научная статья по теме РАДИОАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В КОЛЛИЗИОННЫХ И ВНУТРИПЛИТНЫХ НАТРИЙ-КАЛИЕВЫХ ГРАНИТОИДАХ: УРОВНИ НАКОПЛЕНИЯ, ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ МЕТАЛЛОГЕНИИ Геология

Текст научной статьи на тему «РАДИОАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В КОЛЛИЗИОННЫХ И ВНУТРИПЛИТНЫХ НАТРИЙ-КАЛИЕВЫХ ГРАНИТОИДАХ: УРОВНИ НАКОПЛЕНИЯ, ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ МЕТАЛЛОГЕНИИ»

РАДИОАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В КОЛЛИЗИОННЫХ И ВНУТРИПЛИТНЫХ НАТРИЙ-КАЛИЕВЫХ ГРАНИТОИДАХ: УРОВНИ НАКОПЛЕНИЯ, ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ МЕТАЛЛОГЕНИИ

© 2014 г. А. Д. Ножкин*, Л. П. Рихванов**

*Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН 630090 Новосибирск, просп. Коптюга, 3 e-mail: nozhkin@igm.nsc.ru **Томский политехнический университет 634034 Томск, просп. Ленина, 30 Поступила в редакцию 27.12.2011 г.

Принята к печати 15.01.2013 г.

Приведены новые данные по содержанию радиоактивных элементов в докембрийских натрий-калиевых гранитоидах юго-западной окраины Сибирского кратона, Алданского, Украинского щитов и Курско-Воронежского массива. В сравнительном плане выполнено обобщение аналитических материалов по другим регионам. Установлено, что в раннем докембрии проявлены две глобальные эпохи Na-K гранитоидного магматизма (в млрд лет), несущие повышенные концентрации радиоактивных элементов (РАЭ) — U, Th и К: неоархейская (2.8—2.6) и позднепалеопротерозойская (1.9—1.75). На Австралийском, Южно-Африканском и Канадском щитах наряду с отмеченными эпохами установлена мезоархейская (3.1—2.8 млрд лет) эпоха Na-K гранитообразования. Развитием этих эпох гранитизации в значительной мере обусловлены высокая зрелость — геохимическая дифференцирован-ность древнейших блоков континентальной коры и их геохимическая и металлогеническая специализация на редкие и РАЭ. В пределах южной окраины Сибирского кратона наиболее интенсивно проявлена позднепалеопротерозойская эпоха гранитизации. Протяженный Южно-Сибирский пояс коллизионных и внутриплитных Na-K гранитоидов характеризуется весьма интенсивным привносом РАЭ и других редких элементов в верхнюю оболочку коры. Для юго-западной части кратона (Енисейский кряж) характерно многократное поздненеопротерозойское Na-K гранитооб-разование. Здесь широко представлены коллизионные и внутриплитные Na-K граниты, отличающиеся повышенной ториеносностью и отношением [Th]/[U]. Более высокие концентрации РАЭ характерны для внутриплитных палео- и неопротерозойских гранитоидов. Ураном наиболее обогащены постколлизионные и внутриплитные Na-K граниты и субщелочные лейкограниты. Урановорудные концентрации создавались на рифтогенных этапах развития этих блоков земной коры при наложении внутриплитного субщелочного кислого магматизма и сопровождающего гидротермального метаморфизма на гранитизированные кристаллические массивы, включающие специализированные на уран осадочные и вулканические комплексы. Отмечены районы, имеющие, с точки зрения авторов, наиболее благоприятные геолого-геохимические предпосылки для формирования уранового орудене-ния в структурах южной окраины Сибирского кратона и его ближайшего складчатого обрамления.

Ключевые слова: Уран, торий, калий, Ыа-Кграниты, докембрийские эпохи, уровни накопления, южная окраина Сибирского кратона.

