УДК 550.93;552.231
КРИСТАЛЛОГЕНЕЗИС И ВОЗРАСТ ЦИРКОНА ИЗ ЩЕЛОЧНЫХ И ОСНОВНЫХ ПОРОД ЕЛЕТЬОЗЕРСКОГО МАГМАТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА, СЕВЕРНАЯ КАРЕЛИЯ
© 2015 г. Е. В. Шарков*, Б. В. Беляцкий**, М. М. Богина*, А. В. Чистяков*, В. В. Щипцов***, А. В. Антонов**, Е. Н. Лепехина**
*Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН Старомонетный пер., 35, Москва, 119017, Россия; e-mail: sharkov@igem.ru **Всероссийский геологический институт им. А.П. Карпинского, Центр изотопных исследований Средний просп., 74, Санкт-Петербург, 199106, Россия; e-mail: bbelyatsky@mail.ru
***Институт геологии Карельского научного центра РАН ул. Пушкинская, 11, Петрозаводск, 185910, Россия; e-mail: shchipts@krc.karelia.ru Поступила в редакцию 28.05.2014 г.
Получена после доработки 21.10.2014 г.
Был изучен циркон из титаноносного среднепалеопротерозойского Елетьозерского расслоенного интрузивного комплекса ультраосновных-основных-щелочных пород и карбонатитов, а также Sm-Nd система породообразующих минералов образца феррогаббро из этого комплекса. Циркон, выделенный из образцов сиенитов и феррогабброидов, имеет сходное строение и претерпел два главных независимых эпизода вторичного преобразования. В процессе первого из них магматический циркон с осцилляторной зональностью частично или полностью замещался пористым цирконом со сложной нерегулярной внутренней структурой, а во время второго — зерна как первичного, так и пористого циркона обрастали каймой гомогенного в катодной люминисценции циркона. Для исходного магматического циркона характерно распределение РЗЭ с повышенным содержанием тяжелых и пониженным легких лантаноидов, а также Се-максимум. Пористый же циркон характеризуется повышенным содержаниями легких РЗЭ, Са, Ti и часто — Th. Обе разновидности циркона в основном обеднены U. Распределение РЗЭ для гомогенного циркона оболочек подобно таковому в магматическом цирконе, но отличается заметно более низким уровнем концентрации РЗЭ, особенно тяжелых и средних. Пористый циркон содержит микровключения торита, барита, иттриалита, а также других редкометалльных и редкоземельных минералов (кальциосамарскита, пирохлора и гат-четолита), свидетельствующих о том, что зерна циркона подверглись переработке флюидами, содержащими не только F и Th, но и Y, U, Nb, Ta, Ba, Fe, Ti и Са. По-видимому, эти компоненты высвобождались в процессе метаморфизма при замещении магматических минералов метаморфическими парагенезисами с весьма ограниченной изоморфной емкостью. U-Pb геохронологические исследования циркона (SHRIMP-II) показали, что его возраст варьирует в широких пределах и коррелирует с особенностями внутренней структуры зерен, что объясняется характером наложенных процессов. Однако во многих случаях эти оценки возраста имеют более низкие значения, особенно для участков зерен вдоль границы с пористой разновидностью или при "проникновении" в них материала оболочек. По-видимому, наиболее близки времени формирования интрузива самые древние оценки возраста, т.е. 2086 ± 53 и 2086 ± 30 млн лет для сиенитов и 2070 ± 24 млн лет — для феррогабброидов. По геологическим данным, сиениты прорывают габброиды, поэтому как оценка возраста формирования интрузива в целом более предпочтителен возраст, полученный для сиенитов, т.е. 2086 ± 30 млн лет. Оценки возраста пористого циркона также варьирует в широких пределах, что объясняется присутствием реликтов (доменов) вещества циркона первичных зерен в пористой матрице. Мы полагаем, что наиболее близки возрасту кристаллизации пористого циркона минимальные из полученных датировок, т.е. этот циркон образовался 1.9—1.8 млрд лет назад. Это время проявления свекофеннских тектоно-метаморфических процессов, в которые, по-видимому, были вовлечены и породы Елетьозерского комплекса, что привело к метаморфизму всех пород комплекса в условиях эпидот-амфиболитовой фации и сопровождалось образованием пористого циркона. Формирование светлых (в катодной люминисценции) оболочек зерен, по-видимому, происходило еще позже, в результате взаимодействия циркона с внутрикоровым флюидом, и уже было связано с событиями в мезо- и неопротерозое, или даже в каледонское время. Возраст феррогабброидов, определенный Sm-Nd изохронным методом (1988 ± 63 млн лет), в пределах погрешности сопоставим с результатами U-Pb датирования пористого циркона, подтверждая тот факт, что магматические породы испытали существенные вторичные преобразования в ходе свекофеннской орогении. Средне-палеопротерозойский Елетьозерский комплекс является древнейшим проявлением титаноносного умеренно-щелочного магматизма на Карельском кратоне.
DOI: 10.7868/S0869590315030061
ВВЕДЕНИЕ
Как было показано (Богатиков и др., 2010), в середине палеопротерозоя на смену высоко-Mg мантийным расплавам раннего докембрия (архей и ранний палеопротерозой) пришли геохимиче-ски-обогащенные Fe-Ti мантийные расплавы, нередко повышенной щелочности, аналогичные внутриплитным магмам фанерозоя. Как именно происходил этот переход можно проследить, изучая наиболее ранние проявления такого магматизма, одним из которых является среднепа-леопротерозойская крупная изверженная провинция в восточной части Фенноскандинавского щита, формировавшаяся примерно с 2.35 по 1.9 млрд лет назад (Шарков, Богина, 2006). По региональной хроностратиграфической шкале это соответствует ятулию (2.3—2.06 млрд лет) и люди-ковию (2.06—1.96 млрд лет) (Martin et al., 2013).
