Аннотация результатов, полученных в 2018 году
1. Проведена систематизация геологических и петролого-геохимических данных для палеопротерозойских базитов Онежской и Паанаярвской структур Карельского протократона и выделены реперные объекты для палеомагнитного и изотопного опробования. В первый год работы по проекту включали исследования реперных объектов в Онежской структуре - людиковийские (1956-1985 млн. лет) силлы базитов в ее северной, центральной и западной частях (рис. 2 в приложении). По результатам анализа имевшейся к началу реализации проекта информации, в северной части Карельского протократона выделено семь ключевых для изучения процессов перемагничивания участков, включающих в различной степени преобразованные дайки протерозойских базитов трех (2,45, 2,3 и 2,2 млрд. лет) возрастных групп, дифференцированные интрузивы Кивакка и Кундозерский, метавулканиты Паанаярвской структуры и неоархейские интрузивные базиты санукитоидной серии. 2. Микрозондовые изучения базитов Заонежского полуострова Онежской структуры позволили установить, что породы не сохраняют реликтов первичных магматических минералов, за исключением акцессорных циркона и апатита. Первичные пироксены замещены в них амфиболами тремолит-актинолитового ряда, а плагиоклазы соссюритизированы. В ряде случаев, в породах интенсивно проявлена биотитизация, связанная, возможно, с локальными процессами гидротермально-метасоматической переработки вблизи контакта с шунгитами. Принципиально иной характер вторичных преобразований установлен в базитах северной части Онежской структуры. В районе Медные горы на р. Кумса в массивных метадолеритах локально проявлены зоны развития альбититов, вдоль которых базиты полностью переработаны. Вне зон метасоматической переработки метадолериты сохраняют первичные структуры и реликты магматических плагиоклазов. Минералого-петрографическое изучение долеритов Койкарско-Святнаволокского силла западной части Онежской структуры показало наличие двух этапов переработки, выраженное в формировании минеральных парагенезисов: (1) относящихся к метаморфическим преобразованиям зеленосланцевой – эпидот-амфиболитовой фации, (2) метасоматической переработки с формированием эпидозитов, развитием скаполитовых жил и альбититов. Получены первые Ar/Ar определения изотопного возраста двух силлов, расположенных в западной части Карельского кратона: возраст амфибола составляет 1,80 и 1,81 млрд. лет, соответственно, а полевого шпата – 1,18 и 1,42 млрд. лет. Полученные результаты позволяют предположить остывание пород рассматриваемых даек ниже температуры ~550°C около 1,8 млрд. лет назад, а ниже ~200°C – 1,4-1,2 млрд. лет назад. Скорость остывания, таким образом, оценивается в 0,6-0,8 °C/млн. лет, что свидетельствует об отсутствии существенных вторичных прогревов изученных пород за последние 1,8 млрд. лет. Полученные результаты являются первым шагом к решению масштабной задачи по оценке времени и механизма образования компонент намагниченности палеопротерозойских даек Карельского протократона. 3. Впервые в результате комплексных исследований архейских-палеопротерозойских комплексов Карельского протократона в Онежской структуре разделены два типа перемагничивания пород: (1) Глобальное термовязкое перемагничивание, выделяемое повсеместно в пределах Карельского кратона за исключением его восточной части – Водлозерского террейна и (2) химическое перемагничивание, точечно локализованное вблизи границ Карельского протократона с орогенными поясами. Вторичная компонента, образовавшаяся в результате термовязкого перемагничивания, выделяется преимущественно в высокотемпературном/высококоэрцитивном, реже – в среднетемпературном интервале и демонстрирует север-северо-западное склонение и умеренно положительное наклонение. Присутствие этой компоненты намагниченности в породах не имеет прямой корреляции с составом пород – она встречается и в архейских гранитоидах, и в палеопротерозойских базитах и мафических силлах, и в палеопротерозойских осадках. В результате проведенных в 2018 году петро-палеомагнитных исследованиях сариолийских конгломератов установлено присутствие в них этой же компоненты намагниченности. При этом, гальки архейских гранитоидов и сариолийский матрикс