Fluid regime and PT-parameters of the formation of corundum-bearing metasomatites from the Khitoostrov (Belomorian mobile belt, Eastern Fennoscandia)

Abstract

Генезис эндогенных пород, в частности, корундовых, характеризующихся аномально изотопно-легким кислородом (δ18O до -27‰), является дискуссионным и требует изучения. В данной работе было исследовано проявление корунда Хитоостров, расположенное в Беломорском подвижном поясе, в восточной части Фенноскандинавского щита. Корундовые породы залегают внутри гранат-биотитовых и кианит-гранат-биотитовых гнейсов чупинской толщи вблизи тела амфиболизированных габброидов. Изучены флюидный режим и PT-параметры образования пород с корундом. Установлено, что в образовании корундовых пород с аномально легким кислородом участвовал исключительно эндогенный флюид, который был обеднен тяжелым изотопом кислорода и способствовал выносу из пород кремнезема в условиях повышенной щелочности и росту кристаллов корунда. Эндогенный источник подтверждается исследованием изотопного состава благородных газов (He, Ne и Ar). Диапазон температур формирования корундсодержащих пород – от 550 до 750°C, а диапазон давлений – от 7,5 до 12,5 кбар; процесс их формирования был очень быстрым, и даже локальное равновесие не успело установиться. Полученную модель в дальнейшем можно распространить и на другие проявления корунда в Северной Карелии; также возможно объяснение аномалии изотопного состава кислорода в различных геологических объектах Мира.

Genesis of endogenic rocks, including corundum-bearing ones, characterized by anomalously light oxygen (δ18O to -27 ‰) is controversial and requires special investigation. Khitoostrov corundum deposit within the Belomorian mobile belt at the Eastern part of Fennoscandian shield was studied. Corundum-bearing rocks occur within the garnet-biotite and kyanite-garnet-biotite gneisses of the Chupa sequence near the body of amphibolized gabbro. Fluid regime and PT-parameters of the formation of corundum-bearing rocks were investigated. It was found that only endogenous fluid participated at the formation of corundum-bearing rocks with anomalously light oxygen, and this fluid was depleted in heavy isotope of oxygen and promoted removal of silica from rocks and growth of corundum crystals in high alkalinity conditions. Endogenous source is confirmed by study of the noble gases isotopic composition (He, Ne and Ar). The temperature range of the corundum-bearing rock formation is from 550 to 750°C, the pressure range is from 7.5 to 12.5 kbars. The process of its formation was very rapid, and even the local equilibrium was not reached. This model could be applied to other corundum deposits within the North Karelia and other geological objects with anomalously light oxygen.