ГЕОХИМИЯ, 2009, № 9, с. 958-971
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ И РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЦИРКОНАХ ИЗ МИАСКИТОВЫХ ЛАМПРОИТОВ ПАНОЗЕРСКОГО КОМПЛЕКСА ЦЕНТРАЛЬНОЙ КАРЕЛИИ
© 2009 г. С. Г. Скублов*, С. Б. Лобач-Жученко*, Н. С. Гусева*, И. М. Гембицкая**, Е. В. Толмачева***
*Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2; e-mail: skublov@mail333.com **Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет)
199106 Санкт-Петербург, В О., 21 линия, 2 ***Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского Центр
изотопных исследований 199106 Санкт-Петербург, В О., Средний просп., 74 Поступила в редакцию 29.01.2008 г.
Исследование на ионном микрозонде распределения редкоземельных и редких элементов в цирконах из миаскитовых лампроитов Панозерского комплекса санукитоидов Центральной Карелии позволило разделить их на цирконы с незначительной степенью изменения и метасоматически измененные цирконы, отличающиеся повышенным содержанием LREE, Ca, Al, Fe, Ti, Sr, Ba, Th; "плоским" профилем распределения REE и редуцированной Се-аномалией. Представлены все степени изменения цирконов, от средней до высокой, зафиксированные геохимическими особенностями состава цирконов. Агентом воздействия на цирконы был метасоматический флюид, связанный с мантийным щелочным магматизмом. На завершающем этапе воздействия флюид привел к кристаллизации домена циркона с аномально высоким содержанием REE (55000 ppm), Ti, Ba, Sr, Th. Для неизмененных цирконов миаскитовых лампроитов использование Ti-термометра дает сильно заниженные температуры, требующие дополнительного объяснения или корректировки самого термометра. Для цирконов с высокой степенью метасоматического изменения и резко возросшим содержанием Ti использование Ti-термометра не представляется возможным.
Введение. За последние годы, благодаря развитию методов локального изотопно-геохимического исследования акцессорных минералов, накоплен значительный объем информации (опубликовано около 3000 индивидуальных геохимических анализов цирконов) по распределению редкоземельных (REE) и редких элементов в цирконах из различных типов пород и с различной историей преобразований, позволяющей рассматривать циркон как геохимический индикатор процессов магмообразова-ния и геодинамики [1, 2 и др.]. Тем не менее, цирконы из лампроитов остаются относительно слабо изученными: ранее Е.А. Белоусовой было исследовано распределение REE и редких элементов в протерозойских цирконах из алмазоносных лампроитов трубки Аргайл в Западной Австралии (11 зерен) и лампроитов Кировоградского блока Украинского щита (14 зерен) [3, 4].
Геологическое положение и возраст миаскитовых лампроитов. В настоящей работе приведены данные по геохимии цирконов из неоархейских миаскитовых лампроитов Панозерского комплекса Центральной Карелии. Панозерский многофазный массив санукитоидов расположен в Карельской про-
винции и приурочен к тектонической зоне субмеридионального простирания, секущей границу древнейшего Водлозерского и более молодого Центрально-Карельского доменов [5]. Миаскитовые лампроиты образуют небольшие (2-4 м в поперечнике) изометричные и линзовидные тела (рис. 1), линейно вытянутые в зоне, сложенной деформированными мафитами, которая была образована после становления ранних фаз Панозерского массива, но до внедрения поздних фаз: линзы миаскитовых лампроитов имеют тектонические контакты с мафитами и прорываются монцонитами поздней фазы, имеющей возраст 2741 ± 21 млн. лет [6]. Миаскитовые лампроиты характеризуются оцеллярной структурой. Матрица лампроитов сложена тремолитом и актинолитом с реликтами амфибола и клинопирок-сена, магнезиальным биотитом; акцессории: апатит, титанит, карбонат, циркон, La-Ce фосфат, сульфиды, феррихромит. Оцелли имеют зональное строение, края на 45-75% сложены тремолитом, 5-10% составляет флогопит. Ядра оцеллей состоят из карбоната, флогопита, феррихромита. Породы характеризуются высокой магнезиальностью: # mg [(MgO/(MgO + FeO) мол. к.] = 0.71-0.79, высоким со-
(а)
Зона брекчий, сцементированных
(б)
Рис. 1. Схема геологического строения Панозерского массива и положение в массиве тел миаскитовых лампроитов в зоне мафитов по [7]. б - детальная схема геологического строения острова (обн. 8).
Черной заливкой показан расслоенный мафит-ультрамафитовый комплекс; МЦТ-1, МЦТ-2 и МЦТ-3 - монцониты 1, 2 и 3-й фазы, соответственно.
держанием Сг (1000-2000 ppm), Ba (1000-2000 ppm), низким содержанием SiO2 (42-47 мас. %), Al2O3, FeO, CaO (<10 мас. %), являются ультракалиевыми: (K2O/Na2O) мол. к. >3.
Цирконы из тектонической линзы миаскитовых лампроитов (обр. 8/52) были датированы U-Pb методом на ионном микрозонде SHRIMP-II в ЦИИ ВСЕГЕИ (табл. 1). Фигуративные точки 13 локальных анализов образовали конкордантный кластер с возрастом 2765 ± 8 млн. лет, 4 точки оказались незначительно (2-9%) дискордантны. Общий возраст по всем анализам, рассчитанный по верхнему пересечению дискордии, совпадает в пределах ошибки измерения с конкордантным [7]. Полученные датировки возраста однозначно свидетельствуют о неоархейском времени магматической кристаллизации изученных цирконов и исключают воздействие более поздних процессов на лампроиты Пано-зерского комплекса.