Ятулийско-Людиковийская крупная изверженная провинция, как большинство таковых фанерозоя, была образована базальтовыми плато и роями даек, а также большими мафит-ультра-мафитовыми интрузивами, представлявшими собой промежуточные очаги магматических систем. К числу таких интрузивов относятся два крупных (площадью около 100 км2) расслоенных титано-носных комплекса — Елетьозерский с небольшим Тикшеозерским сателлитом в Северной Карелии и Гремяха-Вырмесский на Кольском полуострове (рис. 1). Судя по имеющимся петрологическим и геохимическим данным, они образовались за счет однотипных умеренно-щелочных Fe-Ti-базаль-товых расплавов (Шарков, 2006; Чистяков, 2011).
Формирование этих интрузивов происходило в период завершения рифтогенного этапа развития региона и предшествовало главному геотектоническому событию в палеопротерозое на Фен-носкандинавском щите — образованию Свеко-феннского орогена в его центральной части и на его северо-восточной периферии — Лапландско-Кольского коллизионного орогена, захватывавшего восточную часть Карельского кратона. Таким образом, определение возраста этих комплексов представляется весьма важной задачей, так как позволяет уточнить возраст наиболее раннего проявления щелочно-базальтового магматизма на территории Карелии.
Несмотря на схожесть составов Елетьозерско-го и Гремяха-Вырмесского комплексов, а именно: присутствию карбонатитов и ультрамафит-мафи-товых разновидностей, они имеют ряд существенных отличий. Так, комплекс Гремяха-Выр-мес демонстрирует наиболее широкие вариации состава от ультрамафит-мафитовой серии до ще-лочно-гранитоидной и фоидолитовой (Арзамасцев и др., 2006). При этом формирование грани-тоидной серии предполагается в результате взаи-
модействия мантийных расплавов с архейской корой.
Имеющиеся для этого массива геохронологические данные обнаруживают значительный разброс. Так, U-Pb возраст единичных зерен циркона и титанита мафитовой серии равен 1973 ± 5 млн лет (Вур-сий и др., 2000). Вместе с тем возрастные оценки наиболее молодых пород массива (прожилков карбонатитов) колеблются от 1945 ± 4 (циркон, U-Pb) до 2034 ± 46 млн лет (Sm-Nd изохрона) (Саватенков и др., 1999), а возраст сиенитов оценивается в 1872 ± 8 млн лет (циркон, U-Pb, Bea et al., 2001). Для циркона из щелочных гранитои-дов и нефелиновых сиенитов возраст составил 1884 ± 5 и 1884 ± 7 млн лет (Арзамасцев и др., 2006). Близкая оценка возраста 1887 ± 58 млн лет была получена Sm-Nd методом по валовым пробам карбонатитов, эгиринитов и альбититов (Со-рохтина и др., 2012).
Состав пород Елетьозерского и Тикшеозер-ского интрузивов близок, но соотношения пород резко отличаются. Основной объем Елетьозер-ского массива представлен феррогабброидами, а его центральная часть сложена щелочными и нефелиновыми сиенитами миаскитового типа с их жильными и дайковыми производными; карбо-натиты формируют отдельные мелкие тела (Щипцов и др., 2008). В Тикшеозерском интрузиве преобладают пироксениты, а его ядро образовано карбонатитами (Щипцов и др., 2007; Corfu etal., 2011). Щелочные гранитоиды, связанные пространственно или генетически с этими интрузивами, отсутствуют.
Карбонатиты Тикшеозерского интрузива, согласно U-Pb датированию единичных зерен (ID-TIMS) циркона и бадделеита, имеют возраст 1999 ± 5 млн лет (Corfu et al., 2011). С этим хорошо согласуются результаты локального U-Pb датирования бадделеита (SHRIMP-II, 1999 ± 12 млн лет, (Родионов и др., 2014)). В то же время возраст ма-фит-ультрамафитов остается неизвестным.
Имеющиеся изотопно-геохронологические данные по Елетьозерскому интрузиву были получены еще в 1960-х годах (Богачев и др., 1963; Ку-харенко и др., 1969); это были, главным образом, данные K-Ar анализа, точность которого не сопоставима с современными требованиями геохронологии. Разброс калий-аргоновых возрастов, полученных при анализе состава слюд: биотита и мусковита, находился в интервале от 1900 до 1600 млн лет (оливиновое габбро, габбро-диориты, пегматоидное габбро — 1910 ± 100 млн лет, рудные габбро-перидотиты 1820 ± 90 млн лет, нефелиновые сиениты — 1800 ± 90 млн лет, эссекситы и ор-токлазовые плагиоклазиты — 1705 ± 85 млн лет, щелочные пегматиты — 1830—1670 млн лет). Неменьшие вариации возраста показала и уран-свинцовая система. Так, возраст, определенный
31°55' в.д. _I_
32°00' _I_
32°05' _I_
66°05'-
66°00Ч
с.ш.
оз. Елеть озеро
\
Нятовара V , 706 ...
^'\т
и
V-*
а
б:"
и- + + + + + + + -
>Г
> /-70^704\ . . Суривара:
офг/
/ ■ .: 702.-v.--IN-'.
1Ш1/ ¡'ЯМ:::;
ььщ
"я
-+++ ■+++ -++
и
оз. Верхнее Черное
V/ 41 "/А
Рис. 1. Положение точек опробования на схеме геологического строения Елетьозерского ком
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.