ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2010, том 433, № 2, с. 212-218
= ГЕОЛОГИЯ
УДК 550.93:552.3 (477)
ПАЛЕОАРХЕЙСКИЕ ТОНАЛИТЫ В ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКОЙ ОРЕХОВО-ПАВЛОГРАДСКОЙ КОЛЛИЗИОННОЙ ЗОНЕ УКРАИНСКОГО ЩИТА
© 2010 г. С Б. Лобач-Жученко, Е. В. Бибикова, В. В. Балаганский, С. А. Сергеев, Г. В. Артеменко, Н. А. Арестова, Н. П. Щербак, С. Л. Пресняков
Представлено академиком Д.В. Рундквистом 05.10.2009 г. Поступило 25.11.2009 г.
Орехово-Павлоградская зона располагается на границе Среднеприднепровской и Приазовской провинций архея Украинского щита, вытянута в меридиональном направлении и прослеживается более чем на 300 км (рис. 1). Она рассматривается как палеопротерозойская коллизионная зона, возникшая при поддвигании Среднеприднепровской провинции под Приазовскую в восток-юго-восточном направлении ([1] и др.). Ее северная часть (по данным бурения и изучения обнажений в Васильков-ском районе) представляет собой чередование субмеридионально ориентированных различных по литологии пластин [1, 2]. Ранее для ме-татоналитов и пироксенитов новопавловского комплекса центральной части зоны на ионном микрозонде SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry) SHRIMP-I были определены палеоар-хейские возрасты, равные 3.66 и 3.68 млрд. лет [3], а для тоналитов Васильковского района методом TIMS (Thermal Ionization Mass Spectrom-etry) был получен мезоархейский возраст 3.4 млрд. лет [4].
Детальные исследования с элементами картирования пород Васильковского района, обнаженных вдоль р. Волчья (рис. 1), показали, что они разделяются на два комплекса: комплекс пород фундамента, состоящий из тоналитов и прорыва-
Институт геологии и геохронологии докембрия
Российской Академии наук, Санкт-Петербург
Институт геохимии и аналитической химии
им. В.И. Вернадского
Российской Академии наук, Москва
Геологический институт Кольского научного центра
Российской Академии наук, Апатиты Мурманской обл.
Всероссийский научно-исследовательский геологический
институт им. А.П. Карпинского,
Санкт-Петербург
Институт геохимии, минералогии и рудных формаций Национальной академии наук Украины, Киев
ющих их даек мафитов, и комплекс осадочных пород с преобладанием кварцитов. Породы испытали структурно-метаморфическую переработку в течение трех главных периодов деформаций Периоды Б1 (архей) наблюдались только в тоналитах и выразились в рассланцева-нии этих пород в высокотемпературных условиях амфиболитовой или гранулитовой фации. Периоды Б2 (архей—палеопротерозой) протекали в условиях амфиболитовой и гранулитовой фаций и привели к формированию сжатых до изоклинальных складок, в которые смяты рассланцован-ные тоналиты и мафитовые дайки. Эти складки в настоящее время имеют крутые осевые поверхности, параллельно которым располагаются мигма-титовая лейкосома и зоны рассланцевания. Шарниры складок и параллельная им линейность, а также длинные оси линз тоналитов под пологими углами погружаются к юго-востоку 110°—135°. Периоды Б3 (палеопротерозой) проявились повсеместно — в тоналитах фундамента и в метаоса-дочном комплексе. Максимальной интенсивности эти деформации достигали в зоне контакта пород фундамента с метаосадочным комплексом, в которой интенсивная милонитизация (вплоть до появления ультрамилонитов) происходила в условиях гранулитовой фации. Особенностью ультрамилонитов является наличие в них лейкосомы с высоким содержанием граната. В зонах рассланцевания развиты биотит-гранатовые гнейсы, являющиеся продуктом переработки тоналитов, на что указывают геологические наблюдения, содержания в них главных и редких элементов и Мё-модельные возрасты, идентичные таковым в тоналитах [5]. Степень рассланцевания метатоналитов заметно уменьшается при удалении от контакта, что и позволило наблюдать в них более ранние структурные формы и элементы. Наиболее важными в кинематическим плане являются надвиги и взбросы к северо-востоку, отражающие сжатие по линии северо-восток—юго-запад. Параллельно зонам рассланцевания, связанным со взбросами
86" 74 \ 20-30
30-50
Бердянск
Рис. 1. Схематическая геологическая карта участка "Придорожный карьер" (Васильковский район). 1 — метакварци-ты; 2 — породы железисто-кремнистой формации; 3, 4 — базиты: 3 — первой группы (смятые в складки дайки вне масштаба), 4 — второй группы; 5 — высокотемпературные ультрамилониты по тоналитам; 6 — биотит-гранатовые гнейсы по тоналитам; 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. Врезка: положение Васильковского района в структуре восточной части Украинского щита (СПП — Среднепри-днепровская провинция, ОПЗ — Орехово-Павлоградская зона, ПАП — Приазовская провинция).
