Литология и полиметаморфизм глиноземистых пород Кандалакшско-Колвицкого гранулитового комплекса

На северном побережье Кандалакшской губы развита толща глиноземистых пород, которая М.М. Врачинской относилась к лоухской свите беломорской серии архея, К.Д. Беляевым (2) — к яурийокской свите гранулитового комплекса нижнего протерозоя, Л.А. Прияткиной и Е.В. Шарковым сравнивалась с кольской серией архея. Вопросы метаморфизма глиноземистых пород, как известно, изучались также Л.А. Виноградовым, М.Н. Богдановой, М.М. Ефимовым. Согласно их представлениям, глиноземистые породы по степени метаморфизма принадлежат к гранулитовой фации низких или умеренных давлений, испытавших затем наложенный метаморфизм гранулитовой фации высоких давлений вдоль зоны глубинного Лапландского разлома. Детальные исследования позволили выявить ряд литологических и петрографических особенностей глиноземистых пород, свидетельствующих об иной направленности метаморфической эволюции, нежели предполагалось раньше, и о существенной роли в их образовании явлений гранитизации, что до сих пор не отмечалось.

Глиноземистые породы образуют толщу мощностью 700 м, протягивающуюся от мыса Шомбач на западе до Вялозеро на востоке и на восточном берегу до губы Порьей, залегающую субгоризонтально на пироксеновых кристаллических сланцах, в верхней части которых глиноземистые породы наблюдаются в виде мелких (1—2, редко до 4—10 м) прослоев. Обе толщи рассматриваются как единый полициклический метаморфический комплекс, сравнимый по характеру разреза и особенностям метаморфизма с наиболее древними докембрийскими образованиями северо-западной части Балтийского щита (1), западной части Африканского щита (4) и Украинского (9) щита.

В составе глиноземистых пород — мелкозернистые гранатовые, гранат-биотитовые, гранат-гиперстен-силлиманитовые плагиогнейсы, гранат-силлиманитовые, гранат-силлиманит-биотитовые, гранат-силлиманит-кордиерит-биотитовые, кордиерит-биотитовые гнейсы. Все эти плагиогнейсы и гнейсы неравномерно по всей площади «пропитаны» лейкократовыми среднезернистыми до крупнозернистых гранатовыми, гранат-силлиманитовыми, гранат-силлиманит-кордиеритовыми кварц-полевошпатовыми породами, в результате чего создается незакономерное чередование участков, где лейкократовые породы образуют пятна, полоски, инъекции шириной от I—5 см до 0,5 м (рис. 1), и участков, где лейкократовые породы резко преобладают, и в них сохраняются лишь тени субстрата (рис. 2).

По всему разрезу толщи встречаются мелкие линзы (0,01—0,5х0,5—2 м) гиперсте-новых, двупироксеновых (иногда с гранатом) кристаллических сланцев и плагиогнейсов. На контакте пироксеновых линз с лейкократовыми гранат-силлиманит-кварц-полевошпатовыми породами иногда наблюдается тонкая (1—2 см) реакционная гранат-биотитовая оторочка.

Представление о взаимоотношениях различных разновидностей глиноземистых пород, генетически тесно связанных между собой, дает изучение ряда обнажений по северному берегу и на островах Кандалакшского залива.

На о. Паленый (губа Тар) среди гиперстеновых мигматитов наблюдаются два прослоя (1 и 0,8 м) глиноземистых пород, прослеживающиеся по простиранию на 80—100 м, что дает возможность исследовать вариации в составе прослоев (рис. 3). Нижний прослой в северной части представлен магнетитсодержащим гранатовым плагиогнейсом без следов катаклаза. Это массивная плотная порода светло-серого цвета с мелкими (1—2 мм) включениями граната (Гр-Пл-Кв-Маг). В южной части прослоя спорадически появляется силлиманит, гиперстен или оба минерала вместе, в интерстициях — калиевый полевой шпат. Гиперстен бесцветный с едва заметным плеохроизмом, образует крупные зерна в тесном срастании с призмами силлиманита. Гиперстен характеризуется повышенной глиноземистостью (рис. 4). Изредка отмечаются сростки Гр-Гип-Сил. Гранат: высокомагнезиальный пироп — 59,2%, альмандин — 40%, спессартин — 0,8%. В зонах дробления, катаклаза породы приобретает гнейсовидность, гранобластокатакластическую структуру. Кварц преобразуется в удлиненные пластинчатые выделения (рис. 5). Из новообразований отмечаются реакционные каймы кордиерита вокруг граната, гиперстена, силлиманита, Kop+Би вокруг граната или вокруг всех трех минералов, образующих парагенетические срастания (рис. 6). В отдельных случаях гранат и гиперстен замещается Kop+Би симплектитом. В измененных нарушенных участках биотит широко развивается в виде скопления мелких чешуек по трещинам в гиперстене, обволакивает и корродирует гранат, кордиерит. Для породы характерны количественные колебания плагиоклаза, кварца и калиевого полевого шпата. Плагиоклаз представлен Ол28-30; часто плагиоклаз имеет антипертитовое строение. Калиевый полевой шпат — криптопертитовый (до 20—30%) в верхнем слое.