содержат только вторичную 1,86 млрд. лет компоненту намагниченности (тест конгломератов отрицательный), а в образцах сумийских галек помимо вторичной среднетемпературной, частично сохранена первичная компонента намагниченности (тест конгломератов положительный). (2) Второй тип перемагничивания – химический – впервые установлен в Онежской структуре, причем не только в западной, но и в восточной ее части вдоль границ Карельского протократона. Вторичная компонента имеет локальное неравномерное распространения даже в пределах единого магматического тела и чаще всего связана со вторичным однодоменным магнетитом, образовавшимся в результате вторичных процессов. 4. Детальные петрологические исследования двух возрастных групп базитов из даек в восточном обрамлении Онежской структуры позволили установить, что для базитов людиковия типичны преобразования зеленосланцевой фации, выраженные в формировании хлорит-эпидотового парагенезиса и замещении первично-магматического ильменита титанитом. Для даек с возрастом 2505 млн лет измерения носят другой характер, выражены в хлоритизации биотита, соссюритизации плагиоклаза и формировании амфиболов тремолит-актинолитового ряда и роговой обманки, а также синхронного с ними по времени образования тонкодисперсного магнетита, локализованного в зонах амфиболизации магматических пироксенов. В отличие от первично-магматического магнетита, вторичный не содержит Ti и V. Возраст его образования и возраст намагниченности совпадают со временем формирования амфибола, что делает целесообразным Ar-Ar датирование этих объектов. Аналогичные процессы преобразований базитов и формирование тонкодисперского магнетита в зонах амфиболизации установлены для долеритов каньона р. Суна в районе п. Гирвас. 4. Для тестирования условий возникновения химического перемагничивания пород Онежской структуры, проведено количественное термодинамическое моделирование взаимодействия вода–порода для описания процессов гидротермальных преобразований палеовулкана Гирвас. Полученные результаты показывают хорошую сходимость построенной модели с наблюдаемой при химическом перемагничивании минеральной зональностью и локализацией вторичных компонент намагниченности. 5. В результате петро-палеомагнитных исследований сумийского расслоенного интрузива Кивакка в средне- и высокотемпературном интервалах выделены три разновозрастные компоненты намагниченности предположительно 2,45, 1,98 и 1,86 млрд. лет. Предложена количественная физико-химическая модель кристаллизационной дифференциации Киваккского расслоенного массива, полученная на основании исследования химического состава пород, петрографических особенностей и содержания макро- и микроэлементов в минералах по разрезу массива. Среди особенностей Киваккского массива выделяется верхняя приконтактовая зона, которая содержит лейкократовые стяжения, обогащенные редкоземельными элементами, калием и фосфором. В этих стяжениях присутствует титаномагнетит, не характерный для других частей массива. Исследование позволило установить, что такие стяжения сформированы крайними дифференциатами исходного базитового расплава. 6. Определены параметры численных моделей андерплейтинга и континентальной коллизии, при которых создаются условия для перемагничивания как в результате воздействия повышенных температур, так и флюидов. Однако в среднем продолжительность процессов в наших моделях меньше, чем получено по датировкам интрузивных тел Карельского протократона.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Основной целью и результатом работ 2019 года стало проведение комплексных исследований и типизации на их основе процессов перемагничивания в палеопротерозойских комплексах Карельского протократона. Для основных объектов исследований 2019 года, локализованных в Онежской и Паанаярской структурах, реконструированы направления, этапность и продолжительность процессов перемагничивания. 