Б01: 10.7868/80016752514090088

ВВЕДЕНИЕ

Химический состав земной коры сформировался в процессе эволюции мантии и внешних оболочек Земли — гидросферы и атмосферы. Дифференциация земного вещества сопровождалась фракционированием и концентрированием редких и радиоактивных элементов. В результате эволюции континентальная кора приобрела в среднем диоритовый состав, а верхний ее слой гранодио-

ритовый [1]. В сравнении с примитивной мантией континентальная кора обогащена радиоактивными элементами в 50—60, а ее верхний гранитно-метаморфический слой в 150—160 раз. Содержание РАЭ в целом коррелирует с химическим составом коры, что определяет резкую геохимическую неоднородность в их распределении как по латерали, так и по вертикали. Докембрийские провинции, характеризующиеся более длительной эволюци-

ей корово-мантийного вещества с архейской пла-гиогнейсовой тоналит-трондьемитовой протоко-рой, обычно отличаются от фанерозойских складчатых областей, сформированных на океанической коре, повышенной фоновой концентрацией РАЭ. Однако, как докембрийские, так и фанерозой-ские коровые провинции оказываются геохимически весьма неоднородными [2—4], что определяется первичной неоднородностью корово-мантийного вещества и особенностями его последующей эволюции. Степень дифференцированности или зрелости коры, как и содержание РАЭ, в значительной степени определяется интенсивностью и многократностью проявления кислого магматизма и особенно Ма-К гранитоидного магматизма [5]. Высокорадиоактивные №-К гранитоиды — продукты наивысшей степени геохимической дифференциации земного вещества. Они завершают крупные этапы формирования коры, становление и кратонизацию континентов. Время консолидации — кратонизации коры, в особенности докембрийской, является важным показателем ее зрелости. Внедрение посттектонических, постколлизионных Ма-К гранитов знаменует первую стадию кратонизации коры, которая в течение последующих 50—200 млн лет сменяется периодами развития анорогенных — внутриплатных субщелочных и щелочных гранитов [6], обогащенных и, ТЬ и рядом других редких лито-фильных элементов.

Цель настоящего сообщения — обозначить масштабы проявления коллизионного и внутрип-литного гранитоидного магматизма, показать уровни концентраций трех радиоактивных элементов — и, ТЬ и К в этих гранитоидах и их значение для металлогении. В работе обращается внимание на дискретный характер привноса РАЭ в верхние оболочки земной коры, связанный с главнейшими эпохами проявления натрий-калиевого гранитоидного магматизма. Эти эпохи, по мнению авторов, имеют основополагающее значение в формировании геохимического фона провинций в отношении РАЭ. В основе данной публикации результаты многолетних геолого-геохимических исследований гранитоидов, проведенных авторами в пределах Сибирского кратон и его складчатого обрамления, а также на Курско-Воро-нежском массиве и Украинском щите. В сравнительном плане приводятся данные по распределению РАЭ в гранитоидах других регионов.

АРХЕЙСКИЕ ГРАНИТОИДЫ

Основной привнос РАЭ в верхнюю оболочку связан с эпохами дискретного проявления кислого, существенно №-К магматизма и гранитообра-зования. В раннем докембрии устанавливаются две главные эпохи формирования №-К гранитов, которые проявились почти на всех щитах: 2.8—2.6 и

1.9—1.75 млрд лет. На Австралийском, Южно-Африканском и Канадском щитах наряду с двумя отмеченными эпохами проявился среднеархейский (мезоархейский) (3.1—2.8 млрд лет) Na-K грани-тоидный магматизм, что может свидетельствовать о более ранней стабилизации этих структур. Проявлением архейских эпох гранитизации в значительной мере обусловлена высокая зрелость древнейших блоков земной коры и их геохимическая и металлогеническая специализация на редкие и РАЭ [5]. В последнее время в результате U-Pb датирования (SHRIMP-11) по идиоморфным ядрам циркона установлен палеоархейский возраст гней-совидных субщелочных двуполевошпатовых гранитов (3.31—3.35 млрд лет), магматических про-толитов гранулитов (3.67 млрд лет) и гнейсов (3.25—3.35 млрд лет) Кухтуйского выступа Охотского массива [7]. Эти результаты подтверждены данными Sm-Nd анализа (TNd(DM) = 3486 и 3696 млн лет, соответственно для гранитов и гра-нулитов). Не исключено, что эволюцией этих древнейших сегментов литосферы обусловлена уникальная металлогения Северо-Востока России.

