Палеовулканическая реконструкция Кейвской структуры Кольского полуострова

К числу достоверно реконструируемых древнейших вулканогенных толщ в пределах Кольского полуострова принято относить метаморфические образования зоны Колм-озеро—Воронья, Кейвской структуры и восточного побережья полуострова. Метаморфизм этих толщ древнее 2,6—2,7 млрд. лет, изохронные свинец-свинцовые датировки получены Ю. Д. Пушкаревым и др. Наибольшим распространением древнейшие метавулканиты пользуются в пределах Кейвской структуры (рис. 1).

Кейвская структура и выполняющие ее гнейсы, амфиболиты и кристаллические сланцы отчетливо обособлены от обрамления структуры. Кейвская структура (традиционно называемая Кейвским «синклинорием») дискордантна по отношению к структурам Центрально-Кольского антиклинория. Отмеченная дискордантность частично маскируется совпадением простирания обеих структур в целом, но подчеркивается поперечным расположением северо-восточного и юго-западного ограничения Кейвской структуры и резкими различиями внутреннего строения. Центрально-Кольскому антиклинорию свойственны линейновытянутые структурные элементы, а также устойчивая северо-западная ориентировка кристаллизационной сланцеватости пород, тогда как для Кейвского «синклинория» характерно развитие брахиформных складок и отсутствие предпочтительной внутренней структурной ориентировки. Метаморфические толщи, развитые в пределах Центрально-Кольского антиклинория, принято относить к числу древнейших архейских образований, тогда как возраст гнейсовых толщ Кейв считается позднеархейским.

Сосредоточенные в пределах Кейвского «синклинория» метаморфические образования достаточно характерны. Здесь преобладают биотитовые и гранат-биотитовые гнейсы с прослоями амфиболитов, обычно рассматриваемые в качестве метаэффузивов.

В краевых частях Кейвской структуры распространены так называемые кейвские «щелочные граниты». Однако ряд особенностей этих пород позволяет считать их щелочными гнейсами, занимающими определенное место в стратиграфическом разрезе. В свою очередь, это позволяет рассматривать их также в качестве метаэффузивов (субщелочного состава) или метааркозов. Возраст «щелочных гранитов» обычно считается среднепротерозойским в значительной степени потому, что разнообразные щелочные и субщелочные гранитоиды Кольского полуострова с определенной долей условности рассматриваются как синхронные, генетически взаимосвязанные образования. В то же время датировки собственно кейвских «щелочных гранитов» неоднозначны. Определения абсолютного возраста варьируют от 1068 млн. лет (Th—Pb) до 2590—2680 млн. лет (Pb—Pb и Th—Pb). Даты по U—Pb парам составляют 1368— 2050 млн. лет. Изохронная Pb—Pb датировка «щелочных гранитов» 1770±15 млн. лет подвергается сомнению ее же автором. Возраст вмещающих «щелочные граниты» гнейсов лебяжинской свиты характеризуются цифрой 2780±100 млн. лет. Приведенные значения абсолютного возраста не противоречат предположению о близком возрасте щелочных гнейсов («щелочных гранитов») и биотитовых гнейсов лебяжинской свиты.

Характерные особенности Кейвской структуры по геофизическим данным: пониженное гравитационное поле Д Га; повышенное магнитное поле АTa и AZ; аномально малая мощность земной коры (33—35 км), установленная сейсморазведкой. Основная по объему толща, выполняющая Кейвскую структуру, образована гранат-биотитовыми гнейсами лебяжинской серии. В основании разреза преобладают амфиболиты и меланократовые гнейсы. В тех и других изредка обнаруживаются реликтовые признаки эффузивно-пирокластических пород, в том числе игнимбритов. Поскольку представление этих образований в качестве метавулканитов принимается многими исследователями и как будто бы не является спорным, мы не будем дополнительно рассматривать его обоснование. Имеется, как мы отмечали выше, еще один компонент в разрезе Кейвской структуры — щелочные гнейсы («щелочные граниты»), генезис которых спорен. Одними исследователями утверждается их интрузивная природа, другими — метасоматическая, третьими предполагается их образование в результате гранитизации.

В результате детального изучения внутреннего строения тел, сложенных «щелочными гранитами», их контактов, петрографических и геохимических особенностей, был сделан вывод о метаморфическом генезисе этих пород, при котором метасоматические процессы, по-видимому, не играли существенной роли.

На базе традиционных методов в комплексе с аэрофотометодами и вероятностными методами исследования были установлены следующие особенности внутреннего строения и вещественного состава «щелочных гранитов»:

а) отсутствие типичной для гранитоидов трещинной тектоники: на площадях развития «щелочных гранитов» дешифрируются структурные линии, протягивающиеся на километры, а иногда и на десятки километров; дешифрируются структуры, которые в слоистой толще были бы отождествлены с синклиналями и антиклиналями;

б) наличие согласно лежащих пачек гранитов и биотитовых гнейсов; прослои гнейсов протягиваются на первые десятки километров и иногда выходят за пределы массива, непрерывно продолжаясь во вмещающие гнейсы;

в) существование пачек «щелочных гранитов», располагающихся согласно с отде-шифрированной структурой, выдержанных по простиранию и различающихся между собой по петрографическому (а иногда и химическому) составу.