Породы с ассоциацией гиперстен — силлиманит впервые обнаружены Л.А. Прияткиной в 1972 г. на о-ве Паленый. При анализе этих пород подчеркивалась их приуроченность к зоне Лапландского глубинного разлома, с развитием которого связано образование «молодых» гранулитов повышенного давления. Позднее высказывалось соображение о возникновении Гр-Сил-Гип в процессе кислотного выщелачивания в условиях высоких температур, отвечающих гранулитовой фации. Гиперстен-гранат-силлиманитовые породы рассматривались в связи с развитием метасоматических (обогащенных MgO) зон в апикальной части расслоенной интрузии габбро-норит-анортозитов. В более поздних публикациях М. Д. Крыловой те же породы отнесены к лептинитам, появление которых знаменует определенный рубеж геотектонического развития — смену этапа основного вулканизма этапом излияния кислых лав. Автор подчеркивает сложную метаморфическую историю лептинитов; появление гранат-гиперстен-силлиманитового парагенезиса связывается с процессом гранулитового метаморфизма высоких давлений в зоне Лапландского разлома. М.М. Ефимовым ассоциация Гр-Гип-Сил также описывается как «наложенная», возникающая в условиях высоких давлений. При характеристике Гр-Гип-Сил пород в отчетах и опубликованных монографиях, к сожалению, не приводится четкого фактического материала, который действительно свидетельствовал бы о «наложенном» характере этой ассоциации. Нет фактов о приуроченности пород к апикальной части основной интрузии, контакт которой проводится много западнее. Поэтому трудно согласиться с вышеназванными авторами о более позднем появлении Гр-Гип-Сил ассоциации. Наблюдаемые нами парагенетические срастания граната, силлиманита, гиперстена в неизмененных породах (без следов катаклаза и дробления), реакционные каймы кордиерита, биотита вокруг граната, силлиманита, гиперстена и симплектитовые оторочки Kop + Кв вокруг граната и гиперстена в катаклазированных участках пород свидетельствуют однозначно о первичности ассоциации Гр + Сил + Гип и замещении ее парагенезисом Кор + Би + Кв, обнаруживающим четкую связь с тектонической проработкой пород.

На восточном берегу губы Пильской (мыс Лов) наблюдаются серые гранат-биотит-силлиманитовые плагиогнейсы, образующие пологую синклинальную складку с размахом крыльев 20 м (см. рис. 3, б). Осевая часть складки рассечена зоной дробления мощностью 20 см, ориентированной субмеридионально с падением на восток под углом 55°. Вдоль зоны развиваются темно-серые тонкозернистые плотные бластомилониты состава гранат-кордиерит-силлиманит-биотитовый гнейс и жилообразные обособления среднезернистой лейкократовой гранат-силлиманит-кордиерит-кварц-полевошпатовой породы (мощность 3—5 см) с отдельными послойными ответвлениями в бластомилониты и вмещающую толщу. С приближением к тектонической зоне в гранат-биотит-силлиманитовых плагиогнейсах появляются каймы кордиерита вокруг граната. Описанные взаимоотношения свидетельствуют о более позднем формировании гранат-, силлиманит-, кордиеритсодержащих кварц-полевошпатовых пород и о том, что этому процессу предшествует интенсивное дробление и бластез гранат-биотитовых плагиогнейсов, приводящий к их дроблению, перекристаллизации и изменению минерального состава.

