ГЕОХИМИЯ, 2015, № 6, с. 568-576
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
НОВЫЕ ДАННЫЕ О ГЕОХИМИИ ЦИРКОНА И ВОЗРАСТЕ (U-Pb, SHRIMP II) ЯСТРЕБЕЦКОГО Zr-REE-Y МЕСТОРОЖДЕНИЯ
(УКРАИНСКИЙ ЩИТ)
© 2015 г. Е. В. Левашова*, С. Г. Скублов*, **, Ю. Б. Марин**, С.-Х. Ли***, Д. А. Петров**, С. Г. Кривдик****, Т. Н. Лупашко****, Е. А. Ильченко****, Н. В. Тюленева*****, В. И. Алексеев**
*Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2 e-mail: skublov@yandex.ru **Национальный минерально-сырьевой университет "Горный"
199106, Санкт-Петербург, 21 линия, 2 ***Институт геологии и геофизики Китайской академии наук 100029, Китай, Пекин, Бейтученг Вест Роуд, 19 ****Институт геохимии, минералогии ирудообразования им. Н.П. Семененко НАНУ 03680, Украина, Киев, просп. академ. Палладина, 34 *****Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова 65058, Украина, Одесса, Шампанский пер., 2 Поступила в редакцию 10.06.2014 г. Принята к печати 03.09.2014 г.
Ключевые слова: циркон, Zr-REE-Y руды, сиениты, Ястребецкоеместорождение, Украинский щит.
Б01: 10.7868/80016752515060060
Украинский щит (УЩ) — уникальная провинция протерозойского щелочного магматизма (Кривдик, 2002). Особенностью щелочных пород этого региона является наличие в их составе безнефелиновых щелочных сиенитов, с которыми связаны богатые руды циркония, редких земель и иттрия. Большими запасами таких руд обладает Ястребецкое месторождение, расположенное в северо-западной части УЩ (Кривдик, 2002). В Ястребецком массиве, представляющем собой дифференцированную расслоенную интрузию, выделяются эндоконтактовые сиениты, сиениты верхней расслоенной группы, сиениты главной расслоенной серии (ГРС), а также кварцевые сиениты и граносиениты т.н. центрального "ядра", считающиеся последними дифференциатами сиенитовой магмы (Кривдик, 2002; Кривдик и Ткачук, 1990). Сиениты массива, за исключением закалочных эн-доконтактовых фаций, — исключительно щелочно-полевошпатовые разности с высокой (90% и более) железистостью темноцветных минералов (Крив-дик, 2002). Основными рудоносными являются ритмично расслоенные породы ГРС — чередующи-
еся лейкократовые и меланократовые сиениты разной зернистости вплоть до пегматоидных (Кривдик и Ткачук, 1990). Лейкократовые сиениты значительно преобладают над меланократовыми (Нечаев и др., 1986). Рудными минералами редкометальных сиенитов Ястребецкого массива являются циркон и, в подчиненном количестве, бритолит, алланит, бастнезит, паризит, фергусонит. В отличие от аналогичного по минеральному составу Азовского месторождения с богатыми Zr, REE и Y рудами (Шеремет и др., 2012), в Ястребецком месторождении богатыми являются только циркониевые руды.
Сиениты Ястребецкого массива рассматриваются как продукты кристаллизационной дифференциации трахитовой магмы (производной от базальтовой), а послойные залежи циркониевых и редкоземельных руд как кумулятивные образования (Кривдик, 2002). Возраст циркона из сиенитов Ястребецкого месторождения первоначально был определен по 207Pb/206Pb отношению методом термоионной эмиссии как 1720 ± 40 млн лет (Кривдик и Ткачук, 1990; Нечаев и др., 1986); позднее
он был уточнен локальным методом LA-ICP-MC как 1772 ± 6 млн лет по 8 точкам (данные Е. Белоусовой, университет Маккуори, Австралия; опубликованы в работе Шеремета и др., 2012).
В статье приведены данные по U-Pb возрасту, распределению редких и редкоземельных элементов и изотопному составу кислорода в цирконе из главных типов рудоносных сиенитов Ястре-бецкого месторождения (скважина 23с): лейко-кратового биотитового ГРС (интервал 183—185 м; обр. 19, 25, табл. 1), меланократового амфиболо-вого ГРС (интервал 1277—1278 м; обр. 23) и рибе-кит-эгиринового кварцевого центрального "ядра" массива (интервал 299—300 м; обр. 20, 20d). Характерной особенностью всех изученных зерен является их крупный размер (от 200—300 мкм до первых мм) и присутствие микровключений минералов REE (паризит, бастнезит, ал-ланит), приуроченных в основном к краевой зоне циркона, обогащенной примесными элементами.
Локальное U-Pb датирование циркона выполнено на ионном микрозонде SHRIMP-II (ЦИИ ВСЕГЕИ). Содержание REE и редких элементов в цирконе определено на ионном микрозонде Cameca IMS-4f (ЯФ ФТИАН, аналитики С.Г. Симакин, Е.В. Потапов) по стандартной методике. Изотопный состав кислорода в цирконе исследован в тех же точках после переполировки препарата на ионном микрозонде Cameca IMS-1280-HR (Институт геологии и геофизики Китайской академии наук) по методике, приведенной в (Gao et al., 2014). Особенности внутреннего строения и состава циркона по главным элементам, контроль наличия включений минеральных фаз и их состав изучен в режиме композиционного контраста (BSE) на растровом электронном микроскопе JEOL JSM-6510LA c ЭД-спектрометром JED-2200 (ИГГД РАН, аналитик О.Л. Галанкина). Температура кристаллизации циркона рассчитана с помощью титанового термометра (Watson et al., 2006). При построении спектров распределения REE состав циркона нормирован к составу хондрита С1 (McDonough and Sun, 1995). Томографическое исследование циркона проведено на рентгеновском микротомографе SkyScan1272 в лаборатории Горного университета (аналитик А.Л. Жер-лыгин). Для изученного зерна было получено около 2000 виртуальных сечений, на основе которых в программе DataViewer были построены трехмерные модели с пространственным разрешением 2.5 мкм.