1. Анализ результатов изучения метахронной вторичной остаточной намагниченности в породах, анизотропии магнитной восприимчивости, характера распределения, структурной позиции и состава магнитных минералов, парагенетического анализа, Ar-Ar датирования протерозойских базитов и вмещающих их гранитоидов позволил выделить три основных этапа перемагничивания. Самый поздний этап ранее на Карельском протократоне известен не был. Первый этап 1.98-1.85 млрд лет, во время которого образовалась вторичная термовязкая компонента намагниченности. Вторичная природа этой компоненты доказывается на основании отрицательных тестов галек (проведены для сариолийских 2.3-2.1 конгломератов Паанаярвской и Онежской структур Карельского протократона), а также отрицательного теста контакта для более чем 50 мафических даек. Время приобретения породами этой компоненты намагниченности оценивается по сопоставлению палеомагнитных полюсов, пересчитанных со средних направлений этой компоненты намагниченности, с ключевыми полюсами Карельского кратона (‘Svecofennian remagnetization’ [Pesonen, 2003; Buchan, 2014]) и ключевым полюсом 1.86 млрд. лет для Кольского блока [Veselovsky et al., 2019], а также по результатам независимого Ar-Ar датирования по амфиболу (5 новых изотопных датировок для архейских и палеопротерозойских комплексов в разных частях Карельского протократона); Образование этой термовязкой компоненты намагниченности связывается с эксгумацией Карельского протократона в результате коллизии при образованием Лапландско-Кольского орогена [Daly et al., 2006, Балаганский и др., 2016]. Во время второго этапа 1.8-1.7 млрд лет образовалась химическая компонента намагниченности. Петролого-геохимические и микрозондовые исследования даек и силлов Онежской и Паанаярвской структур Карельского протократона, а также проведенное термодинамическое моделирование, свидетельствуют в пользу образования этой компоненты намагниченности в результате воздействия гидротермальных флюидов с высокой концентрацией хлоридов. Этот вывод подтвержден наличием высокохлористых амфиболов и скаполитовых жил в базитах Онежской структуры и первыми результатами экспериментального моделирования. В породах присутствует сульфидная минерализация, чаще всего пирит и пирротин, возможно, образованные синхронно с образованием минералов-носителей химической компоненты намагниченности. Время приобретения породами этой компоненты намагниченности оценивается на основании результатов Ar-Ar датирования по амфиболу и биотиту как 1.79-1.70 млрд. лет. Возможно, образование вторичной химической компоненты намагниченности происходило на ранних фазах аккреции в Свекофеннском орогене. В течение третьего этапа 1.65-1.60 млрд. лет происходит образование второй химической компоненты намагниченности, присутствующей либо в контактовых, либо в трещиноватых зонах мафических интрузий. Время приобретения породами этой компоненты намагниченности оценивается на основании результатов Ar-Ar датирования по амфиболу и биотиту как 1.65-1.60 млрд. лет. Вполне возможно, второй этап химического перемагничивания был связан с поздними фазами аккреции в Свекофеннском орогене. 2. В 2019 году проведены 12 экспериментов по химическому перемагничиванию при гидротермальном воздействии при 300-450°С и давлении от 200 до 1000 бар, позволившие подтвердить гипотезу образования первого типа химического перемагничивания. На примере расслоенного мафит-ультрамафитового интрузива Кивакка и палеопротерозойских мафических даек Паанаярвской структуры Карельского протократона выявлены основные факторы, способствующие химическому перемагничиванию пород за счет образования вторичного однодоменного магнетита: (1) минеральный состав породы; (2) высокая концентрация хлорида натрия в растворе; (3) с увеличением температуры и давления скорость образования магнетита возрастает. Проведенное термодинамическое моделирование образования гидротермальных минеральных парагенезисов для пород Киваккского расслоенного интрузива показало, что в случае гидротермального воздействия на оливинит во всех случаях возникает парагенезис серпентин+магнетит с небольшой примесью хлорита, актинолита. Установлено, что образование вторичного магнетита характерно лишь для бессульфатных растворов хлорида натрия. Увеличение концентрации хлорида натрия увеличивает количество магнетита, что соответствует результатам проведенных экспериментов. 3. На основании численного моделирования выполнено определение возможных условий для перемагничивания коровых комплексов в ходе процессов андерплетинга. 