г) наличие в пределах выделенных пачек пластов гранитов, различающихся по химическому или петрографическому составу и (или) текстуре;

д) отсутствие магматической зональности в том виде, в каком ее трактовали ряд исследователей, с более основными разностями в приконтактовых частях и более кислыми в центральных; устанавливается несомненная геохимическая близость щелочных гранитов и гнейсов лебяжинской серии;

е) тела гранитов имеют четкие очертания, резкие контакты и в то же время характеризуются отсутствием экзоконтактовых изменений;

ж) щелочные метасоматиты (с гастингситом), которые нередко рассматриваются в качестве экзоконтактовых образований, развиты по всей территории Кейвской структуры и даже за ее пределами; их количество неравномерно по площади, а их развитие, по-видимому, в большей степени контролируется разрывными нарушениями, что особенно четко устанавливается в зоне Северо-Кейвского разлома;

з) щелочные граниты обладают гнейсовидной текстурой; типичные структуры — гранобластовая и аллотриоморфозернистая; для них характерны альбит без полисинтетических двойников, практически не содержащие калия, и высокоупорядоченный решетчатый микроклин, почти без пертитов; характерно также почти полное отсутствие реакционных взаимоотношений между минералами.

Все особенности «щелочных гранитов» позволяют рассматривать их в качестве щелочных гнейсов, сформировавшихся в результате близкого к изохимическому метаморфизма кислых эффузивов субщелочного состава или аркозов. На диаграмме А.А. Предовского (рис. 2) фигуративная точка, соответствующая среднему составу кейвских щелочных гнейсов, попадает на границу полей гранитов и сиенитов, т. е. отвечает кислым субщелочным породам. Вынесенные на ту же диаграмму фигуративные точки средних составов игнимбритовых отложений некоторых структур обрамления Охотско-Чукотского вулканического пояса расположились рядом с точкой кейвских щелочных гнейсов, причем последние оказались в группе точек, отвечающих наиболее кислым разновидностям игнимбритов. Таким образом, ожидающаяся аналогия составов щелочных гнейсов и кислых субщелочных вулканитов действительно имеет место, причем образование щелочных гнейсов за счет аркозов оказалось менее вероятным.

Отмеченные выше особенности региональных физических полей в районе Кейвской структуры представляют объект исследований последних двух десятилетий, начиная со времени первых попыток анализа магнитных и гравитационных карт Кольского полуострова, но до настоящего времени не имеют однозначного истолкования. Аномальность структуры по сейсморазведочным и гравиметрическим данным большинство исследователей увязывает с особенностями глубинного строения района: повышенной мощностью «гранитного» слоя (до 25 км) и сокращенной «базальтового» (до 10 км против 20 км в среднем по региону), при распространении метаморфизованных вулканогенно-осадочных образований до глубин 2—4 км. Такая модель удовлетворительно объясняет минимум гравитационного поля и согласуется с данными сейсморазведки. Особенности магнитного поля большинством исследователей увязываются с преобразованием пород процессами щелочного метасоматоза в ореоле кейвских «щелочных гранитов», располагающихся в обрамлении структуры, за счет вторичного обогащения пород магнетитом. На наш взгляд, более вероятная причина возникновения магнитного максимума — относительно близповерхностное расположение фундамента Кейвской структуры, образованного магнитными породами; последние, вероятно, аналогичны или близки породам Мурманского блока, расположенного непосредственно севернее. В пользу такого объяснения свидетельствуют: а) более значительная протяженность контура положительной магнитной аномалии по сравнению с площадью Кейвской структуры; при этом контур охватывает и немагнитные «щелочные граниты» и породы обрамления; б) «глубинный» характер аномалии; в) аналогия физических полей, наблюдаемых над структурой, с полями, характерными для петрофизически изученного Мурманского блока; в обоих случаях имеет место совпадение ограничений пониженного поля силы тяжести и повышенного магнитного поля. В то же время породы метаморфизованного вулканогенно-осадочного комплекса характеризуются переменной намагниченностью, преобладают разновидности пород с относительно невысокой магнитной восприимчивостью (от 0 до 1000*10в-6 ед. CGCM), что не позволяет полностью связывать с ними аномальность наблюдаемого поля (до 15 ма). Развитые в районе щелочные метасоматиты также на могут иметь решающего значения в формировании аномального магнитного поля.