Таблица 1. U—Th—Pb-SHRIMP-II данные для цирконов из тоналитов и гнейсов Васильковского районаа Орехо-во-Павлоградской зоны
Точки анализа
206Pbc, U Th 232Th 206Pb* Возраст, млн. лет
% ppm 238U ppm 206Pb/238u 20^Pb/206Pb
D, %
207
Pb*
235.
(±%)
U
206
Pb*
238
(±%)
U
Rho
1.1 1.00 235 139 0.61 129 3149 ± 45 3409 ± 11 8 25.04 ± 1.9 0.63 ± 1.8 0.933
2.1 0.19 381 18 0.05 160 2566 ± 37 2864.8 ± 9.8 12 13.81 ± 1.8 0.489 ± 1.7 0.945
3.1 0.02 584 128 0.23 353 3430 ± 46 3394 ± 11 —1 27.66 ± 1.9 0.702 ± 1.7 0.922
4.1 0.01 485 340 0.73 268 3201 ± 44 3413 ± 15 7 25.64 ± 2 0.643 ± 1.7 0.874
5.1 1.00 272 68 0.26 139 2982 ± 43 3288 ± 27 10 21.65 ± 2.5 0.588 ± 1.8 0.726
6.1 — 1413 179 0.13 451 2038 ± 30 2105.8 ± 8 3 6.69 ± 1.8 0.3718 ± 1.7 0.966
1.2 0.04 2470 521 0.22 1000 2497 ± 35 3253 ± 12 30 17.03 ± 1.9 0.473 ± 1.7 0.910
7.1 0.01 247 112 0.47 141 3284 ± 46 3501 ± 13 7 28.03 ± 2 0.664 ± 1.8 0.910
8.1 0.08 370 220 0.61 240 3623 ± 51 3406 ± 7.6 —6 29.93 ± 1.9 0.754 ± 1.8 0.967
9.1 — 94 29 0.32 31.6 2127 ± 36 2148 ± 25 1 7.21 ± 2.5 0.3908 ± 2 0.813
11.1 0.07 188 113 0.62 108 3303 ± 56 3408 ± 16 3 26.59 ± 2.4 0.669 ± 2.2 0.901
12.1 3.17 287 140 0.50 145 2879 ± 50 3493 ± 26 21 23.64 ± 2.7 0.563 ± 2.1 0.784
13.1 5.65 1499 774 0.53 124 558 ± 11 2635 ± 31 372 2.218 ± 2.8 0.0904 ± 2.1 0.753
14.1 0.08 195 100 0.53 121 3497 ± 58 3493 ± 10 0 30.24 ± 2.2 0.72 ± 2.1 0.956
15.1 0.01 225 159 0.73 141 3534 ± 58 3499.4 ± 9.1 —1 30.77 ± 2.2 0.73 ± 2.1 0.964
16.1 0.01 566 282 0.51 324 3291 ± 54 3393.8 ± 6.5 3 26.23 ± 2.1 0.666 ± 2.1 0.981
17.1 0.08 277 160 0.60 171 3483 ± 57 3506 ± 10 1 30.33 ± 2.2 0.717 ± 2.1 0.954
Б иотит-гран атовый гнейс 156-99
1.1 0.09 96 44 0.47 58.6 3446 ± 58 3507 ± 13 2 29.94 ± 2.3 0.707 ± 2.2 0.931
1.2 0.04 409 56 0.14 238 3330 ± 55 3425.7 ± 6.5 3 27.19 ± 2.2 0.676 ± 2.1 0.981
1.3 — 69 1 0.01 33.2 2873 ± 53 2860 ± 17 0 15.81 ± 2.5 0.562 ± 2.3 0.913
2.1 0.03 476 86 0.19 274 3307 ± 53 3365.7 ± 6.3 2 25.92 ± 2.1 0.67 ± 2.1 0.981
3.1 0.04 288 235 0.84 165 3303 ± 54 3416.1 ± 7.3 3 26.73 ± 2.1 0.669 ± 2.1 0.976
4.1 0.08 90 68 0.78 59.3 3667 ± 65 3631 ± 32 —1 35.2 ± 3.1 0.766 ± 2.3 0.748
4.2 0.05 268 126 0.49 168 3531 ± 57 3508.2 ± 7.4 —1 30.92 ± 2.2 0.729 ± 2.1 0.975
5.1 — 352 419 1.23 216 3481 ± 72 3497.9 ± 6.8 0 30.15 ± 2.7 0.716 ± 2.7 0.987
5.2 0.10 104 1 0.01 50.8 2887 ± 52 2863 ± 15 —1 15.94 ± 2.4 0.565 ± 2.2 0.927
6.1 0.02 681 98 0.15 354 3052 ± 50 3244.1 ± 8.9 6 21.67 ± 2.1 0.606 ± 2.1 0.964
7.1 0.05 210 58 0.28 123 3341 ± 47 3292.9 ± 9.7 —1 25.07 ± 1.9 0.679 ± 1.8 0.946
8.1 0.03 260 76 0.30 150 3317 ± 46 3393.3 ± 8.7 2 26.48 ± 1.9 0.673 ± 1.8 0.954