4. Проведено тестирование совпадения палеопротерозойских палеомагнитных полюсов, рассчитанных со вторичных разновозрастных компонент намагниченности и референтных фанерозойских полюсов Восточно-Европейского кратона. Реконструированы взаимные положения двух блоков мегаконтинента НЕНА – кратонов Сьюпириор и Карельского на ключевые периоды совпадения разновозрастных палеомагнитных полюсов для одного и того же кратона. Взаимное положение двух кратонов в палеопротерозое тестировалось также на основании геологических корреляций. Проведено численное моделирование возможной «повторяемости» положения одного и того же кратона в одной и той же точке Земного шара в разные моменты геологической истории. Проведенные исследования показали, что за период 2.5 млрд. лет один и тот же блок должен находиться в одной и той же точке Земного шара как минимум дважды (отсюда и совпадение разновозрастных полюсов) с вероятностью 87%. 5. Подготовлены и сданы в печать 3 статьи в журналы из списка Web of Science и Scopus.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Основной целью и результатом работ 2020 года стало обобщение результатов и реконструкция направлений, этапности и продолжительности процессов перемагничивания на основании детальных исследований палеопротерозойских магматических комплексов в различных частях Карельского протократона. Возраст наложенных процессов в палеопротерозойских комплексах датировался изотопными методами (Ar-Ar и U-Pb датирование по рутилу). Важной задачей этапа 2020 года стало определение контролирующих признаков/факторов для химического перемагничивания под воздействием гидротермальных флюидов на основании комплексных лабораторных исследований, новых экспериментальных данных и термодинамического моделирования. Основные объекты исследований 2020 года были локализованы в Большезерской и Селецкой структурах, а также в Беломорском подвижном поясе. Обобщение результатов комплексных петро-палеомагнитных и геохронологических исследований палеопротерозойских комплексов Тулосского, Костомукшского и Вокнаволокского блоков террейна Кианта, а также Большозерской и Онежской структур Карельского протократона, позволило выделить новый тренд перемагничивания вдоль западной окраины Карельского протократона 2.10-1.90 как отражение Свекофеннских аккреционных и Лапландско-Кольских коллизионных событий на его окраинах. Также детальные петромагнитные исследования в комплексе с изучением Анизотропии магнитной восприимчивости (AMS) и новыми результатами U-Pb датирования рутилов позволило в 2020 году корректно разделить и охарактеризовать два этапа химического перемагничивания 1.75−1.70 и 1.63−1.60 млрд. лет. Установлено, что в палеопротерозойских комплексах, где проявлено химическое перемагничивание первого этапа (1.75-1.70 млрд. лет), основным минералом-носителем этой компоненты намагниченности является моноклинный пирротин. Перемагничивание носит избирательный характер, присутствует не во всех породах, преимущественно в мафических интрузиях долеритового, иногда норитового /габброноритового состава; иногда присутствует в гальках сариолийских конгломератов. Петролого-геохимические и микрозондовые исследования даек и силлов Онежской и Паанаярвской структур Карельского протократона, а также проведенное термодинамическое моделирование, свидетельствуют в пользу образования этой компоненты намагниченности в результате воздействием гидротермальных флюидов с большим количеством солей. Пространственное распределение этой компоненты намагниченности хорошо коррелирует с распространением золоторудной минерализации в архейских и палеопротерозойских комплексах Карельского кратона, сформированной в результате их гидротермальной переработки, установленной Ю.О. Ларионовой в результате Rb-Sr датирования (Ларионова, 2009), а также результатами U-Pb датирования рутила, полученных в ходе выполнения проекта Н.