnym uchastiem) Fersmanovskoi nauchnoi sessii posvyashchennoi 50-letiyu dnia geologa. Apatity, 4–5 April, 2016 / Yu.L. Voitekhoskii, Ed. / – Apatuty: Publ K & M. 2016. P. 118-122.
3. Mints M.V., Dokukina K.A., Konilov A.N. The Mesoneoarchaean Belomorian eclogite province: tectonic position and geodynamic evolution // Gondwana Research. 2014. V. 25. P. 561–584. http://dx.doi. org/10.1016/j.gr.2012.11.010.
4. Konilov A.N., Shchipansky A.A., Mints M.V., Dokukina K.A., Kaulina T.V., Bayanova T.B., Natapov L.M., Belousova E.A., Griffin W.L., O’Reilly S.Y. The Salma eclogites of the Belomorian province, Russia: HP/UHP metamorphism through the subduction of Mesoarchean Oceanic Crust // Ultrahigh-Pressure Metamorphism: 25 years after the discovery of coesite and diamond. Eds. Dobrzhinetskaya L., Faryad S.W., Wallis S., Cuthbert S. Elsevier. 2011. Chapter 19. P. 635–682. http://dx.doi. org/10.1016/B978-0-12-385144-4.00018-7.
5. Perchuk A.L., Morgunova A.A. Variable P–T paths and HP-UHP metamorphism in a precambrian Terrane, Gridino, Russia: petrological evidence and geodynamic implications // Gondwana Research. 2014. V. 25. P. 614–629. http://dx.doi. org/10.1016/j.gr.2012.09.009.
6. Sidorov M.Yu., Shchipansky A.A., Voloshin A.V. In situ discovery of Moissanite in eclogitic rocks of the Kola region, Russia // XII International Conference GeoRaman-2016. June 9-15, 2016. Novosibirsk, Russia. P. 60. http://georaman2016. igm.nsc.ru/images/GeoRAMAN2016_Abstracts.pdf.
7. Sidorov M.Yu., Shchipansky A.A. Carbon minerals in the UHP eclogites and eclogitic rocks of the Belomorian province: Results of a study by the Raman spectroscopy // Early Precambrian vs modern geodynamics. Extended abstracts and field trips guide book. Petrozavodsk. 2017.
P. 224-228. http://igkrc.ru/assets/publication/EPG-2017. compressed.pdf .
8. Imayama T., Oh Ch.-W., Baltybaev S.K., Park Ch.-S., Yi K., Jung H. Paleoproterozoic high-pressure metamorphic history of the Salma eclogite on the Kola peninsula, Russia // Lithosphere. 2017. Vol. 9. No. 6. P. 855–873. https://doi. org/10.1130/L657.1 .
9. Li X., Zhang L., Wei C., Slabunov A.I., Bader T. Quartz and orthopyroxene exsolution lamellae in clinopyroxene and the metamorphic P–T path of Belomorian eclogites // Journal of Metamorphic Geology. 2018. Vol. 36. P. 1-22. http.://dx.dos. org/10.1111/jmg.12280.
10. Helmstaedt H.H. Tectonic relationships between E-type Cratonic and Ultra-High-Pressure (UHP) diamond: implications for Craton formation and stabilization //
D. G. Pearson et al. (eds.), Proceedings of 10th International Kimberlite Conference, Special Issue of the Journal of the Geological Society of India. 2013. V. 1. P. 45-58. http://dx.doi. org/10.1007/978-81-322-1170-9_4.
11. Shchukina E.V., Agashev A.M., Zedgenizov D.A. Origin of Zircon-bearing Mantle eclogites entrained in the V. Grib Kimberlite (Arkhangelsk Region, NW Russia): Evidence from mineral geochemistry and the U-Pb and Lu-Hf Isotope Compositions of Zircon // Mineralogy and Petrology. (in-press). http://dx.doi.org/10.1007/s00710-018-0581-z.
12. Конилов А., Голованова Т., Понкратов К. Алюмосиликатное стекло старше 1,9 млрд лет и его свойства. По данным исследования методами истинной катодолюминесценции и спектроскопии комбинационного рассеяния // Аналитика. 2016. №4. C. 114–122. http://www.j-analytics.ru/ journal/article/5611.
Konilov A., Golovanova T., Ponkratov K. Aluminosilicate glass over 1.9 Ga of age and its properties insights from true-color cathodoluminescence and Raman spectroscopy // Analytics. 2016. № 4. P. 114–122. http://www.j-analytics.ru/ journal/article/5611.
13. Пронина Н.В., Лужбина М.С., Макаров Д.В. Возвращение к оценке катагенеза осадочной толщи Тимано-Печорского нефтегазоносного бассейна углепетрографическими методами // Георесурсы. 2017. Спецвыпуск. Ч. 1. С. 80–87. http://dx.doi.org/10.18599/grs.19.9.
