научная статья по теме CОСТАВ И ВОЗРАСТ ЦИРКОНОВ ОРЕХОВО-ПАВЛОГРАДСКОЙ СДВИГОВОЙ ЗОНЫ (УКРАИНСКИЙ ЩИТ): ВКЛАД В РЕКОНСТРУКЦИЮ ИСТОРИИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ Геология

Текст научной статьи на тему «CОСТАВ И ВОЗРАСТ ЦИРКОНОВ ОРЕХОВО-ПАВЛОГРАДСКОЙ СДВИГОВОЙ ЗОНЫ (УКРАИНСКИЙ ЩИТ): ВКЛАД В РЕКОНСТРУКЦИЮ ИСТОРИИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ»

ГЕОХИМИЯ, 2015, № 5, с. 395-417

ШСТАВ И ВОЗРАСТ ЦИРКОНОВ ОРЕХОВО-ПАВЛОГРАДСКОЙ СДВИГОВОЙ ЗОНЫ (УКРАИНСКИЙ ЩИТ): ВКЛАД В РЕКОНСТРУКЦИЮ ИСТОРИИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ

© 2015 г. С. Б. Лобач-Жученко*, С. Г. Скублов*, **, Ш. К. Балтыбаев*, А. В. Юрченко*,

В. В. Балаганский***, Л. Н. Морозова***

*Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2 e-mail: sb@ipgg.ru **Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" 199106, Санкт-Петербург, 21 линия, 2 ***Геологический институт КРЦРАН, 184209, Апатиты, ул. Ферсмана, 14 Поступила в редакцию 31.10.2013 г. Принята к печати 06.05.2014 г.

Проведен совместный анализ возраста, полученного U-Pb SHRIMP II методом (68 измерений для 5 типов пород), и содержания редких и редкоземельных элементов в цирконе (41 определение состава в точках, где измерялись U-Pb изотопные отношения) из сложной тектонической структуры сдвигового характера — Орехово-Павлоградской зоны Украинского щита. Определены разновоз-растность слагающих зону пород: 3.5, 3.4, 2.8, 2.0 млрд лет; выявлен главный этап структурно-метаморфической переработки 2.0 млрд лет назад, продолжительность которого более 30 млн лет. Установлено, что флюидная переработка цирконов сопровождалась увеличением содержания LREE и снижением Се- аномалии. Для ряда зерен циркона с высокими содержаниями LREE показана сохранность U-Pb системы, что может быть объяснено изменением состава цирконов в твердом состоянии.

Ключевые слова: циркон, U-Pb SHRIMP возраст, REE, ранний докембрий, тектоно-метаморфическая переработка, Украинский щит.

DOI: 10.7868/S0016752515050040

ВВЕДЕНИЕ

Возраст, строение и состав циркона широко используются для реконструкции геологической истории, в том числе — связи кристаллизации циркона с метаморфическими процессами (Rubatto, 2002; Tomkins, Williams et al., 2005; Бибикова и др., 2008; Koreshkova, Downes et al., 2009; Каулина, 2010; Федотова, Бибкова и др., 2008; Федотова, Скублов, Березин и др., 2012 и др.).

В последние годы большое внимание уделено изучению цирконов в зонах с проявлением грану-литового и эклогитового метаморфизма, в том числе в коллизионных структурах (Chen, Zheng et al., 2010 и др.).

В данной работе рассматриваются строение, геохимические особенности и возраст цирконов из различных пород Орехово-Павлоградской сдвиговой зоны Украинского щита. Предметом анализа стали особенности распределения инди-

каторных химических элементов и их отношений в ядрах и в каймах обрастания, перекристаллизации циркона, а также в участках метамиктного разрушения кристаллической структуры этого минерала. В частности, были проанализированы локальными методами изотопные (и-ТЪ-РЬ) составы отдельных зон роста циркона и определены соответствующие этим зонам особенности изменения состава в отношении некоторых редких и редкоземельных элементов. При этом одним из ключевых вопросов был анализ сохранности разных значений возраста в полихронном цирконе и поиск возможной корреляции разновозрастных зон с геохимической неоднородностью зерна. Решение этого вопроса открывает дальнейшие перспективы в понимании термодинамических и геохимических параметров среды образования не только циркона, но и всей породной ассоциации.

