ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 464, № 4, с. 474-479
= ГЕОХИМИЯ
УДК 550.93
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ВОЗРАСТ БАДДЕЛЕИТА ИЗ КАРБОНАТИТОВ ПРОТЕРОЗОЙСКОГО ЩЕЛОЧНО-УЛЬТРАОСНОВНОГО МАССИВА ТИКШЕОЗЕРО
(СЕВЕРНАЯ КАРЕЛИЯ) © 2015 г. Н. В. Родионов, Б. В. Беляцкий, А. В. Антонов, С. Г. Симакин, С. А. Сергеев
Представлено академиком РАН Л.Н. Когарко 31.12.2013 г. Поступило 22.05.2015 г.
На основании локального состава зерен бадделеита из карбонатитовой интрузии щелочно-ультраос-новного протерозойского полифазного комплекса Тикшеозеро выбраны наименее измененные при взаимодействии со щелочным расплавом и отвечающие первичной стадии кристаллизации интрузии. И-РЬ-анализ (£НШМР-П) этих зерен бадделеита позволил впервые получить единую для всего объема интрузии оценку возраста кристаллизации карбонатитов. Суммарный конкордантный возраст бадделеита на основании 40 единичных локальных И-ТЬ—РЬ-анализов 1994.8 ± 9.4 млн лет, а нижний предел возраста формирования полифазного комплекса не более 1998.4 ± 3.5 млн лет.
Б01: 10.7868/8086956521528021Х
Процессы образования полифазных интрузий различного минерального состава в верхнекоро-вых условиях всегда привлекали особое внимание петрологов и геологов широкого профиля [1—3]. Этот интерес определялся не только возможностью прямого наблюдения природной эволюции магматических расплавов и их родительских очагов, проверки модельных петро-генетических построений, но и реальной возможностью оценить скорости природных процессов и роль контаминации вмещающими в процессе магматической дифференциации расплавов [4]. Один из существенных факторов при моделировании процесса формирования полифазных магматических комплексов — время кристаллизации той или иной фазы, причем чем более точно можем мы определить это время, тем с большей вероятностью можно отождествить процесс образования с существованием единого магматического очага или совмещением в пространстве магматических производных разных источников [3, 4]. Более того, иногда только геохронологический критерий позволяет сделать выбор в пользу одной
Центр изотопных исследований Всероссийского научно-исследовательского геологического института им. А.П. Карпинского, Санкт-Петербург E-mail: nickolay_rodionov@vsegei.ru Ярославский филиал физико-технологического института Российской Академии наук
или другой петрогенетической модели формирования комплекса [1]. Современное развитие изотопно-геохимических методов анализа позволяет датировать процессы кристаллизации магматических расплавов на всем протяжении геологической истории Земли с точностью до первых миллионов лет (в зависимости от абсолютного значения, а иногда и до тысяч лет) и разрешить во времени последовательные фазы внедрения в полифазных комплексах. Тем не менее на практике это часто связано со значительными трудностями, которые обусловлены метасоматическим воздействием кристаллизующихся расплавов более поздних фаз на породы, минералы и изотопные системы ранних фаз. Особенные сложности возникают при датировании ще-лочно-ультраосновных комплексов, в которых ме-тасоматическое воздействие щелочных расплавов приводит к нарушению всех изотопных минеральных и породных геохронометров [5, 6]. Один из таких комплексов — протерозойская Тикшеозер-ская щелочно-ультраосновная интрузия с кар-бонатитами. Многочисленные попытки геохронологического датирования различными изотопными методами [5, 7—9] карбонатитовой фазы этой интрузии, с которой связаны проявления апатит-редкометального и титаномагнетитового оруденения, не позволяют ограничить возраст образования интервалом меньшим, чем 50 млн лет [10]. Для определения более точного возраста мы использовали в качестве основного минерального геохронометра бадделеит, а его геохимический состав был определяющим при выборе наиболее
подходящих зерен для локального U-Pb-анализа на ионном микрозонде.
Бадделеит (ZrO2) как минерал-геохронометр, хорошо зарекомендовавший себя при датировании не только основных, ультраосновных, но и щелочных пород, карбонатитов [11], мы успешно использовали при датировании фоскоритов и карбонатитов палеозойского комплекса Ковдор (Северная Карелия) локальным изотопным U— Th—Pb-методом на ионном масс-спектрометре высокого разрешения SHRIMP-II [12], причем для исследованных образцов была показана предпочтительность бадделеита в качестве основного геохронометра по сравнению с цирконом. Кроме того, возможность использования этого геохронометра мы показали и при предварительном изучении более древних геологических объектов [7]. Считают, что основные достоинства бадделеита по сравнению с цирконом — его преимущественно магматогенное происхождение (при очень высокой температуре кристаллизации), малая степень механической устойчивости, что определяется особенностями кристаллической структуры (моноклинный), и относительно высокие содержания U, Th при полном отсутствии нерадиогенного Pb [13]. Эти свойства бадделеита обеспечивают замкнутость его изотопной U-Pb-системы и позволяют получать при высокой точности современных геохронологических анализов конкордантные возрасты кристаллизации вмещающих бадделеит геологических тел архей-ско-протерозойского и фанерозойского возрастов.