Высказанные замечания позволяют представить Кейвский «синклинорий» в качестве древнейшей вулкано-тектонической депрессии, выполненной вулканогенными и вулканогенно-осадочными толщами различного, преимущественно кислого состава, деформированными и метаморфизованными в ходе последующих геологических процессов. С этой целью мы попытаемся оценить степень подобия наблюдаемой геологической и геофизической ситуации известным характеристикам фанерозойских вулкано-тектонических депрессий. Отличительная черта разреза вулканогенных отложений подобных депрессий — широкое распространение в нем игнимбритов (отложения пепловых потоков). В свою очередь, выдержанная слоистость — важнейший диагностический признак игнимбритовых отложений. Протяженность отдельных покровов обычно составляет первые километры и десятки километров, однако известны покровы протяженностью до 100 км. При этом «однородность строения (единообразие) туфовых покровов на огромном протяжении и площади — весьма важный критерий для их распознавания. Эта однотипность как сваренных, так и несваренных туфов течения не характерна ни для туфов выпадения, ни для лавовых пород кислого состава и редко встречается в лавовых покровах промежуточных составов». Поскольку образование игнимбритовых отложений, выполняющих изолированные структуры обрушения, связано с деятельностью самостоятельных периферических магматических очагов, характеризующихся несогласующейся ритмичностью извержений, постольку разрезы игнимбритовых отложений различных структур никогда послойно не коррелируются.

Исследования петрохимической эволюции игнимбритов в пределах ряда структур обрушения Тихоокеанского пояса показали, что эта эволюция в целом незакономерна: в отдельных случаях устанавливается гомодромное изменение состава отложений, в ряде случаев — антидромное или незакономерное. Установлена закономерная связь между преобладающим составом игнимбритовых отложений и относительной ролью кислых и основных вулканических продуктов, выполняющих депрессии: уменьшение объема основных вулканитов коррелируется с относительно более высокой кремне-кислотностью и щелочностью игнимбритов. Учитывая соответствующие особенности разреза Кейвской структуры, здесь следовало ожидать преобладания существенно кислых разновидностей игнимбритов, вплоть до ультракислых и субщелочных.

Нетрудно видеть, что приведенная характеристика игнимбритовых отложений хорошо согласуется с особенностями кейвских щелочных гнейсов («щелочных гранитов»).

Рассмотрим далее некоторые особенности глубинного строения фанерозойских вулкано-тектонических депрессий. Принято считать, что «вулкано-тектонические депрессии представляют собой чашеобразные брахиформные мульды с флексурообразными или разломными ограничениями, выполненные, как правило, серией вулканических толщ, т. е. продуктами эволюции глубинных вулканических очагов, при опустошении которых в ходе оседания кровли образуются эти структуры. Вместе с вулканитами в строении депрессий нередко участвуют вулканогенно-осадочные отложения подножий вулканов». Известны вулканотектонические депрессии площадью от первых сотен до десятков тысяч квадратных километров. Вулкано-тектоническим депрессиям обычно соответствуют региональные отрицательные аномалии гравитационного поля, ограничения которых приблизительно совпадают с ограничениями депрессий. Эти аномалии объясняются наличием гранитоидных массивов в глубинном срезе депрессий: гранитоиды представляются реликтами некогда существовавших магматических очагов. Нетрудно видеть, что и в этом аспекте предлагаемая аналогия оказывается вполне уместной.

Близость радиохронологических датировок кейвских метавулканитов и плагиомикроклиновых гранитов Мурманского блока (2,6—2,8 млрд. лет), расположенного непосредственно к северу от Кейвской структуры, а также некоторые особенности строения этих крупных блоков и состава слагающих их горных пород позволяют рассматривать их в качестве когенетичных образований. Аналогичная Кейвской по форме и размерам отрицательная гравитационная аномалия располагается в центральной части Териберской структуры — важнейшего центра гранитообразования в пределах Мурманского блока. Возникновение щелочных гранитов в процессе гранитизации Мурманского блока зафиксировано небольшими массивами гастингситовых гранитов.

Таким образом, весьма вероятно, что формирование вулканогенно-осадочных толщ в пределах Кейвской структуры — одно из древнейших проявлений кислого вулканизма, характеризующегося чертами, свойственными субсеквентному вулканизму фанерозоя. Вулканизм Кейвской структуры — поверхностное проявление интенсивной гранитизации, охватившей в конце архея — начале протерозоя многие глубокометаморфизованные образования нынешнего Балтийского щита. Предлагаемая реконструкция первичной природы метаморфических образований и тектонического устройства Кейвской структуры позволяет предполагать и здесь возможность соответствующего оруденения.

Древние проявления кислого вулканизма, связанные с эпохой становления на больших площадях относительно стабильных массивов — кратонов, известны в пределах различных частей докембрийских щитов на территории СССР. Е.Д. Сулиди-Кондратьев и В.В. Козлов, суммировавшие сведения о подобных проявлениях в пределах Западно-Африканского кратона и его обрамления, Аравийско-Нубийского щита и Скандинавской части Балтийского щита, рассматривают их в качестве «вулканизма этапа кратонизации». Древнейшее из этих проявлений (серия Уэд-Сус в пределах Западно-Африканского кратона) имеет возраст 1850—1950 млн. лет. Близкие им по возрасту и структурному положению кислые метавулканиты (в том числе метаигнимбриты) элгэтэйской свиты известны в пределах Улканского прогиба Алданского щита. Метавулканиты Кейвской структуры, — по-видимому, наиболее древние проявления подобного рода. Особый интерес представляет установление вероятной связи этих образований с древнейшей фазой региональной гранитизации пород Балтийского щита.