Alakuoren ksenoliitit Kaavi-Kuopio-alueen Lahtojoen kimberliitissä

Keski-Suomessa arkeeisen Karjalan kratonin reunalla sijaitseva Lahtojoen ~600 Ma kimberliittipiippu sisältää granuliittiksenoliitteja, jotka tarjoavat tilaisuuden tutkia alakuoren petrologiaa ja alakuoren kehitykseen vaikuttaneita prosesseja. Tutkituista viidestä Lahtojoen ksenoliitista yksi on kuiva intermediäärinen granaattigranuliitti, kolme on amfibolipitoisia (3–50 til.–%) mafisia granaattigranuliitteja ja yksi on peralumiininen granaattikiillegneissi. Granuliittien tekstuuri on granoblastis-polygoninen, ja niiden mineraaliseurue on Grt – Cpx – Plg ± Amb ± Qtz ± Ilm ± Rt ± Bt. Granaatti on vaaleanpunaista ja klinopyrokseeni vihreää. Gneissinen näyte on karkearakeinen ja vahvasti deformoitunut, näytteen mineraaliseurue on Qzt – Bt – Grt – Sil. Mineraalien kemialliseen koostumukseen perustuvan TWEEQU-termobarometrian mukaan mafiset granaattigranuliitit ovat tasapainottuneet noin 800 °C lämpötilassa ja 9,5–10,5 kilobaarin paineessa. Intermediäärinen granuliitti on tasapainottunut noin 800 °C lämpötilassa ja 17,5 kilobaarin paineessa. Tasapainottumisen aikaiset painearviot vastaavat noin 38–55 km syvyyttä maankuoressa. Gneissisen näytteen tasapainottumisen aikainen lämpötila on noin 700 °C; paineen mallinnus ei ole mahdollista TWEEQU-ohjelmistolla kiven mineraaliseurueen takia, mutta näytteen tasapainottumisen aikainen paine on 4–8,5 kilobaaria mineraalien Grt-Sil yhteisen stabiilisuusalueen perusteella. Näytteiden mineraaleissa esiintyvä kemiallinen vyöhykkeisyys viittaa metamorfoosin huipun jälkeiseen jäähtymiseen, ja osalla näytteistä paineen alenemiseen. Kokokivikemiallisen kuustumuksen perusteella vähän amfibolia (<10 til.–% Amb) sisältävä mafinen granuliitti on kiteytynyt Ni-Cr fraktioituneesta basalttisesta sulasta. Sulan syntyminen primitiivisen vaipan matalahkon asteen sulamisen seurauksena voi selittää näytteen korkeat LREE- ja hivenainepitoisuudet. Näyte voi edustaa vaipan ja kuoren rajalle kiteytynyttä vaippaperäistä magmaa. Amfibolin esiintyminen ja korkeat K- ja Rb-pitoisuudet voivat viitata kiteytymisen jälkeiseen metasomaattiseen muuttumiseen. Intermediäärinen granuliitti on anomaalinen Kaavi-Kuopiosta tutkittujen ksenoliittien sarjassa. Näytteen REE-koostumus, matalat K-, Rb-, Zr-, Hf-, Nb-, Ta-pitoisuudet, ja korkea Sr-pitoisuus ja voimakas positiivinen Eu-anomalia viittaavat kiven olevan osittaisen sulamisen jälkeensä jättämä restiitti, mahdollisesti plagioklaasikumulaattisesta protoliitista. Tutkimustulokset syventävät aiempia Kaavi-Kuopion alueelta esitettyjä alakuoren ksenoliittitutkimusten tuloksia. Restiittisen ksenoliitin olemassaolo tarkoittaisi, että alakuoressa on tapahtunut osittaista sulamista. Kaavi-Kuopion näytteissä havaittavat korkeahkot LILE-pitoisuudet ja vesipitoisten faasien yleinen esiintyminen voivat viitata metasomaattiseen tapahtumaan, joka voi olla kytköksissä alakuoren osittaiseen sulamiseen.