Проплывая или проходя мимо северо-карельских берегов особенно обращаешь внимание на нагромождение камней, глубокие расщелины, причудливые контуры мысов и утёсов, а уже бросив якорь в уютных бухтах среди многочисленных островов сойдя на желанный берег обратите внимание на то чем он сложен. Перед вами полосчатые породы с причудливыми, порой закономерными рисунками, иссеченные сеткой разнонаправленных трещин и среди них массивные, темные с резкими контактами, часто похожие на туши китов выброшенных на берег.
Выходы метаморфических пород на побережье Белого моря.
Они них мы и расскажем в этом очерке, но сначала немного теории.
Метаморфизм - это процесс преобразования первично магматических, или осадочных пород под воздействием температуры, давления и преимущественно высокотемпературных водно-углекислых жидких или газово-жидких флюидов. Метаморфические изменения в горных породах начинаются при повышении температуры до +200 °С и увеличении всестороннего давления, возникающего под тяжестью вышележащих пород, обеспечивающее напряженное состояние горных пород, в результате которого открываются пути для миграции глубинных мантийных флюидов, являющихся главными переносчиками тепла и новых химических компонентов в эти породы.
Породы этой части Северной Карелии образовались при высоких температурах и давлениях в условиях гранулитовой или амфиболитовой стадии метаморфизма. Гранулитовая стадия относится к высокотемпературной стадии метаморфизма (температура +700–1000 °С, давление 4–12 кбар) и ее характерными породами являются гнейсы, кристаллические сланцы и эклогиты.Амфиболитовая стадия метаморфических пород происходит при температуре +500–700 °С и давлении 2–8 кбар. В этих условиях породы начинают испытывать частичное плавление в отдельных тонких слоях и превращаются в мигматиты - полосчатые метаморфиты, в которых чередуются полоски кварц-полевошпатового состава с полосками темноцветных минералов, еще не вовлеченных в плавление или амфиболиты с развитием уплощенных кристаллов роговой обманки.
Переход от пород низших стадий метаморфизма к высшим, называется прогрессивным метаморфизмом, а если уже измененная порода подвергается воздействию более низких температур и давлений, то говорят о развитии процессов регрессивного (ретроградного) метаморфизма, или диафтореза.
Такая красота – результат многих процессов
Геологи выделяют в историческом развитии этой части территории Северной Карелии четыре этапа развития (тектономагматического цикла), каждый из которых характеризуется определенным типом метаморфизма.
На начальном этапе - доребольский (беломорский) цикл (возрастом 3-3,5 млрд. лет) начинался с накопления толщ основных и кислых вулканитов, подвергшихся затем региональному метаморфизму.
Образовавшиеся породы почти полностью переработаны во время последующих тектономагматических циклов, сохранились лишь реликты однородных мелкозернистых гнейсов в составе пород более позднего возраста.
В ребольское время (возраст 3-2,6 млрд. лет) образовались толщи пород беломорской серии, при этом их мощность составляет около пяти километров.
Последующие циклы - селецкий (2,3-2,0 млрд. лет) и свекофенский (2,0-1,9 млрд. лет) проявлялись уже вдоль зон тектонических дислокаций в виде процессов регрессивного метаморфизма.
Итак, Беломорские гнейсы (беломорскаяя толща) - как называют породы широко распространенные на территории Северной Карелии преобладающие на берегах Белого моря и продолжающиеся вглубь материка
Толщи на берегах Чупинской губы Кандалакшского залива
- «Керетская» - в которой преобладают мигматизированные микроклин-плагиоклаз-биотитовые гнейсы, наиболее распространенными на побережье;
«Хетоламбинская» - представленная биотитовыми гнейсами, амфиболитами, гранатовыми амфиболитами и мигматитами по ним;
«Лоухская» («Чупинская») - включающая средне- и крупнозернистые «ржавые» кианито-гранато-биотитовые гнейсы в переслаивании с двуслюдяными и гранат-мусковитовыми плагиогнейсами и мигматитами.
В настоящее время все они рассматривается современными исследователями как тектонические покровы, пододвинутые под край Карельского кратона (блока архейских пород западнее) в результате позднеархейской субдукции.
По происхождению исходных пород различают ортогнейсы, образовавшиеся при метаморфизме магматических горных пород, и парагнейсы - продукты метаморфизма осадочных горных пород.
Так породы хетоламбинской серии относятся к ортогнейсам, которые образовались при метаморфизме вулканитов и вулканогенно-осадочных отложений. А толщи лоухской (чупинской) - к парагнейсам, возникшим в результате преобразований осадочных пород. Состав пород прост - преобладает кварц, полевые шпаты в основном представлены плагиоклазами, основной темноцветный минерал - биотит, изредка встречается роговая обманка. Из поздних минералов образующих вкрапленники (порфиробласты) преобладают микроклин, гранат, кианит, мусковит.
Преобладающий цвет породы серый, но встречаются гнейсы иных окрасок, например, светло-розовые и красные, обусловленные появлением в составе породы микроклина, темно-серые до черных обусловленные большим количеством биотита и «ржавые», обусловленные разложением тёмноцветных минералов и развитии гидроокислов железа. Для них характерны как мелкозернистые, так и крупнозернистые структуры и массивные, чаще полосчатые текстуры. Все это обуславливает облик этих пород, ярко проявленный на побережье.
Здесь же часто можно встретить причудливые, хорошо отпрепарированные тела сложенные темными массивными породами. Ранний палеопротерозойский интрузивный магматизм в Северной Карелии представлен метаморфизованными интрузивными телами и дайками основных и ультраосновных пород с возрастом ~2.45 млрд. лет. Они представлены габбро, габбро-норитами и пироксенитами.