9.1 0.21 221 64 0.30 112 2986 ± 43 3395 ± 15 14 23.22 ± 2 0.589 ± 1.8 0.879
10.1 0.32 201 3 0.02 77 2371 ± 39 2077 ± 22 — 12 7.87 ± 2.3 0.4445 ± 2 0.838
Примечание. Ошибки 1а; Pbc and Pb* соответствуют обычному и радиогенному свинцу. D — степень дискордантности; Rho —
коэффициент корреляции. Поправка введена на измеренное количество 204Pb.
206Pb/238U
207рЬ/235и
Рис. 2. Диаграммы с конкордией для цирконов из тоналита (99-163) и биотит-гранатового гнейса по тоналиту (99-156). Датировка 3402 ± 7 млн. лет является возрастом верхнего пересечения дискордии с конкордией при нижнем пересечении 0 ± 0 млн. лет; остальные значения отвечают конкордному возрасту, для расчета которого брались только кон-кордантные возрастные значения; все датировки рассчитаны по компьютерной программе, описанной в [8]; погрешности отвечают 2а и определены с учетом погрешности констант.
и надвигами периода D3, в тоналитах развита мик-роклинсодержащая лейкосома. Палеопротеро-зойский возраст структурно-метаморфической переработки периода D3 определяется Sm—Nd-изохроной, полученной по породообразующим минералам биотит-гранатовых гнейсов по тона-литам (2004 ± 18 млн. лет [5]). Практически идентичный возраст (2015 млн. лет) получен U—Pb-методом по монациту для гранатовых кварцитов этого же участка [6].
Для новых возрастных исследований выделены цирконы из двух проб: тоналита 99-163 и биотит-гранатового гнейса 99-156, для которого ранее была получена отмеченная выше Sm— Nd-минеральная изохрона (2004 млн. лет). Локальное U-Pb-датирование цирконов проведено на ионном микрозонде SIMS SHRIMP-II в
Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ. Измерение и—РЬ-отношений проведено по методике, описанной в [7]. Аналитические данные приведены в табл. 1, а положение фигуративных точек на диаграммах с конкордией показано на рис. 2.
Цирконы как из тоналита, так и из биотит-гранатового гнейса по тоналиту характеризуются сходным строением: имеют ядра с магматической зональностью и однородные метаморфические каймы (рис. 3). Большая часть зерен имеет овальную форму и размеры от 150 х 100 до 100 х 50 мкм. Возраст ядер с магматической зональностью в цирконах из тоналита и биотит-гранатового гнейса конкордантен и равен 3500 ± 13 и 3503 ± 12 млн. лет соответственно. Эти цирконы имеют типичные для тоналитов ТИ/И-отношения, варьирую-
Рис. 3. Форма и строение цирконов в катодолюминесценции. А — цирконы пр. 99-163 (тоналит), Б — цирконы пр. 99156 (биотит-гранатовый гнейс).
(А)
у >4
0 163.1.2
¿¿у
163.1.1
50 мкм
I_I
N
50 мкм
I_I
ИЯ163.1
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.