ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2014, том 456, № 5, с. 581-585
= ГЕОХИМИЯ =
УДК 550.93
3.5 МЛРД ЛЕТ (SHRIMP II) U-РЬ-ВОЗРАСТ ГРАНУЛИТОВ ПОБУЖСКОГО ГРАНУЛИТОВОГО КОМПЛЕКСА, УКРАИНСКИЙ ЩИТ
© 2014 г. С. Б. Лобач-Жученко, Т. В. Каулина, член-корреспондент РАН В. А. Глебовицкий, А. В. Юрченко, Ш. К. Балтыбаев, В. В. Балаганский, В. В. Сукач
Поступило 23.12.2013 г.
DOI: 10.7868/S0869565214170228
Гранулитогнейсовые области (ГГО) наряду с гранит-зеленокаменными областями (ГЗО) — важные тектонические элементы архея [1], и их изучение вносит существенный вклад в понимание ранней истории развития Земли. ГГО испытали неоднократные деформации и метаморфизм, и поэтому современные знания о них не так полны по сравнению с ГЗО. В частности, полиметаморфический характер ГГО значительно затрудняет определение возраста наиболее древних этапов гранулитового метаморфизма, хотя при этом установление возраста магматических протолитов гранулитов — относительно простая задача. В настоящее время наиболее древние возрасты гранулитового метаморфизма, определенные и—РЬ-методом по цирконам, 3.1—3.0 млрд лет. В ряде докембрийских структур гранулито-вый метаморфизм такого возраста наложен на породы с возрастом 3.7—3.8 млрд лет. Это, например, кратон Аншан в Китае [2], Шарыжалгайский комплекс [3] и Джугджуро-Становая область в Сибири [4], гнейсы Уивак в Канаде [5], комплекс Нэйпир в Антарктиде [6]. Преобладающее число датировок гранулитового метаморфизма отвечает границе мезо- и неоархея. В ряде древних ГГО отмечен и палеопротерозойский гранулитовый метаморфизм. В данной работе приведен первый пример палеоархейского возраста гранулитового метаморфизма, выявленного в полиметаморфических гранулитах Побужья.
Побужский гранулитовый комплекс (ПГК) слагает юго-западную часть Украинского щита и расположен в южной части Днестровско-Бугской провинции, образуя так называемую "гранулито-
Институт геологии и геохронологии докембрия Российской Академии наук, Санкт-Петербург Геологический институт Кольского научного центра Российской Академии наук, Апатиты Мурманской обл. Институт геохимии, минералогии и рудообразования им. Н.П. Семененко
Национальной академии наук Украины, Киев
вую дугу" [7]. Севернее "гранулитовой дуги" диафторированные гранулиты наблюдаются в виде реликтов среди палеопротерозойских гранито-идов. В центральной части ПГК преобладают гнейсоэндербиты, содержащие включения основных и ультраосновных пород. Менее распространены в ПГК супракрустальные серии архея и палеопротерозоя [7]. Наиболее древние значения 3.6—3.7 млрд лет, полученные для гнейсоэндерби-тов, интерпретируются как возраст магматического протолита этих пород [8, 9]. По результатам U—Pb-датирования цирконов в метаморфической истории ПГК выделяются несколько этапов грану-литового метаморфизма (2.7—2.8, 1.9—2.0 млрд лет, метод SIMS [8]; 3.2-3.1, 2.9-2.7, 2.06-2.04 млрд лет, метод TIMS [10]).
В побужских гранулитах, вскрытых Одесским карьером, расположенном на правом берегу р. Южный Буг (район пос. Завалье), мы выявили существенно более древние гранулитовые цирконы. Гранулиты с этими древними цирконами слагают обнажение UR132 (48°13'55.2'' с.ш., 29°59'15.75'' в.д.) в стенке карьера высотой более 5 м. В нижней части обнажения эти породы секутся небольшой северо-восточной дайкой метатрахиба-зальта с возрастом 1988 ± 4 млн лет [11], причем в дайке нет признаков гранулитового метаморфизма.