По этим породам в условиях метаморфизма амфиболитовой стадии при температуре +500–700°С и давлении 2–8 кбар образуются амфиболиты, породы сложенные уплощенными кристаллами роговой обманки и часто с обильными округлыми выделениями граната. В противоположность большинству метаморфических пород они не всегда обладают хорошо выраженной сланцеватой текстурой. Структура породы гранобластовая (при склонности роговой обманки к образованию удлинённых по сланцеватости кристаллов), реже фибробластовая.
Переходные от габбро разновидности называют габбро-амфиболитами поскольку они характеризуются реликтовыми габбровыми структурами. Амфиболиты, возникающие за счёт ультраосновных горных пород, отличаются обычно отсутствием плагиоклаза и состоят практически целиком из роговой обманки. Различают следующие виды этих пород - биотитовые, гранатовые, кварцевые, кианитовые, скаполитовые, цоизитовые, эпидотовые амфиболиты. С ними связаны проявления различной, в том числе «цветной» минерализации связанной с возникновением различных, порой экзотических минералов.
Но об этом в следующем очерке, а теперь о другой экзотике, так как не все встречающиеся «полосатые» породы - гнейсы.
Мигматит - горная порода, включающая переслаивающиеся и проникающие друг в друга метаморфические и магматические образования.
Она состоит из метаморфической составляющей (субстрата) тёмного цвета - меланосомы, представленной породами средней и высокой ступеней метаморфизма (амфиболитами, кристаллическими сланцами, гнейсами) и магматической составляющей светлого цвета гранитоидного состава -лейкосомы, содержащую кварц и полевые шпаты с малым количеством цветных минералов.
Характерная текстура - чередующиеся слои светлых (иногда тонкозернистых) и тёмных (грубозернистых) минералов.
Главные минералы: полевые шпаты, кварц, биотит, роговая обманка, гранат.
Некоторые разновидности мигматитов:
Послойные, в которых выделяются артериты - с чётким послойным расположением лейкосомы в меланосоме, и вениты - с ветвистым, неупорядоченным расположением лейкосомы в меланосоме.
Брекчиевые (агматиты) - лейкосома заполняет разнонаправленные трещины в меланосоме, из-за чего порода приобретает брекчиевую текстуру.
Жильные (птигматиты) - лейкосома слагает в меланосоме отдельные жилы, смятые в мелкие складки, ориентированные осевыми плоскостями параллельно рассланцеванию или разгнейсованию.
Небулиты (теневые мигматиты) - метасоматические мигматиты, граница между палеосомой и неосомой стирается незаметно, наблюдаются постепенные переходы. Субстрата практически нет, а от него остаются реликты и неясные контуры.
По минеральному составу лейкосомы различают плагиомигматиты, в которых плагиоклаз преобладает над калиевым полевым шпатом, и мигматиты, с преобладанием калиевого полевого шпата над плагиоклазом.
Происхождение мигматитов остаётся дискуссионным, большая часть геологов связывает образование этих пород с частичным плавлением вещества при метаморфизме (анатексисе).
Ряд исследователей предполагает иную природу мигматитов - формирование мигматитов происходит в результате магматического замещения (гранитизации) метаморфических комплексов при участии флюидов.
Структурно-текстурное разнообразие мигматитов, вероятно, свидетельствует об их образовании в результате различных процессов или комбинации процессов.
И, конечно же, то, на что нельзя не обратить внимание. Беломорская тектоническая провинция в прошлом характеризуется повторяющимися эпизодами интенсивной деформации и метаморфизма при высоких и умеренных давлениях.
Керетская толща (тектонический покров) содержит сотни эклогитовых тел, чья история от протолитов эклогитов (~2,9 млрд лет) до окончательных метаморфических преобразований (~1,9 млрд лет) продолжалась приблизительно один миллиард лет.
Эти породы образуются при метаморфизме в условиях высокого давления (более 12–14 кбар), при которых происходит реакция эклогитизации - изменение протопород с образованием пироксена и граната. Различают две ассоциации эклогитов - образовавшихся в результате субдукции океанической литосферы и эклогитизированные дайки и тела основного состава, прорывающие архейские гнейсы. На северо-карельском побережье преобладают эклогитовые породы второго типа. Это массивные породы, чья окраска варьирует от зелёной там, где преобладает пироксен, до розовой в разностях - богатых гранатом.
При снижении давлении пироксен замещается симплектитом - в условиях гранулитовой фации метаморфизма это образование имеет пироксен-плагиоклазовый состав, на уровне амфиболитовой - амфибол-плагиоклазовый.
Гранат при изменении достаточно устойчив, поэтому часто при изменении эклогитов образуются гранатовые амфиболиты, а о былом присутствии пироксена в которых свидетельствуют только симплектитовые структуры.
Эти породы на Земле встречаются достаточно редко, и конечно не стоит проходить мимо.
Как резюме, в походах по Белому морю можно не только наслаждаться пейзажами, ветром, рыбалкой, но и существенно обогатиться знаниями, которыми, при случае, можно поделиться (а то и удивить) при общении с друзьями и знакомыми.
Белое море - следы древних землетрясений. На яхте с геологом. Часть 1
Грабен - что в Белом море под волнами. На яхте с геологом. Часть 2
Камнерезное самоцветное сырье с побережья Белого моря. На яхте с геологом. Часть 4
Еврейский камень - послание из недр земли. На яхте с геологом. Часть 5
Ознакомиться с флотом и принять участие наших экспедициях можно на сайте "Чупинского морского яхт-клуба".
Ожидайте продолжение серии "На яхте с геологом" и подписывайтесь на канал