ПЕТРОЛОГИЯ, 2014, том 22, № 5, с. 482-495
УДК 550.425:550.93
КРИСТАЛЛОГЕНЕЗИС ЦИРКОНА ЩЕЛОЧНЫХ ГРАНИТОВ
И ОСОБЕННОСТИ ЕГО U-Pb ДАТИРОВАНИЯ (НА ПРИМЕРЕ ХАНГАЙСКОГО МАГМАТИЧЕСКОГО АРЕАЛА)
© 2014 г. Е. Б. Сальникова*, С. З. Яковлева*, А. Б. Котов*, Е. В. Толмачева*, Ю. В. Плоткина*, А. М. Козловский**, В. В. Ярмолюк**, А. М. Федосеенко*
*Институт геологии и геохронологии докембрия РАН наб. Макарова, 2, Санкт-Петербург, 199034, Россия; e-mail: katesalnikova@yandex.ru **Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН Старомонетный пер., 35, Москва, 109017, Россия; e-mail: amk@igem.ru Поступила в редакцию 30.04.2014 г.
На примере Хангайского зонального магматического ареала Центрально-Азиатского складчатого пояса показано, что акцессорные цирконы щелочных гранитоидов имеют близкие кристаллогене-тические характеристики, которые в целом отражают особенности эволюции родоначальных для них щелочных магм. На заключительных стадиях дифференциации таких магм происходит увеличение концентрации редких и редкоземельных элементов, воды и фтора в остаточных расплавах и водно-солевых флюидах. Их воздействие приводит к локальным преобразованиям циркона, которые, в первую очередь, проявляются в виде обогащения отдельных участков кристаллов этого минерала флюидными включениями, а также включениями сульфидов и других рудных минералов. Это вызывает "искажение" изотопного состава свинца в цирконе, и в том числе обогащение обыкновенным (примесным) свинцом, что вносит существенные погрешности и неопределенности в оценку его U-Pb возраста.
Проведенные исследования показали, что одним из наиболее эффективных подходов к подготовке обогащенных обычным свинцом акцессорных цирконов для U-Pb датирования является предварительная кислотная обработка (Макеев, 1981; Mattinson, 1994, 1997, 2005). Применение этого метода дает возможность удалить из циркона фазы, обогащенные обычным свинцом, и в большинстве случаев приводит к получению достоверных геохронологических данных. Это позволяет рассматривать метод предварительной кислотной обработки циркона как наиболее оптимальный для U-Pb геохронологических исследований гранитоидов повышенной щелочности.
Б01: 10.7868/80869590314050069
ВВЕДЕНИЕ
К Хангайскому зональному магматическому ареалу, расположенному в восточной части Центрально-Азиатского складчатого пояса, относятся один из крупнейших в мире Хангайский батолит и магматические комплексы обрамляющих его соответственно с севера и юга Северо-Мон-гольской и Гоби-Алтайской рифтовых зон (рис. 1). Хангайский батолит так же, как и другие батолиты Центрально-Азиатского складчатого пояса (Ангаро-Витимский и Хентей-Даурский), сложен главным образом гранитоидами извест-ково-щелочного ряда (Ярмолюк и др., 2013б, 2013в). Однако в последние годы в пределах Хангайского батолита и сопряженных с ним рифтовых зонах установлены массивы щелочных гранитои-дов, которые являются возрастными аналогами известково-щелочных гранитоидов основных магматических фаз батолита (Ярмолюк и др., 2013б, 2013в).
При проведении и-РЬ геохронологических исследований щелочных гранитоидов Хангай-ского зонального магматического ареала мы столкнулись с тем, что акцессорный циркон этих гранитоидов обладает целым рядом изотопно-геохимических особенностей, которые в некоторых случаях значительно затрудняют его датирование. К числу таких особенностей, в первую очередь, относятся большая доля обычного свинца в цирконе, который при этом характеризуется высокой степенью сохранности кристаллической структуры и умеренным содержанием урана, а также присутствие в цирконах унаследованных компонентов радиогенного свинца, источники которых четко не идентифицируются. В результате выполненных исследований нам удалось найти объяснение этим особенностям, и на основе полученных данных наметить наиболее оптимальный подход к и-РЬ датированию гранитоидов повышенной щелочности, который обсуждается в настоящей статье.
60° 80° 100° 120° 140° в.д.
6
7
8
9
10 11
96° 102° в.д. _
Рис. 1. Положение гранитоидов Хангайского зонального магматического ареала в структурах Центрально-Азиатского складчатого пояса.
1 — мезозойские—кайнозойские впадины; 2 — позднепалеозойские гранитоиды нормальной щелочности Хангайского батолита; 3 — позднепалеозойские щелочные граниты и рифтогенные бимодальные вулканические серии Хангайского зонального магматического ареала; 4 — позднепалеозойские рифтовые зоны (ГАРЗ — Гоби-Алтайская, СМРЗ — Севе-ро-Монгольская); 5—8 — складчатые области: 5 — средне-позднепалеозойские (герциниды), 6 — ранне-среднепалео-зойские (поздние каледониды), 7 — венд-раннепалеозойские (ранние каледониды), 8 — неопротерозойские; 9 — тектонические блоки с раннедокембрийским фундаментом; 10 — тектонические блоки с довендским складчатым фундаментом (нерасчлененным); 11 — главные тектонические границы.