Гранулит UR132 — светло-серая, стекловатая гнейсовидная порода со слабо проявленной сланцеватостью и микрополосчатостью практически строго меридионального простирания при субвертикальном ее положении. Микрополосчатость выражена цепочками зерен пироксенов и рудного минерала, разделенными полосками, которые сложены агрегатами антипертитового плагиоклаза и небольшого количества кварца. Полная минеральная ассоциация — Qtz + Pl (An30 Ab66 Ort3) + + KFsp (Ort98 Ab2 — антипертитовые вростки в плагиоклазе) + Hyp (En0.46Fs0.53Wo0.01) + Di (En0.33Fs0.20Wo0.47) + Mgt + Ilm — соответствует гра-нулитовой фации. Одно зерно клинопироксена содержит ламели ортопироксена. Акцессории —
3330 ± 5
2400 ± 29
2765 ± 1
Н
2528 ± 88
416 ± 10
3488 ± 21
/ ' 2447 ± 8
200 мкм
ч^У ± 20
2617 ± 2
I 0X14.1]
3583 ± 19 I I *
01571 ± 16
15.1 14.1 15.1
2584 ± 37 2790 ± 16 2952 ± 27 3581 ± 12
Рис. 1. Парные изображения цирконов в отраженных электронах (слева) и КЛ (справа) из двупироксенового гнейса иШ32 (зерна 7, 8, 10, 14, 15 интерпретируются как гранулитовые); числа — значения возраста, млн лет.
апатит, циркон. В соответствии с этим минеральным составом порода названа двупироксеновым гнейсом.
Двупироксеновый гнейс иЯ132 в сравнении с пироксеновыми гнейсами и кристаллосланцами Одесского карьера характеризуется более высокими содержаниями 8Ю2 , №20, Р205, Zr, РЬ, №, 8е, ИГ, ЯЕЕ, меньшими концентрациями М§0, Сг, ТЬ, высоким Zr/Иf, низким и имеет
небольшую (0.72) отрицательную аномалию Ей.
Цирконы, выделенные из гнейса иЯ132, по их оптическим свойствам и морфологии делят на две группы. Первая — светлые розоватые прозрачные округлые или овальные зерна в 150—350 мкм и составляют более трети всей цирконовой фракции. Вторая — мутные цирконы, иногда коричневатые, часто удлиненные, до 400 мкм.
Эти две группы цирконов отчетливо различаются на изображениях в отраженных электронах и в катод олюминесценции (КЛ). Цирконы первой группы однородные в отраженных электро-
нах и светло-серые в КЛ (рис. 1, зерна 7—10, 14, 15). Некоторые зерна содержат включения кварца и апатита. В КЛ цирконы первой группы демонстрируют секторы роста с неровными границами между ними, что впервые описано в [12] как характерный признак гранулитового циркона. Часть зерен имеет более светлые тонкие прерывистые каймы. Цирконы второй группы неоднородные и состоят из темных в КЛ ядер с многочисленными твердофазными включениями и трещиноватой темно-серой грубозональной каймой (рис. 1, зерна 1—6, 13). В этой же группе можно выделить зерна с ядрами без включений и с яркой в КЛ каймой (рис. 1, зерна 11, 12). Под электронным микроскопом также выделяются два типа мелких (20—50 мкм) цирконов. Первый тип — округлые и однородные цирконы, соответствующие первой группе крупных цирконов. Второй тип — неоднородные цирконы, которые нередко имеют зональную структуру, двухфазное строение и содержат твердофазные включения. Большая
3.5 МЛРД ЛЕТ (SHRIMP II) U-Pb-ВОЗРАСТ ГРАНУЛИТОВ 583
Таблица 1. U-Th-Pb-данные для цирконов из двупироксенового гнейса UR132
206Pbc, 206Pb* 207Pb* 206Pb* Возраст млн лет
Точ- Тип U, Th, Th ±1ü, ±1ü, Rho 206™ 207 D,
ка циркона ppm ppm U % ppm 235U % 238U % Pb 238u ±1ü Pb 206Pb ±1 %
1.1 Высоко-И 1578 1345 0.85 0.01 844 23.52 0.79 0.6220 0.7 0.928 3118 18 3330 4.6 7