С. Нестеровой для Беломорского подвижного пояса. Компонента химического происхождения, образовавшаяся в ходе позднего этапа амфиболизации, в результате которого происходит образование вторичного магнетита практически одновременно со временем формирования амфибола, имеет преимущественно широтное распространение в южной части Карельского протократона, а также в центральной части Беломорского подвижного пояса (за исключением самого южного исследованного объекта на о. Кий, Шаглы). Компонента этого этапа характеризуется линейным типом Анизотропии магнитной восприимчивости и высокой степенью анизотропии, иногда превышающей 100%, при этом максимальные оси эллипсоидов AMS кучно группируются и лежат либо вдоль зон контактов даек и силлов, а также параллельно плоскостям трещиноватости; в тоже время, нет преимущественных региональных направлений главных осей AMS. Вполне вероятно, второй этап химического перемагничивания был связан с поздними фазами аккреции в Свекофеннском орогене, определяемыми на основании результатов Ar-Ar датирования по амфиболу и биотиту как 1.63−1.60 млрд. лет. В 2020 году проведена серия из 6 экспериментов по химическому перемагничиванию при гидротермальном воздействии при 300-450°С и давлении от 200 до 1000 бар, позволившие подтвердить гипотезу образования первого типа химического перемагничивания. Изучение образцов позволило выявить несколько факторов, способствующих химическому перемагничиванию за счет образования вторичного однодоменного магнетита: Минеральный состав породы. По оливину и титаномагнетиту вторичный однодоменный магнетит, определенный по термомагнитным кривым, характерным параметрам гистерезиса и диаграммам Дэя−Данлопа, развивается при продолжительности эксперимента от 5 суток и всех концентрациях хлорида натрия при всех исследованных условиях. По пироксену однодоменный магнетит образуется только в концентрированных растворах хлорида натрия и продолжительности опыта 30 суток при 350-450°С; Концентрация хлорида натрия в растворе имеет принципиальное значение. В высококонцентрированных растворах образование магнетита происходит быстрее. С увеличением температуры и давления скорость образования магнетита возрастает. Скорость образования магнетита в образцах оливинитов и пироксенитов пропорциональна квадратному корню от времени, что соответствует модели диффузионного контроля метасоматических реакций. Оценку масштаба и последовательности процессов палеопротерозойского перемагничивания в пределах Карельского протократона планировалось провести на основании корреляция времени перемагничивания разновозрастных конгломератов в пределах Онежской структуры со временем перемагничивания широко распространенных в пределах Карельского протократона сариолийских конгломератов (2.4-2.3 млрд. лет). Формально тест конгломератов дал положительный результат только в Онежской структуре, где в результате палеомагнитных исследований выделены две характеристические компоненты намагниченности. Результаты петро-палеомагнитных исследований коллекций сариолийских конгломератов свидетельствуют, что в Онежской и Паанаярвской структурах вторичным минералом-носителем намагниченности является однодоменный магнетит, в то время как в Селецкой и Большозерской структурах вторичный гидротермальный гематит. Результаты проведенного в 2020 году моделирования процесса андерплейтинга показывают, что влияние на континентальную кору высоких температур внедряющихся расплавов и интрузивных тел создает условия для термовязкого перемагничивания пород. При этом область возможного перемагничивания сильно локализована и ограничена зоной, непосредственно примыкающей к внедряющимся интрузивам. По результатам геодинамического моделирования выявлено, что в процессе континентальной коллизии создаются условия для перемагничивания как термовязкого, так и химического перемагничивания. Проведено тестирование совпадения палеопротерозойских палеомагнитных полюсов, рассчитанных со вторичных разновозрастных компонент намагниченности и референтных фанерозойских полюсов Восточно-Европейского кратона. Детальные петро-палеомагнитные исследования 2020 года позволили показать, что частичное совпадение палеопротерозойских полюсов Карельского кратона и палеозойских полюсов Восточно-Европейского кратона вызвано не «повторяемостью» событий, а некорректным разделением вторичных палеопротерозойских компонент намагниченности химической природы. Результаты исследований в 2020 году представлены к публикации в трех статья в журналах из списка Web of Science и Scopus, при этом 2 из них – в журналах Q1 (Lithos и Tectonophysics).