Циркон из меланократового амфиболового сиенита ГРС представлен удлиненными призматическими кристаллами с неровными границами,
относительно однородным внутренним строением, светло-серого оттенка в BSE (обр. 23, рис. 1а). В центральной части исследованного зерна присутствуют тонкие (мощностью до 100 мкм), темные в BSE зоны (возможно, вторичных изменений), отличающиеся по составу повышенным содержанием Fe и Ca. Распределение REE в неизмененной части зерна (точки 22.1 и 23.1, табл. 1) характеризуется дифференцированным спектром распределения от легких к тяжелым REE с переменным содержанием LREE (рис. 2а). Четко выражена отрицательная Eu-аномалия (Eu/Eu* = 0.03—0.04), Се-аномалия положительная. Содержание HREE в этой группе циркона находится в интервале 3000—4000 ppm, содержание Y достигает 6800 ppm (табл. 1). Содержание неформульных элементов (Ti, Ca, Sr) невелико, за исключением Nb (120 ppm). Температура образования циркона по Ti-термометру составляет 700—750°С (табл. 1), что соответствует условиям формирования ранних фаз массива. Содержание Th и U находится на достаточно высоком уровне (от 940 до 1900 ppm), при этом Th/U отношение составляет 0.68—0.99 (табл. 1), что характерно для магматического циркона. Установлено крайне низкое содержание P (48—55 ppm), обычное для неизмененного циркона из щелочных пород Ловозерского, Хибинского и Ковдор-ского массива (по данным авторов). Был проанализирован состав каймы (точка 23.2) мощностью около 100 мкм, более темной в BSE, по сравнению с центральной частью (рис. 1а). Кайма обеднена всеми REE с сохранением дифференцированного характера спектра REE c четко выраженными Eu-и Се-аномалиями (рис. 2а), а также редкими элементами — Y (менее 1000 ppm), Nb (около 30 ppm), Th и U с уменьшением Th/U отношения до 0.3. Содержание Hf в кайме повышается до 9350 ppm (табл. 1). Подобное поведение редких элементов в кайме циркона характерно для поздне- и постмагматических процессов и связано с повышением кислотности среды минералообра-зования.
Циркон из лейкократовых биотитовых сиенитов отличается разнообразием морфологии и внутреннего строения (рис. 1б, в). Как правило, зерна имеют неровные границы, в них присутствуют темные в BSE вытянутые параллельно границам темные зоны изменения, обогащенные Fe и Ca. Распределение REE в центральных неизмененных частях этих зерен (точки 16.1, 19.1, 25.1 и 25.2, табл. 1) отличается дифференцированным типом спектра с отрицательной Eu-аномалией. По сравнению с меланократовым амфиболовым сиенитом, в цирконе из лейкократового биотито-вого сиенита наблюдается тенденция повыше-
Рис. 1. Изображение зерен циркона из Ястребецкого месторождения в обратно-отраженных электронах (BSE) из обр. 23 (а), 25 (б), 19 (в), 20 (г, д — увеличенный фрагмент рис. 1г). Диаметр кратера ионного микрозонда примерно 20 мкм. Номера точек анализа соответствуют табл. 1, 2.
ния содержания неформульных для циркона элементов — Са, Т^ Sr, Nb. Содержание У и HR.EE также увеличивается, но менее контрастно (табл. 1).
Резко выделяется по внутреннему строению дипирамидально-призматический кристалл циркона из образца 19 (рис. 1в), в котором наблюдаются центральная часть (ядро?) и равномерная кайма мощностью 100—150 мкм. Кайма представляет собой сильно измененный пористый, темно-серый в BSE, почковидный агрегат, типичный для гидротермально-метасоматического циркона ^еь 81ег е! а1., 2007). Микроскопические включения торита заполняют поры, достигающие 5 мкм. Центральная, сильно трещиноватая часть циркона (до половины объема ядра) также значительно преобразована. Измененный циркон темно-серого цвета в BSE значительно отличается от светло-серых неизмененных реликтов резко повышенным содержанием всего спектра редкоземельных и редких элементов, за исключением Li (табл. 1). По-
казательно, что содержание Y увеличивается от 7200 до 17900 ppm, Nb - до 1000 ppm, Ca - от 500 до 7600 ppm. Форма спектра REE становится нетипичной для циркона: отрицательный наклон в области LREE, исчезновение Се-аномалии и появление так называемого профиля "крыльев птицы" (рис. 2б), характерного для минералов из зон интенсивной флюидной переработки (Скублов, 2005). При этом происходит увеличение общего количества REE до 18 700 ppm с примерно равным соотношением легких и тяжелых REE.
В этой же группе присутствует относительно однородное зерно циркона (обр. 16), в котором темная зона преобразования мощностью около 50 мкм оконтуривает вершину кристалла. В ней установлено аномально высокое содержание REE (до 30000— 40000), Y (81500 ppm, табл. 1), Са (свыше 5000 ppm), Nb (до 8700 ppm), а также повышенное содержание — Ti, Sr, Ba, P. Содержание Th и U повышается не так значительн
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.