Лаборатория метаморфизма и метасоматизма имени академика Д.С. Коржинского

Большинство научных направлений, развиваемых в лаборатории, было заложено Д.С. Коржинским. Основным методом исследования является парагенетический анализ (т.е. физико-химический анализ парагенезисов минералов) природных и экспериментальных объектов, основы которого также разработаны им. Известная оригинальность, тщательность и поиски общности в геологических явлениях, свойственные создателю Лаборатории, прослеживаются в работах его учеников.

Научный руководитель лаборатории, академик РАН Л.Я. Аранович - один из создателей нового научного направления – количественных расчетов физических условий эндогенного минералообразования. Он внедрил в практику петрологических исследований метод многоминеральной геотермобарометрии, на основе которого разработана компьютерная программа, широко используемая в петрологических работах у нас в стране и за рубежом (Berman R.G., Aranovich L.Ya., 1996; Aranovich L.Ya., Berman R.G. 1996.).

Им впервые экспериментально обнаружен и количественно оценен эффект резкого понижения с ростом давления активности воды в концентрированных водно-солевых флюидах, объясняющий закономерности флюидного режима при метаморфизме и магматизме (Аранович Л.Я., Закиров И.В., Сретенская Н.Г., Геря Т.В., 2010). С помощью этого эффекта удалось доказать гипотезу Д.С. Коржинского о возможности образования гранитов в открытых системах при участии водно-солевых растворов, а также показать важную роль галогенов в процессах высокотемпературного регионального метаморфизма. К важным результатам последнего времени, полученным при участии коллектива лаборатории, относятся:

• установление геохимических особенностей цирконов, позволяющих реконструировать сложные процессы петрогенеза в литосфере;
• обнаружение богатых К2О гранитов в обстановке срединно-океанического хребта (Pertsev A.N., Aranovich L.Y., Prokofiev V.Y., Solovova I.P., Ageeva O.A., Borisovskii. S.E., 2021);
• разработка новых уравнений состояния для сложных флюидов систем вода - неполярный газ - сильный электролит;
• экспериментальное обоснование новой полимеризованной частицы кремнезема в щелочных гидротермальных растворах (Aranovich L., Akinfiev N.N., Golunova M., 2020);
• доказательство несовместимости углерода с водородом в металлическом железе при высоких давлениях.

Экспериментальные и расчётные данные, иллюстрирующие изменение активности в природных водно-углекислотных и водно-солевых флюидах.

Заведующим лабораторией - В.М. Козловским были детально исследованы высоко метаморфизованные породы Беломорского подвижного пояса северной Карелии. Было установлено, что высокобарный метаморфизм пород связан с формированием в протерозойское время в Беломорье крупных зон пластических деформаций разного возраста и разной ориентировки. Более древние зоны пластических деформаций  (с возрастом около 1,9 млрд. лет) имеют крутое залегание и простираются в северо-восточном направлении. При их становлении на пике метаморфизма были сформированы эклогиты при T=690-710°C, P=11-13 кбар (до 16 кбар) и более высокотемпературные эклогитоподобные породы при  T=700-790°C, P=11-14 кбар. В крутопадающих зонах деформаций впервые был обнаружен проградный тренд преобразования амфиболитов в эклогиты и эклогитоподобные породы. Более молодые (1,85 млрд. лет) зоны пластических деформаций характеризуются пологим залеганием и субширотным простиранием. На пике метаморфизма при формировании этих зон происходила интенсивная амфиболизацияи мигматизация всех ранее образованных метаморфических комплексов при T=680-800°C (до 840 °C) P=9-12 кбар. В пологих зонах пластический деформаций обнаружены многочисленные примеры формирования автохтонных расплавов как гранитоидного, так и базитового состава (Козловский В.М., Травин В.В., Саватенков В.М., Терентьева Л.Б., Сальникова Е.Б., Курдюков Е.Б. 2020).

РезультирующийР-Т-тренд палеопротерозойского метаморфизма, построенный по отдельным метаморфическим эпизодам. Зелёные стрелки отвечают проградным метаморфическим преобразованиям в крутопадающих зонах пластических деформаций в разных доменах Беломорского подвижного пояса. Синяя стрелка – проградные преобразования метабазитов в пологих зонах пластических деформаций. Пунктирные стрелки отвечают  ретроградным процессам. Границы фаций и субфаций метаморфизма проведены по С.А.Бушмину и В.А.Глебовицкому [2008]; цифры в кружках – номера субфаций.