Pronina N.V., Luzhbina M.S., Makarov D.V. Return to the catagenesis assessment of the sedimentary stratum in the Timan-Pechora oil and gas basin by means of coal petrographical methods // Georesursy [Georesources]. 2017. Special issue. Part 1. P. 80–87. http://dx.doi.org/10.18599/ grs.19.9.
14. Hofmann A.W. Chemical Differentiation of the Earth: the relationship between mantle continental crust and oceanic crust // Earth and Planetary Science Letters. 1988. V.90. P. 297– 314. http://dx.doi .org/10.1016/0012-821X(88)90132-X.
15. Sun S.-S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes // Saunders A.D., Norry M.J. (Eds.), Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society of London Special Publication. 1989. Vol. 42. P. 313–345. http:// dx.doi.org/10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19.
16. MacLeod C.J., Dick H.J.B., Blum P., Abe N., Blackman D.K., Bowles J.A., Cheadle M.J., Cho K., Ciazela J., Deans J.R., Edgcomb V.P., Ferrando C., France L., Ghosh B., Ildefonse B.M., Kendrick M.A., Koepke J.H., Leong J.A.M., Liu C., Ma Q., Morishita T., Morris A., Natland J.H., Nozaka T., Pluemper O., Sanfilippo A., Sylvan J.B., Tivey M.A., Tribuzio R., Viegas L.G.F. Site U1473 // MacLeod C.J., Dick H.J.B., Blum P., and the Expedition 360 Scientists, Southwest Indian ridge lower crust and moho. Proceedings of the international ocean discovery program, 360: College Station, TX (International Ocean Discovery Program). http://dx.doi.org/10.14379/iodp.proc.360.103.2017.
17. Boschi C., Früh-Green G.L., Delacour A., Karson J.A., Kelley D.S. Mass transfer and fluid flow during detachment faulting and development of an oceanic core complex, Atlantis Massif (MAR 30ºN) // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2006. V.7. Q01004. http://dx.doi.org/10.1029/2005GC001074.
18. Xu H., Zhang J., Zong K., Liu L. Quartz exsolution topotaxy in clinopyroxene from the UHP eclogite of Weihai, China // Lithos. 2015. V. 226. P. 17–30. http://dx.doi.org/10.1016/j. lithos.2015.02.010.
19. Konzett J., Libowitzky E., Hejny C., Miller C., Zanetti A. Oriented quartz+calcic amphibole inclusions in omphacite from the Saualpe and Pohorje Mountain eclogites, Eastern Alps – An Assessment of Possible Formation Mechanisms Based on IRand Mineral Chemical Data and Water Storage in Eastern Alpine Eclogites // Lithos. 2008. Vol. 106. P. 336–350. http://dx.doi.org/10.1016/j.lithos.2008.09.002.
20. Tual L. P-T evolution and high-temperature deformation of Precambrian eclogite, Sveconorwegian Orogeny // Doctoral Dissertation. Lund University. 2016. 104 p. http:// portal.research.lu.se/portal/files/8553424/Lorraine_Tual_ thesisPhD_2.pdf.
21. Hodkiewicz J. Characterizing carbon materials with Raman spectroscopy. // 2010. assets.thermofisher.com/TFS-Assets/ CAD/Application-Notes/D19504~.pdf.
22. Chanyshev A.D., Khousainov R.R., Litasov K.D., Kupriyanov I.N. Primary hydrocarbons inclusions in garnet from the schists of Romashkino Oil and Gas Field // GeoRaman-2016. Novosibirsk, Russia. June 9–15. 2016. P. 65. http://georaman2016.igm.nsc.ru/images/GeoRAMAN2016_ Abstracts.pdf.
23. Данилова Ю.В., Савельева В.Б., Шумилова Т.Г., Иванов А.В., Данилов Б.С., Базарова Е.П. Углеродистые породы некоторых районов Прибайкалья (сведения о возрасте формирования и минералого-геохимические особенности) // Юбилейный съезд Российского минералогического общества “200 лет РМО”. 2017. RMS DPI 20171-143-0. http://www.minsoc.ru/2017-1-143-0.
Danilova Yu.V., Savelyeva V.B., Shumilova T.G., Ivanov A.V., Danilov B.S., Bazarova E.P. Carbonaceous rocks of some regions of the Baikal region (Information on the Age of Formation and Mineral-Geochemical Features) // 200th Anniversary Meeting of the Russian Mineralogical Society. 2017. RMS DPI 2017-1-143-0. http://www.minsoc. ru/2017-1-143-0.