Также в задачи данной работы входило установление и демонстрация роли и значения изо-

ия 6/Ы^ч 7^ ия 5( ия 5.2)

163-ия 6-

ч \ \ —:_

N

100 м

НИ

2

3

\ч 4

X 5

6

7

\ 8

ч 9

\ 10

» ^ 11 12

163-ия 613

Рис. 1. Схема геологического строения северной части Орехово-Павлоградской зоны (участок Васильковка). 1 — кварциты, 2 — породы железисто-кремнистой формации, 3 — дайка ия 5, смятая в складки (вне масштаба), 4 — кри-сталлосланцы, 5 — бластомилониты по тоналиту, 6 — биотит-гранатовые гнейсы по тоналиту, 7 — рассланцованные и мигматизированные тоналиты с линзами слабо рассланцованных тоналитов (линзы вне масштаба), 8 — сланцеватость и мигматитовая полосчатость, 9 — мигматитовая полосчатость, 10 — реликтовая полосчатость в базитах, 11 — разломы, 12 — границы неустановленной природы, 13 — номера и места отбора проб.

На врезке. Схема тектонического строения Украинского щита. Участок исследования показан внемасштабным прямоугольником черного цвета. ДБП — Днестровско-Бугская, СПП — Среднеприднепровская, КП — Кировоградская, ПП — Приазовская, РТП — Россинско-Тикическая, ВП — Волынская провинции. ГЗ — Голованевская, КЗ — Криворожская, ОПЗ — Орехово-Павлоградская шовные тектонические зоны.

1

топного и-РЬ возраста циркона, а также изменения химического состава в пределах одного зерна для понимания строения и истории геологического развития изучаемой тектонической структуры.

Орехово-Павлоградская зона имеет ряд черт, сходных с коллизионными структурами, но, как показало ее структурно-геологическое изучение, Орехово-Павлоградская зона не является коллизионной структурой, а представляет собой внутри континентальную зону сжатия (Валашку, Ьо-

ЬасИ^Иискепко е! а1., 2011). Тем не менее, опубликованные в работах по коллизионным структурам подходы к анализу циркона, учтены в настоящей работе.

Орехово-Павлоградская зона (ОПЗ) расположена в восточной части Украинского щита между Приазовской и Среднеприднепровской провинциями и имеет субмеридиональное простирание (рис. 1) (Геоэлектрическая модель..., 2005). Нами изучалась ее северная, наиболее хорошо обнаженная часть (район с. Васильковка), которая

сложена разновозрастными магматическими, метаморфическими и осадочными породами, слагающими круто ориентированные тектонические пластины (Некряч, 1980; Геоэлектрическая модель..., 2005; Валашку, ЬоЬасЪ^ЪисЪепко й а1., 2011). Проведенное в районе с. Васильковка детальное геологическое картирование позволило собрать представительную коллекцию пород для геохимического и изотопного изучения содержащихся в них цирконов.

Характеристика образцов. Цирконы выделены из следующих пород: тоналита (обр. 163), биотит-гранатового гнейса (обр. 156), представляющего рассланцованный и метаморфизованный тона-лит, лейкосомы мигматита гранитного состава (обр. ЛЯ 6/3), амфиболита (обр. ЛЯ 5/2) и амфи-бол-пироксенового кристаллосланца (обр. ЛЯ 11).

Тоналиты сохраняются в виде небольших линз, измеряемых десятками сантиметрами — первыми метрами, окруженных зонами расслан-цевания, которые сложены биотит-гранатовыми гнейсами; местами тоналиты мигматизированы (рис. 2). Образец 163 представляет собой среднезер-нистую, лейкократовую, слегка огнейсованную породу, соответствующую по минеральному и химическому составам ТТГ (тоналит-трондьемит-грано-диоритовой) серии. Тоналит сложен кварцем (~30%), плагиоклазом (~50%; Ог11_3Лл29_31ЛЬ67_69), иногда с антипертитами, калиевым полевым шпатом (~7%; ОН95_97ЛЬ3_5; Ва20 2.3—2.63 мас. %) и высокотитанистым биотитом (~9%; XMg 44—56%, ТЮ2 = 3.31—4.79 вес. %). Встречаются редкие зерна граната с включениями кварца, биотита, плагиоклаза. В гранате наблюдается небольшое изменение состава от центра (Ру1(Л1т668рз5Ог813) к

краю (Py15Alm69Sps5G^12). Характеризуется типичным для пород ТТГ серии распределением REE-обогащением LREE и значительным фракционированием (табл. 1). Т(№) DM равен 3.59—3.56 млрд лет (Лобач-Жученко, Егорова и др., 2009).

