На севере Карелии встречаются редкие горные породы – эклогиты, привлекающие внимание ученых со всего мира. Их обнаружили карельские геологи в конце XX века. Это открытие ставят в один ряд с крупнейшими по значимости мировыми геологическими находками последних десятилетий. Изучение эклогитов позволяет ученым приблизиться к разгадке тайн древней Земли – пролить свет на начало движения тектонических плит и процессы формирования месторождений полезных ископаемых миллиарды лет назад. При этом возраст гридинских эклогитов остается предметом споров в научной среде. Исследования сотрудников Института геологии КарНЦ РАН доказывают, что среди гридинских эклогитов есть и те, что сформировались в архее – 2,7 млрд лет назад.
Научный сотрудник лаборатории геологии и геодинамики докембрия ИГ КарНЦ РАН Олег Максимов на острове Столбиха – одной из ключевых локаций по теме изучения эклогитов. Фото из архива Олега Максимова
Научный сотрудник Института геологии КарНЦ РАН Олег Максимов выступил на заседании Ученого совета КарНЦ РАН 26 сентября с докладом «Беломорские эклогиты – ключевой объект для геодинамических реконструкций ранней истории становления Земли».
Эклогиты – это редкие горные породы, образованные при высоком давлении и относительно низкой температуре на глубинах более 50 километров. Такие условия возникают в зонах субдукции, то есть там, где одна тектоническая плита погружается под другую. Как правило, это сопровождается активным вулканизмом и землетрясениями, как, например, недавние извержения и толчки на Камчатке. Кроме этих зримых и ощущаемых всеми геологических процессов происходят и незаметные сразу: океанические породы, погрузившись сначала на большую глубину и превратившись в эклогиты, как по конвейерной ленте, возвращаются к поверхности. Сегодня их можно обнаружить в разных точках земного шара. Чаще в горных системах, например, в Гималаях, на Урале, встречаются относительно молодые эклогиты, которым несколько десятков или сотен миллионов лет. Более древние, возрастом до 2 млрд лет, известны в Шотландии и Танзании. Эклогиты еще древнее – большая редкость в мире, такие породы обнаружены и описаны в конце XX века карельским ученым-геологом Олегом Володичевым в районе села Гридино на побережье Белого моря. Заявление ученых о том, что возраст беломорских эклогитов может составлять 2,7 млрд лет, стало сенсацией в научных кругах.
– В начале XXI века начался настоящий бум исследований беломорских эклогитов, сопровождавшийся дискуссией о времени их формирования. В итоге появилось три гипотезы. Одна предполагает ранний возраст эклогитов – порядка 2,8 млрд лет. Другая – исключительно протерозойский возраст, около 1,9 млрд лет. Третья точка зрения, которой придерживаемся и мы в Институте геологии КарНЦ РАН, предполагает наличие двух проявлений эклогитового метаморфизма: архейского (2,7 млрд лет) и протерозойского (1,9 млрд лет), – рассказал Олег Максимов.
Олег Максимов – ученик ведущего научного сотрудника ИГ КарНЦ РАН доктора геолого-минералогических наук Олега Володичева, под научным руководством которого он подготовил и в 2024 году защитил кандидатскую диссертацию о становлении Гридинского эклогитсодержащего комплекса. В ней молодой ученый, в частности, нашел новые аргументы в пользу двукратного проявления эклогитового метаморфизма в Беломорье. Для этого большое внимание уделялось детальному геологическому картированию Гридинского комплекса, петрологическим и геохронологическим исследованиям эклогитов.
Понимание возраста имеет принципиальное значение. Если эклогиты могли сформироваться более 2 млрд лет назад, значит, уже в древнюю, архейскую, эру истории планеты действовали механизмы тектоники плит, близкие к современным. Это позволяет лучше понимать процессы на ранней Земле, когда формировалась значительная часть земной коры, на которой мы сегодня проживаем, и многие полезные ископаемые, например железные руды в Костомукше. Знания об эклогитах могут позволить более эффективно проводить поиск полезных ископаемых в докембрийских комплексах.
– Основные минералы в составе эклогитов – это гранат и омфацит. Изучение зональности граната можно сравнить с исследованием годовых колец у деревьев. Рассматривая последовательно зоны роста граната, мы воссоздаем историю его преобразований и, соответственно, преобразований породы. У наших гранатов установлено трехзонное строение. Центральная часть – самая ранняя, сформировавшаяся после первого эклогитового метаморфизма около 2,7 млрд лет назад. Промежуточная зона характеризует еще один этап эклогитового метаморфизма, уже 1,9 млрд лет назад. И, наконец, внешняя часть отмечает подъем породы с глубины. Аналогичную картину мы видим и в крупных кристаллах омфацита, – рассказал Олег Максимов.
Изучение химического состава горных пород и отдельных минералов позволило оценить условия, при которых они формировались: это высокое давление порядка 14-16 килобар и температура около 750-800 градусов.
Измерение возраста формирования горных пород в современной геологии проводится благодаря изучению изотопов, образующихся при радиоактивном распаде, и такие минералы, как циркон, – это отличный контейнер таких изотопов. Радиоизотопный анализ найденных в эклогитах зерен циркона проводился в центре изотопных исследований Института Карпинского в Санкт-Петербурге на единственном в России приборе, позволяющем определять возраст циркона в точке размером 25 микрон, и в Пекинском университете (Китай). Эти исследования позволили обосновать существование двух этапов эклогитового метаморфизма. Научные статьи о находке архейских метаморфических цирконов в эклогитах публиковались в ведущих российских («Петрология») и международных (Precembrian Research, Minerals) журналах.
– Мы поместили все полученные результаты на диаграмму – зависимость давления и температуры от времени формирования. В итоге материалы исследований не только по эклогитам, но и другим сопутствующим породам надежно свидетельствуют о двух этапах метаморфических преобразований Гридинского комплекса: архейского и протерозойского времени. То есть более древние эклогиты сформировались порядка 2,74 млрд лет назад, позднее они поднялись на поверхность, и около 1,9 млрд лет произошло повторное погружение Гридинского комплекса на большую глубину, которое привело к новой эклогитизации, – рассказал Олег Максимов.
Объект изучения – эклогиты. Фото из архива Олега Максимова
Заместитель директора Института геологии КарНЦ РАН Александра Степанова, комментируя доклад, отметила его методическую часть:
– Олег Максимов своими исследованиями продемонстрировал, что ученые Карельского научного центра РАН владеют самыми современными методами исследования метаморфических пород. Это дает нам шанс существенно продвинуть исследования не только эклогитов Гридино, но и других метаморфических пород нашей уникальной территории.
– За первую четверть XXI века в геологии произошло несколько открытий, существенно изменивших наше представление о том, как развивалась наша планета на ранних этапах. Одно из них – это открытие древнейших эклогитов. Они позволяют нам более надежно фиксировать проявление геодинамических процессов, наблюдаемых сегодня и в далеком прошлом. Весьма символично, что в поморском селе Гридино звучала речь ученых со всех континентов. Изучение беломорских эклогитов продолжается и, безусловно, дарует нам новые знания о Земле, – резюмировал на заседании Ученого совета КарНЦ РАН Александр Слабунов, доктор геолого-минералогических наук, заместитель генерального директора Карельского научного центра РАН.
Информация и фото предоставлены Службой научных коммуникаций Карельского научного центра РАН