В.М. Козловским и Е.Б. Курдюковым были исследованы архейские гранулит-чарнокит-эндербитовые комплексы Карелии. Они установили, что крупные массивы эндербитов имеют глубинную природу. Эндербитовые магмы зарождались на границе нижней коры и верхней мантии при давлении около 17 кбар и температуре 1030-1080 °С в результате плавления амфиболитов под воздействием латеральных потоков водно-углекислотно-солевых флюидов. Основные гранулиты, находящиеся в этих комплексах,  представляют собой более холодные и низкобарические породы; пик их метаморфизма проходил при параметрах Т=830-910°С, Р=10,3-11,0 кбар. Сравнение Р-Т-условий гранулитового метаморфизма метабазитов и Р-Т-условий генерации эндербитового расплава показало, что архейский гранулитовый метаморфизм в Беломорском поясе северной Карелии имеет не региональную, а контактовую природу и обусловлен высоктемпературным полем внедрявшихся эндербитовых массивов (Козловский В.М., Курдюков Е.Б., Якушик М.А., Травин В.В., Зингер Т.Ф., Яккушев А.И., Фугзан М.М., Кирнозова Т.И., Ушакова С.А., 2023).

Р-Т-области выплавления (А) и кристаллизации (Б) эндербитов главной фазы массива Поньгома-Наволок.

И.И. Бабарина является крупным специалистом по структурной геологии, тектонике и геологическому картированию как древних докембрийских, так и молодых фанерозойских сложно дислоцированных комплексов. Она проводила ряд исследований, связанных с изучением геологического строения и истории формирования различных метаморфических комплексов и рудных полей:

• расшифровка палеозойской тектонической эволюции Южного Тамдытау (Центральные Кызылкумы, Узбекистан); 
• изучение тектонических условий расслоения дунит-пироксенитовых тел платиноносного пояса Урала (на примере Нижнетагильского массива); 
• изучение структурного контроля золото-кварцевых месторождений Жданинского рудно-россыпного узла (Восточная Якутия); 
• изучение позднеархейского супрасубдукционного комплекса Ириногорской структуры Северокарельского зеленокаменного пояса (Фенноскандинавский щит); 
• изучение последовательности деформаций и структурного положения роев мафических даек Гридинской зоны меланжа Беломорской эклогитовой провинции (Фенноскандинавский щит); 
• изучение геолого-структурной позиции палеопротерозойских кимберлитов Кимозера (Фенноскандинавский щит); 
• выявление тектонической неоднородности юго-западного форланда Лапландско-Кольского коллизионного орогена (центральная часть Беломорской провинции Фенноскандинавского щита);
• изучение структурно-вещественной переработки палеопротерозйских габброидов в ходе формирования Лапландско-Кольского коллизионного орогена (Фенноскандинавского щит) (Бабарина И.И., Степанова А.В., Азимов П.Я., Серебряков Н.С., 2017).

И.Т. Расс исследовала петрологию и геохимию щелочно-ультраосновных массивов с карбонатитами Кольского п-ва и Маймеча-Котуйской магматической провинции (северная Сибирь):

• выявила геохимические критерии магматического и метасоматического генезиса пород одинакового минерального состава;
• установила наличие двух дифференцированных серий – мелилитсодержащей и безмелилитовой в составе щелочно-ультраосновных комплексов; определила состав и условия выплавления первичных мантийных магм, исходных для этих серий, и доказала возможность их выплавления на разной глубине под одними и теми же массивами;
• экспериментально показала, что при наличии существенно фосфатных магматических пород, сосуществующих с карбонатитами в карбонатит-содержащих массивах, редкие элементы преимущественно концентрируются в фосфатных породах, а не в карбонатитах как таковых. (Rass. I.T., 2008; Расс И.Т., Петренко Д.Б., Ковальчук Е.В., Якушев А.И., 2020; Rass I.T., Shmulovich K.I., Petrenko D.B., 2023).

С.С. Абрамов и И.Т. Расс исследовали породы Вишневогорского миаскит-карбонатитового комплекса (Южный Урал) и показали, что они образовались в результате флюидно-магматического взаимодействия (Абрамов С.С., Расс И.Т., Кононкова Н.Н., 2020).