2.1 3.1 ядра с включениями 2630 2952 218 447 0.08 0.15 0.00 0.00 1080 1140 12.67 9.89 0.93 0.89 0.4769 0.4504 0.7 0.7 0.777 0.830 2514 2397 15 15 2765 2447 9.6 8.4 10 2
4.1 2109 2026 0.96 0.00 1100 21.78 0.95 0.6077 0.8 0.880 3061 20 3246 7.1 6
5.1 596 204 0.34 0.00 206 8.66 1.00 0.4020 0.8 0.819 2178 16 2416 10 11
6.1 1592 739 0.46 0.00 544 8.28 0.86 0.3979 0.8 0.888 2159 14 2356 6.7 9
13.1 364 281 0.77 0.04 140 12.02 1.70 0.4457 1.4 0.818 2376 27 2790 16 17
7.1 Гранули- 45 43 0.96 0.17 25.7 24.94 2.30 0.6590 1.9 0.824 3264 48 3331 20 2
8.1 товый 48 48 1.00 0.29 29.3 29.36 2.20 0.7020 1.8 0.800 3427 47 3488 21 2
10.1 52 55 1.06 0.00 34.4 33.80 2.10 0.7650 1.8 0.865 3663 50 3571 16 -3
10.2 54 57 1.04 0.21 36.4 34.54 2.20 0.7760 1.8 0.827 3704 51 3583 19 -3
14.1 25 19 0.74 0.73 13.4 18.22 2.70 0.6110 2.1 0.789 3076 52 2952 27 -4
15.1 49 56 1.13 0.16 32.2 33.59 1.90 0.7560 1.7 0.912 3629 48 3581 12 -1
9.1 Магматический 124 168 1.36 0.47 48.5 11.02 2.20 0.4536 1.4 0.614 2411 27 2617 29 9
11.2 Низко-И 21 12 0.56 2.01 8.14 9.91 5.80 0.4300 2.4 0.421 2308 47 2528 88 10
12.1 светлая кайма 21 9 0.44 0.87 9.12 11.75 3.10 0.4930 2.2 0.701 2584 47 2584 37 0
2.2 Темно-серая кайма 107 3 0.03 0.00 43.7 10.16 4.20 0.4760 3.8 0.911 2511 79 2400 29 -4
Примечание. РЬС и РЬ* — обыкновенный и радиогенный свинец соответственно; Яко — коэффициент корреляции РЬ/и; Б — дискордантность; поправку на РЬС проводили с использованием измеренного 204РЬ; погрешность при калибровке стандарта 0.57-0.91%.
часть мелких зерен располагается внутри зерен плагиоклаза.
На масс-спектрометре SHRIMP II (Центр изотопных исследований ВСЕГЕИ) были сделаны 17 анализов из разных участков цирконов (табл. 1). Возрасты цирконов первой группы по отношению 207Pb/206Pb отвечают интервалу 2952 ± 27— 3583 ± 19 млн лет (дискордантность менее 3%), за исключением точки 9.1 с 207РЬ/206РЬ-возрастом 2617 ± 29 млн лет. Цирконы характеризуются низкими содержаниями Th, U и высокими Th/U (табл. 1, 0.96-1.1). По пяти точкам (7.1, 8.1, 10.1, 10.2, 15.1) построена дискордия с верхним пересечением 3499 + 33 млн лет при СКВО = 2.3; нижнее пересечение отвечает значению 2638 ± 240 млн лет (рис. 2). Три близконкордантные точки (10.1, 10.2, 15.1) дают конкордный возраст 3587 ± 9 млн лет, который может быть завышенным из-за положения точек выше конкордии. Судя по строению зерен и составу цирконов, полученный для них возраст отвечает времени проявления грану-литового метаморфизма. С таким заключением согласуется близкое к "магматическому" распре-
деление REE. Распределение точек по пологой дискордии, а иногда даже "перемещение" по конкордии (например, точка 14.1) характерно для высокотемпературных областей и описано, например, в [13].
В краевых частях зерна 9 наблюдается тонкая ростовая зональность, что позволяет предполагать кристаллизацию этого циркона из расплава. Это предположение подтверждается распределением REE в зерне 9 (рис. 3а), сходным с таковым в магматических цирконах. Поскольку в центральной части кристалла зональность "стерта", возможно, полученный возраст соответствует времени перекристаллизации.
Значения возраста цирконов второй группы, содержащих включения, по 207Pb/206Pb 3330 ± 5— 2356 ± 7 млн лет (рис. 2). Содержание U во всех участках повышенное (табл. 1, до 2950 ppm), при этом Th/U оч
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.