Гранат-кордиерит-силлиманит-биотитовые гнейсы (бластомилониты), появляющиеся локально на мысе Лов, имеют широкое распространение далее на востоке в окрестностях пос. Умба, где они интенсивно гранитизированы лейкократовыми гранат-силлиманит-кордиеритовыми кварц-полевошпатовыми породами (рис. 7).

Гнейсы характеризуются плотным стекловатым сложением, темно-серым цветом бластокатакластическими или чаще «роговикоподобными» (перекристаллизованными) структурами. В гнейсах наблюдается коррозия и замещение граната кордиеритом с образованием полных псевдоморфоз, наследующих включения силлиманита, обычно переполняющие зерна граната.

Гранитизация гнейсов (бластомилонитов) начинается с образования в них отдельных таблитчатых порфиробласт плагиоклаза (Аn—28%), которые группируются в цепочки, переходящие затем в кварц-плагиоклазовую и кварц-двуполевошпатовую породу при последовательном развитии калиевого полевого шпата и замещении им плагиоклаза. В лейкократовых породах сохраняются «тени» субстрата в виде неправильных скоплений реликтов (рис. 8), имеющих неровные нерезкие границы.

В результате преобразований глиноземистых пород состав граната характеризуется значительными колебаниями. Наиболее магнезиальный гранат с высоким содержанием пиропа присутствует в ассоциации с гиперстеном и силлиманитом (f = 33—40%; Пир—59%) в породах, не затронутых или лишь слегка затронутых процессами дробления и гранитизации (о-ов Паленый). В гранат-силлиманит-биотитовых гнейсах и гранат-силлиманитовых кварц-полевошпатовых породах железистость граната изменяется в пределах 54—61% (Пир — 40—35%). При появлении в гнейсах реакционных каемок кордиерита вокруг граната и силлиманита железистость граната возрастает до 66% (Лов-губа) и 73% (Пир—32) (восточное побережье Tap-губы). В гранат-кордиерит-силлиманит-биотитовых гнейсах и гранат-силлиманит-кордиеритовых кварц-полевошпатовых породах гранат обладает более высокой железистостью (f = 68—70%, Пир — 27—24%). Следует отметить, что гранаты субстрата и лейкократового материала не разделялись, и поскольку мы оперируем в основном ранее опубликованными данными по химическому составу граната, то имеем дело с «усредненным» его составом. Единичные замеры граната из субстрата состава Гр-Кор-Сил-Би-КПШ-Пл-Кв показали низкий результат (Nm = 1,760; f = 40%), что может свидетельствовать о присутствии в субстрате реликтового магнезиального граната.

Самый высокожелезистый гранат (f = 82%; Пир—15%) установлен в гранат-кордиерит-силлиманит-биотитовых гнейсах на восточном берегу оз. Печем. По-видимому, образование такого граната сопровождается появлением андалузита, который образует обрывки реакционных кайм вокруг кордиерита и фибролита, развивающегося по кордиериту в виде кайм и прожилков и заполняющего трещинки в плагиоклазе лейкократовых пород.

Гиперстен в глиноземистых ассоциациях встречен лишь в губе Тар в парагенезисе с гранатом и силлиманитом. Высокая глиноземистость гиперстена (Al2O3—9,35; 9,99 мас. %) и его низкая железистость (f = 23,22%), отмеченные впервые Л.А. Прияткиной, подтверждены и нашими данными (Al2O3—13,93; f = 20%).

Главную роль в преобразовании глиноземистых пород играет тектонический фактор, регулирующий изменение структур и смену парагенезисов:

Все химические анализы глиноземистых пород в основном известные по литературным данным и полученные в результате наших исследований (см. таблицу), пересчитаны по специальному методу А.А. Маракушева. На диаграммах Si—(К+Na), AZ-Al', Fe'—К'—AZ, предложенных для реконструкции первичной природы метаморфических пород, где показаны главные типы осадочных и магматических пород, гранат-гиперстен-силлиманитовые плагиогнейсы попадают в поле каолинитовых глин, гранат-биотитовые плагиогнейсы, гранат-силлиманитовые и гранат-кордиерит-силлиманитовые гнейсы располагаются в поле гидрослюдистых глин, а лейкократовые гранат-, силлиманит-, кордиеритсодержащие кварц-полевошпатовые породы и «промежуточные» разновидности (где, видимо, анализировалась смесь субстрат — лейкократовый материал) занимают переходное положение, характеризующееся совпадением составов граниты нормальной щелочности — граувакки (рис. 9).