Судя по радио геохимическим данным [8], на Австралийском, Южно-Африканском и Канадском щитах развита наиболее геохимически дифференцированная, наиболее зрелая континентальная кора. Выявленные в их пределах архейские граниты нередко отличаются повышенным содержанием U и Th в сравнении со средней распространенностью их в этих породах. Так урано-носные натрий-калиевые граниты довитватер-срандского фундамента (табл. 1) и особенно их гидротермально измененные разности с уранинитом [9] вполне могли быть источником урана уникальных месторождений типа металлоносных конгломератов Южной Африки. Наряду с ураном эти гранитоиды характеризуются повышенным содержанием Th и K. В этом же регионе в гранит-зе-ленокаменной провинции Барбертон распространены посттектонические интрузии низкокальциевых гранитов и субщелочных лейкогранитов (возраст 2.8—3.1 млрд лет), обогащенных U и Th (табл. 1) [10]. Примерно такой же уровень концентраций РАЭ устанавливается в гранитах и адамеллитах архейского батолита Шоу (блок Пилбара, Австралия) [11], а также в плагиоклаз-микроклиновых гранитах гор Овел Крик (Канадский щит) [12]. Плутонические породы преимущественно грано-диоритового состава, как и батолита Шоу имеют возраст 3.5—3.3 млрд лет. Они прорваны более молодыми порфировидными гранитами и адамел-литами. Наблюдается устойчивый рост содержаний РАЭ от древнейших пород гранодиоритового состава к более поздним посттектоническим Na-K гранитам и адамеллитам (3.0 млрд лет) и субщелочным лейкогранитам (2.85 млрд лет) (табл. 1).

Неоархейские гранитоиды с возрастом 2.7 млрд лет развиты в пределах Карельской гранит-зеле-

Таблица 1. Содержание радиоактивных элементов в архейских натрий-калиевых гранитоидах

Комплекс, массив Возраст, млрд лет и, г/т ТЬ, г/т К, %

Граниты довитватерсрандского фундамента, купол Фридсфорт (Южная Африка) [9] 3.05 10- 30 40- 70 3- 4.5

Граниты, субщелочные лейкограниты (провинция Барбертон, Южная Африка) [10] 2.8-3.1 4- 12 21- 53 4.3- 4.7

Гранитоиды батолита Шоу (блок Пилбара, Западная Австралия) [11]

Гранодиориты 3.5-3.3 2.1 12 2.0

Граниты, лейкоадамеллиты 3.0 2.8- 7.8 15- 22 3.2- 4.0

Лейкограниты субщелочные 2.85 7- 16 43- 65 3.7- 4.5

Граниты гор Овел Крик (Вайоминг, Канадский щит) [12] ~2.64 4- 14 30- 63 3.1- 5.2

Токовский (Среднее Приднепровье, Украинский щит)

Граниты, субщелочные лейкограниты ~2.8 8- 16 60- -110 4- 5

Веретенинский (Курско-Воронежский массив) [15] 2.95

Граниты альбит-микроклиновые 4- 4.5 15- 20 3.9- 4.1

Китойский (Присаянье)

Гранодиориты, граниты 2.53 1- 3 5- 15 2.2- 4.4

Граниты субщелочные 5- 12 10- 60 4.2- 4.9

Чародоканский (Чаро-Олекминский блок, Алданский щит)

Граниты, гранодиориты ~2.6 3- 4 18- 25 3.5- 3.7

Граниты субщелочные (геохимически аномальные) 4- 18 40- 80 4.2- 4.6

нокаменной провинции Балтийского щита [13]. Эти гранитоиды — преимущественно субщелочные, с внутриплитными петро

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.

Показать целиком