Биотит-гранатовые гнейсы (обр. 156) сложены кварцем (~30%), плагиоклазом (~30%; Ort2-3 An26-28 Ab69_71), калиевым полевым шпатом (~18%; Ort98Ab2; Ba2O 1.64-1.96 вес. %), гранатом (~8%; Py16_18Alm70_74Sps3_4Grs6_8.) и биотитом (~14%; XMg43-52%; TiO2 = 4.15-5.38 вес. %). Гранат, также как в тоналите, насыщен включениями кварца, биотита, плагиоклаза.

Биотит-гранатовые гнейсы представляют собой продукты тектоно-метаморфической переработки тоналитов, что согласуется с наблюдаемыми геологическими взаимоотношениями пород и поддерживается идентичностью их возраста и содержаний главных элементов. Гнейсы отличаются от тоналитов содержанием REE: их суммарное количество в гнейсах меньше, также уменьшается степень фракционирования (табл. 1). Обе породы имеют сходные Nd модельные возрасты. Время образования граната, соответствующее основному этапу тектоно-метаморфической переработки, определено Sm-Nd методом по минеральной изо-хроне равным 2008 ± 12 млн лет (Лобач-Жученко, Егорова и др., 2009).

Гранит (лейкосома) (обр. UR 6/3) образует тонкие жилы в тоналитах, которые ориентированы под небольшим углом к гнейсовидности тоналита (рис. 2). Лейкосома сложена кварцем, калиевым полевым шпатом, плагиоклазом; в небольшом количестве присутствует биотит. По содержанию

Таблица 1. Содержание РЗЭ (ppm) в породах Васильковского участка Орехово-Павлоградской тектонической зоны

Элемент Тоналит Биотит-гранатовый гнейс Гранит Амфиболит Кристаллосланец

163 156 UR 6/3 UR 5/2 UR 11

La 71.50 48.70 6.15 37.30 10.10

Ce 119 83 9.06 83.40 26

Pr 11.90 8.20 0.86 10.70 3.33

Nd 35.00 26.30 3.46 41.60 15.10

Sm 5.10 4.03 0.92 7.46 4.05

Eu 1.28 0.92 0.91 2.06 1.42

Gd 4.60 3.30 0.78 6.38 5.17

Tb 0.55 0.44 0.13 0.93 0.91

Dy 2.70 1.88 0.73 4.96 6.26

Ho 0.40 0.35 0.13 0.86 1.41

Er 1.00 0.83 0.35 2.21 3.79

Tm 0.13 0.11 0.04 0.34 0.58

Yb 0.80 0.79 0.30 1.96 3.69

Lu 0.12 0.11 0.04 0.33 0.58

£ 254 179 24 200 82

(La/Yb)n 64.1 44.2 14.7 13.7 1.96

Eu/Eu* 0.79 0.75 3.2 0.89 0.95

щелочей гранит леикосомы относится к серии, умеренно обогащенной калием; имеет относительно вмещающих тоналитов низкое суммарное количество REE и их небольшое фракционирование (табл. 1); отличается также большой положительной Eu-аномалией.

Амфиболит (обр. UR5/2) слагает фрагмент деформированной и метаморфизованной мафической дайки, расположенной среди тоналитов (Лобач-Жученко, Балаганский и др., 2010). Амфиболит состоит из амфибола (20%), плагиоклаза олигоклаз-андезиного состава (20—25%), кварца (15—20%) и биотита (15%). Акцессорные минералы циркон, апатит (до 1—3%), рутил, ильменит. Биотит характеризуется низкой магнезиально-стью (XMg = 42—49%) и повышенным содержанием TiO2 = 4.8-5.6 вес. %.

Химический состав амфиболита характеризуется низкой магнезиальностью (Mg# = 0.33), обогащен несовместимыми литофильными элементами и близок по составу к дайкам горнблендитов Приазовья с возрастом 2911 ±

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геология»