Восстановление истории многоактной переработки глиноземистых пород приводит к выводу, что наиболее близкими к первоначальным метаморфическим образованиям являются гранат-гиперстен-силлиманитовые плагиогнейсы, по составу соответствующие каолинитовым глинам. Эти же породы на диаграмме А.А. Предовского занимают место между гидрослюдистыми глинами и продуктами выветривания основных и ультраосновных пород. По-видимому, исходным материалом для них служили отложения кор выветривания, сформированные на основных вулканических породах, что согласуется с геологическим положением толщи глиноземистых пород, залегающих на пироксеновых кристаллических сланцах.

В условиях регионального метаморфизма гранулитовой фации высоких давлений при T = 950 °С, P = 10 кбар, исходные породы преобразованы в гранат-гиперстен-силлиманитовые, гранатовые и гранат-силлиманитовые плагиогнейсы (и гнейсы), наблюдающиеся в настоящее время в виде реликтовых участков в губе Тар. В результате интенсивных тектонических движений по крупным надвигам, межпластовым срывам, субмеридиональным разломам происходило дробление и последующий бластез пород в условиях гранулитовой фации средних давлений при T = 645 °С, P = 5,5 кбар. Начало этого процесса фиксируется широким развитием биотита в участках пород, несущих следы катаклаза и милонитизации, образованием реакционных кайм кордиерита и диабласт кордиерит-кварца вокруг граната, силлиманита, гиперстена. Конечный продукт — биотит-кордиеритовые бластомилониты с реликтами граната и силлиманита.

Последующая гранитизация субстрата, выразившаяся в широком образовании лейкократовых гранитоподобных пород с гранатом, кордиеритом и силлиманитом осуществлялась, по-видимому, в условиях некоторого повышения температуры и вызвана, вероятно, потоком флюидов, путями проникновения которых послужили многочисленные тектонические нарушения. В ходе гранитизации наблюдается постепенное снижение основности пород (AZ—0,99—2,1 в субстрате до 0,03—1,14 в лейкократовом материале), некоторое возрастание железистости (F' — от 0,3—0,6 до 0,6—1), что совпадает с увеличением железистости граната; изменение характера калиевости К', которая в субстрате варьирует в широких пределах (0,1—0,8), а в лейкократовых породах характеризуется большей стабильностью (0,3—0,5), что свойственно гранитным породам; глиноземистость Al' сохраняется на одном уровне (0,5—0,8), хотя средняя величина Al’ несколько уменьшается (от 0,67 до 0,55).

Таким образом, глиноземистые породы — полиметаморфические образования. Наиболее ранний региональный метаморфизм, свидетельства которого сохранились лишь в отдельных участках, вероятно, протекал в глубинных условиях при максимальном давлении нагрузки. Последующие изменения типа динамотермального метаморфизма происходило при снижающемся давлении, что, возможно, обусловлено постепенным общим поднятием Кандалакшско-Колвицкого блока, на фоне которого наблюдались тектонические подвижки и перемещения тектонических пластин, а также создавались условия для локального повышения температуры. По-видимому, явления тектонической активности, интенсивность которых возрастает с запада на восток (от мыса Лов к пос. Умба) связаны с развитием мощной, неоднократно подновляющейся зоны глубинного разлома, пересекающей полуостров Турий, проходящей далее на северо-запад и трассирующейся массивами гранитоидов и ультраосновных-щелочных пород. Эта зона параллельна глубинному Лапландскому разлому, главная ось которого проходит много западнее по северо-западному берегу Кандалакшской губы и маркируется массивами анортозитов — габбро-анортозитов и процессами эклогитизации основных пород. Становится понятным сохранение реликтовых парагенезисов гранулитовой фации высоких давлений в губе Тар — участке, находящемся в одинаковом удалении от той и другой зоны разлома, куда доходят лишь отголоски мощных движений и связанных с ними метаморфических процессов, которые развиваются вдоль разломов.