Места отбора проб для геохронологических исследований: ХАН-06/23 — крупнозернистый порфировидный биотит-содержащий граносиенит Джаргалантского массива, ХАН-07/41 — эгирин-арфведсонитовый микрографический щелочной гранит Тосонценгельского массива, ХТ-4/11 — порфировидный амфиболсодержащий щелочной гранит Улан-Улинского массива, ДЗБ-1/1 — крупнозернистый амфиболсодержащий щелочной гранит Зуун-Богдинского массива.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ЩЕЛОЧНЫХ ГРАНИТОИДОВ ХАНГАЙСКОГО МАГМАТИЧЕСКОГО АРЕАЛА
Как отмечалось выше, Хангайский зональный магматический ареал включает Хангайский батолит и магматические комплексы Северо-Мон-гольской и Гоби-Алтайской рифтовых зон
(рис. 1). Хангайский батолит состоит из многочисленных массивов гранитоидов хангайского и шараусгольского комплексов, сосредоточенных на площади >120000 км2 в пределах Хангайского нагорья. Состав гранитоидов этих комплексов изменяется от тоналитов и гранодиоритов до грано-сиенитов и лейкогранитов (Ярмолюк и др., 2008, 2013а, 2013б). Кроме гранитоидов нормальной
щелочности в строении батолита участвуют небольшие массивы (Джаргалантский, Ханджарга-лантский) гранитоидов повышенной щелочности (рис. 1). Их внедрение произошло одновременно с образованием известково-щелочных магматических комплексов батолита, которые традиционно рассматриваются как производные корово-го анатексиса (Ярмолюк и др., 2013в). Щелочные граниты батолита являются возрастными и вещественными аналогами магматических пород повышенной щелочности Северо-Монгольской и Гоби-Алтайской рифтовых зон, которые формировались при участии мантийных магм.
В качестве объектов для и-РЬ геохронологических исследований щелочного гранитоидного магматизма Хангайского зонального магматического ареала были выбраны щелочные гранитоиды Джаргаланского массива Хангайского батолита, Тосонценгельского массива Северо-Монгольской, а также Улан-Улинского и Зуун-Богдинского массивов Гоби-Алтайской рифтовых зон (рис. 1).
Джаргалантский массив занимает площадь около 105 км2 и сложен средне-крупнозернистыми, иногда порфировидными биотитсодержа-щими граносиенитами и лейкогранитами. Он находится в северной периферической части Хангайского батолита (рис. 1) и прорывает гра-нитоиды Орохындабинского массива с возрастом 256 ± 1 млн лет (и-РЬ метод по циркону; Ярмолюк и др., 2013а), который относится к хангай-скому гранодиорит-гранитному комплексу и локализован в пределах Тарбагатайского тектонического блока с гетерогенным докембрийским фундаментом.
Тосонценгельский массив, сложенный субщелочными и эгирин-арфведсонитовыми щелочными гранитами, расположен в пределах СевероМонгольской рифтовой зоны (рис. 1). Площадь массива составляет около 85 км2. Он прорывает породы венд-кембрийских островодужных комплексов каледонид Идерской зоны, которые тектонически совмещены с докембрийскими кристаллическими породами Тарбагатайского тектонического блока. Щелочные граниты рассматриваемого массива совместно с трахиандезибазальтами и щелочными риолитами бимодальной вулканической серии Северо-Монгольской рифтовой зоны входят в состав единой вулканоплутонической ассоциации.
Улан-Улинский массив находится на западном фланге Гоби-Алтайской рифтовой зоны (рис. 1). В геологическом строении этого массива, занимающего площадь около 50 км2, принимают участие крупнозернистые амфиболсодержащие щелочно-полевошпатовые граниты, иногда с порфировид-ными вкрапленниками пертитового щелочного полевого шпата. Соотношения Улан-Улинского массива с породами рамы не установлены, посколь-
ку он перекрыт отложениями, которые выполняют депрессию, разделяющую докембрийский Байда-рикский тектонический блок Дзабханского тер-рейна и неопротерозойско—кембрийские острово-дужные и офиолитовые ассоциации хребтов Хан-Тайширын-Нуру и Хасагт-Хайтхан, а также кристаллические породы позднеордовикского Центрально-Монгольского метаморфического пояса (Гибшер и др., 2001; Козаков и др., 2012).
Зуун-Богдинский массив, площадь которого составляет 14 км2, расположен на восточном фланге Гоби-Алтайской рифтовой зоны (рис. 1). Он сложен однородными крупнозернистыми щелочными гранитами, главные породообразующие минералы которых представлены пертитовым щелочным полевым шпатом (65%), кварцем (30%) и зональным амфиболом (5%), щелочность которого увеличивается к краям зерен. Массив прорывает породы мезопротерозойско-кембрий-ского гранитогнейсового комплекса Зуунбогдин-ского блока и перекрывается мезозойскими вулканическими и осадочными платформенными образованиями.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Изучение морфологических особенностей акцессорного циркона осуществлялось с помощью оптического микроскопа LEICA DMLP (при увеличениях в 500—1000 раз) и сканирующего электронного микроскопа АВТ 55 в режиме вторичных электронов и катодолюминесценции. Следует отметить, что при этом проводилась типизация первичных расплавных и флюидных включений, захваченных цирконом в ходе его кристаллизации, и вторичных флюидных включений, образование которых связано с наложенными процессами (Толмачева и др., 2012).
U-Pb геохронологические исследования выполнены методом ID TIMS для микронавесок (8— 30 зерен) или навесок (до 1 мг) циркона в случаях применения предварительной кислотной обработки. Вы
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.