ЭКЛОГИТЫ
В узком понимании эклогиты – это метаморфические породы, сложенные характеристической минеральной ассоциацией гранат + омфацит + кварц + рутил ± кианит. Обязательное условие – отсутствие плагиоклаза. Исходный плагиоклаз при проградном метаморфизме должен замещаться клинопироксеном по реакциям:
NaAlSi3O8 (альбит) → NaAlSi2O6 (жадеит) + SiO2 (кварц) и
CaAl2Si2O8 (альбит) → CaAl2SiO6 (Ca-чермак) + SiO2 (кварц).
Различаются мантийные и коровые эклогиты.
Мантийные эклогиты выносятся алмазоносными кимберлитовыми расплавами в виде ксенолитов. В некоторых ксенолитах алмаз является и породообразующим минералом, содержание алмаза достигает 5 000 г/т. Поэтому такие эклогиты являются продуктами ультравысокобарного метаморфизма (ultra-high pressure metamorphism, UHP).
Коровые эклогиты размещаются в континентальных породах кислого состава – сланцах или гнейсах. Во вмещающих породах признаки эклогитового или UHP-метаморфизма могут отсутствовать. «Серые» гнейсы Беломорской провинции имеют трондъемит – тоналит – гранодиоритовый состав без минералов-индикаторов высокобарного метаморфизма. Р-Т-параметры метаморфизма TTG-гнейсов соответствуют амфиболитовой фации.
Многочисленными экспериментами доказано, что ассоциация гранат + омфацит + кварц + рутил ± кианит формируется из материала, аналогичного горным породам основного состава – базальтам или габбро.
Содержания редких и рассеянных элементов в эклогитах горы Куропачья полностью соответствуют толеитам срединно-океанических хребтов (СОХ). Спектр немобильных редкоземельных элементов является плоским, и нормированные к хондриту значения располагаются ниже линии нормальных базальтов СОХ. Поэтому геохимические и петрологические данные позволяют предполагать, что протолитами эклогитов были габброиды третьего слоя океанической коры, которые доступны бурением и драгированием в зонах СОХ медленного спрединга. Это имеет два важных следствия.
1) Как правило, в базальтах СОХ отсутствует циркон, а в габброидах он кристаллизуется при медленном остывании. Это дает возможность определить время формирования магматической породы. По нашим данным и данным Imayama et al., 2017 (работа цитируется), возраст протолита составляет ~2,9 млрд лет.
2) Это также объясняет пестрый валовый состав эклогитизированных пород Салмы. В ассоциацию эклогитов Салмы включаются породы основногоультраосновного состава,– пиклогиты. Их геохимия отвечает пикритам и коматиитам (вулканические породы), а в третьем слое это троктолиты; в пиклогитах нет плагиоклаза, они сложены гранатом и клинопироксеном, но клинопироксен – не омфацит. Протолитом Fe-Ti-эклогитов были Fe-Ti-габбро (их еще называют oxide gabbro).
В эклогитах горы Куропачья «нормальных» и железо-титанистых обнаруживаются реликтовые минералы низких ступеней (или фаций) метаморфизма. Эти же минералы характерны и для метаморфизма морского дна (see floor metamorphism).
Такая комбинация признаков – океанический магматический протолит, законсервированные минералы, сформировавшиеся во время становления интрузий габброидов и ранних стадий метаморфизма при низких Т-Р-параметрах, позволяют уверенно говорить о том, что ассоциация эклогитов Салмы сформировалась при субдукции Андийского типа – субдукция океанической плиты под континентальную. Отсюда следует, что в архее на рубеже 2,9 млрд лет существовал океан Салма со своей геохимической спецификой. На рубеже не менее чем 2,7 млрд лет океан закрылся, сформировались эклогиты, которые были эксгумированы и выведены в верхние горизонты континентальной коры Беломорья.
По одной из существующих моделей эксгумация эклогитов и UHP-пород происходит в результате отрыва слэба (slab). Таким образом Ёнский сегмент Беломорской эклогитовой провинции можно представить как современный срез субдукционного канала. В таком случае на одном уровне эрозионного среза могут обнажаться тела, достигавшие в процессе субдукции различных глубин, в том числе и глубины кристаллизации и устойчивости алмаза. Эклогиты Салмы являются древнейшими на Земле.
Определение первой по времени субдукции является принципиально важной задачей петрологии и геохронологии. Распад древних континентов и зарождение океанов и закрытие океанов с формированием суперконтинентов подчиняются циклу Вильсона (Wilson Cycle). Время старта этого цикла является особо дискуссионной темой в современной геологической литературе. Существующие геофизические и теплофизические модели строения Земли не предусматривают условий глубокой субдукции в архее
Отзывы читателей