Тикшеозерский щелочно-ультраосновной с карбонатитами полифазный массив принадлежит Карело-Кольской щелочной провинции и на современном эрозионном срезе имеет сложную форму: вытянут в субмеридиональном направлении на примерно 7 км при максимальной ширине 4-5 км и общей площади около 24 км2. Тектони-зированная подошва массива вскрыта скважинами на глубине 500 м в центре и 230-250 м на флангах, что определяет лополитообразную форму тела, которое разбито тектоническими нарушениями на три крупных блока, сложенных пи-роксенитами, оливинитами, ийолитами, терали-тами, щелочными габбро и габброноритами, а также нефелиновыми сиенитами. В строении массива выделено пять основных интрузивных фаз (от ранних к поздним): I — оливинитов (около 8), II — пироксенитов (около 11), III — фоидо-литов (около 2), IV — трахитоидных нефелиновых сиенитов (около 1), V — карбонатитов (около 2 км2). Наибольшим развитием карбонатно-силикатных пород и карбонатитов отличается центральный блок, где карбонатиты слагают штокообразное тело 5.4 х 0.6 км, приуроченное к субмеридиональной зоне разломов, с многочисленными полого залегающими апофизами. Максимальная вскры-
тая мощность штока карбонатитов 360 м при мощности апофиз 10—45 м. С вмещающими силикатными породами карбонатиты имеют резкие контакты с экзоконтактовыми ореолами развития карбонатных метасоматитов, брекчиро-ванием вмещающих пород и цементированием их карбонатным материалом. В свою очередь, и в карбонатитах встречаются ксенолиты вмещающих пород. Резко преобладают кальцитовые карбонатиты (севиты), подчиненное значение имеют доломит-анкерит-кальцитовые и существенно доломитовые карбонатиты, которые характерны для флангов карбонатитового тела и развиваются в виде полос мощностью до 5 м среди кальцито-вых карбонатитов или на контакте с магнезиальными вмещающими породами. Доминируют в карбонатитовом теле мелко-, среднезернистые серые, светло-серые полосчатые, реже массивные, иногда с пятнистой структурой карбонати-ты, связанные постепенными переходами с более крупнозернистыми розовыми, розовато-белыми лейкократовыми. Карбонатиты массива Тикше-озеро по соотношению К, На относятся к №-ти-пу, однако К20/Ыа20 высокое — 0.7, а сумма щелочей до 0.17—0.25%. Усредненный минеральный состав изученных проб карбонатитов, об. %: апатит 9, карбонаты 78, амфибол 4, слюды (биотит, флогопит) 4, рудные (магнетит, ильменит, пирротин) 3, второстепенные, акцессорные минералы — сфен, полевой шпат, кварц, пирохлор, бадделеит, циркон, монацит и другие редкометальные минералы [9, 10]. В петро-геохимическом отношениях Тикшеозерский комплекс подобен представителям щелочно-ультрамафитовой формации с кар-бонатитами (типа Ковдорского), отличаясь от них присутствием оливиновых и щелочных габбро [5].
В карбонатитах массива Тикшеозеро бадделе-ит представлен самостоятельной минеральной фазой, отдельные кристаллы которой до 400— 500 мкм и более, и в виде включений в цирконе. Часто бадделеит имеет гомогенное внутреннее строение или отчетливую зональность, особенно хорошо видную в катодной люминесценции (КЛ); при этом включения других минералов в бадделеите обычно отсутствуют, признаков обрастания или замещения цирконом (или другими цирконосиликатами) не отмечено. Включения бадделеита в цирконе приурочены к трещинам, различным дефектам и краевым частям зерен циркона и, очевидно, принадлежат к более поздней генерации, развиваясь по циркону при его распаде в процессе десилицификации пород (флюидный метасоматоз).
Мы изучили состав следовых элементов и и— РЬ-систематику бадделеита из двух проб скв. 154 из центральной части карбонатитового штока с глубины 210—220 м и из периферической на контакте с пироксенитами с глубины 26—34 м (далее
Бадделеит/С1 1000
100 -
La
Се
Рг
Ш Ей Gd
Dy
Ег
УЬ
Lu
Рис. 1. Распределение РЗЭ, Ц-РЬ-диаграмма с конкордией (на врезке) и внешний вид (КЛ и проходящий свет) зерен бадделеита из пробы 210 карбонатитов щелочно-ультраосновного массива Тикшеозеро и усредненный состав РЗЭ бадделеита из карбонатитов южно-африканского комплекса Палабора (ср. Пал.) и палеозойского Ковдорского массива (Сев. Карелия, ср. Ков.) [4, 12]. Номер кривой распределения РЗЭ соответствует номеру проанализированного зерна.
пробы 210 и 26). Локальный изотопный Ц-РЬ-анализ бадделеита проводили на ионном зонде высокого разрешения 8ИШМР II, а геохимический состав определяли на ионном зонде Сашеса 1М8-4Г, согласно методикам [12]. Местоположение локальных анализов на кристаллах бадделеи-та выбирали на основании анализа их оптических и КЛ-изображений (рис. 1). Бадделеит из периферии штока (проба 26) отличается большей геохимической гомогенностью состава, более высоким содержанием в нем ИГ (3500-5300) и Т (8901860) и более низким № (1100-2670), ТЬ (3.521.3), Ц (54-372.5 ррш) по сравнению с составом бадделеита из центральной части (проба 210). При этом внешние формы и внутреннее стро
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.