Методика. Зерна цирконов из лампроитов (проба 8/52) были выделены В.В. Кнауфом в ЗАО "НАТИ" по технологии "ppm-минералогия" (www.natires.com), исключающей контаминацию цирконов в процессе обработки пробы. Содержание REE и редких элементов в цирконах изучалось в тех же зернах и точках, что и исследование U-Pb системы, на ионном микрозонде Cameca IMS-4f в ЯФ ФТИАН по стандартной методике [8], дополненной схемой вычитания изобарического наложения специфических кластеров цирконсодержащей матрицы [9, 10]. Размер анализируемого участка циркона не превышал в диаметре 15-20 мкм, относительная ошибка измерения для большинства элементов составляла 10-15%, порог обнаружения элементов -в среднем 10 ppb. При построении спектров распределения REE составы цирконов нормировались на состав хондрита С1 [11]. Особенности структуры и состава цирконов по главным элементам, наличие включений посторонних минеральных фаз и их со-
Таблица 1. Результаты Ц-РЬ локального анализа цирконов из лампроитов Панозерского комплекса (образец 8/52)
Аналит. точка 206Pbc, % U, ppm Th, ppm 232Th/238U 206рь* ppm Возраст 206Pb/238U, млн. лет Возраст 207Pb/206Pb, млн. лет D, % 207pb/235u ±, % 206Pb/238U ±, %
3.1 0.17 146 149 1.05 60.1 2512±20 2741± 11 9 12.47 1.2 0.4766 1.0
5.1 0.06 94 88 0.96 43.9 2793 ± 23 2744 ± 12 -2 14.23 1.2 0.5424 1.0
2.1 0.11 120 122 1.04 53.6 2689 ± 22 2747± 11 2 13.60 1.2 0.5176 1.0
4.1A 0.33 71 63 0.91 31.5 2661 ± 26 2747 ± 18 3 13.43 1.6 0.5110 1.2
9.1 0.02 124 180 1.50 57.0 2764 ± 23 2749 ± 11 -1 14.08 1.2 0.5353 1.0
1.1 0.21 175 120 0.71 75.5 2620 ± 20 2750 ± 9 5 13.20 1.1 0.5015 0.9
11.1 0.10 96 131 1.41 44.8 2783 ± 23 2752 ± 12 -1 14.23 1.3 0.5398 1.0
6.1 0.07 125 172 1.42 58.0 2776 ± 23 2753± 11 -1 14.20 1.2 0.5383 1.0
8.1 0.05 91 115 1.29 42.2 2770 ± 23 2753 ± 12 -1 14.16 1.3 0.5368 1.0
12.2 0.06 82 106 1.35 37.9 2787 ± 28 2755 ± 15 -1 14.28 1.6 0.5408 1.2
12.1 0.08 89 86 1.00 40.9 2767 ± 27 2759 ± 15 0 14.19 1.5 0.5361 1.2
13.1 0.15 115 101 0.91 53.5 2784 ± 24 2759 ± 14 -1 14.29 1.3 0.5401 1.1
10.1 0.11 101 150 1.54 46.9 2781 ± 24 2760 ± 12 -1 14.29 1.3 0.5393 1.1
7.1 0.03 112 159 1.47 52.2 2798 ± 22 2765± 11 -1 14.43 1.2 0.5434 1.0
14.1 0.26 75 75 1.03 34.6 2765 ± 26 2765 ± 19 0 14.23 1.6 0.5357 1.2
4.1 0.06 113 140 1.28 52.1 2769 ± 22 2774± 11 0 14.33 1.2 0.5365 1.0
14.2 0.12 130 187 1.48 59.4 2744 ± 23 2784± 13 1 14.26 1.3 0.5307 1.0
Примечание. Ошибки для интервалов 1а; РЬс и РЬ* - нерадиогенный и радиогенный свинец, соответственно. 1а - ошибка калибровки стандарта - 0.32%. Изотопные отношения скорректированы по изменению 204РЬ. Б, % - Дискордантность: Б = 100* {[Возраст (207РЬ/206РЬ)]/[Возраст (206РЬ/238Ц)] - 1}.
став исследовались в режиме композиционного контраста на растровом электронном микроскопе JEOL JSM-6460LV c полупроводниковым детектором INCA (Oxford Instruments) в СПГИ(ТУ).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Морфология и структура цирконов. В популяции цирконов из миаскитовых лампроитов Панозерского комплекса доминируют крупные (100-200 мкм) прозрачные и полупрозрачные суб- и идиоморфные кристаллы и их обломки [7]. Окраска зерен сиреневато-коричневая, интенсивная. Грани призмы в большинстве случаев подавлены, длиннопризмати-ческие цирконы редки, преобладают пирамидальные формы. Поверхность граней цирконов гладкая, без следов абразии или резорбции. Включения не характерны, зерна, как правило, трещиноваты. Ка-тодолюминесценция выявила преобладание широкополосной концентрической и секториальной зональности роста; тонкая зональность менее характерна (рис. 2). В части зерен наблюдается структурное "несогласие" зональности центральной части и периферии, обусловленное либо наличием унаследованных ядер, либо частичной резорбцией в процессе кристаллизации. Выявленные морфологические особенности цирконов из лампроитов предполагают их магматический генезис [7].
Электронная микроскопия: главные элементы в цирконах. Для выяснения геохимической специфики процессов метасоматоза мантии, сопровождающих формирование миаскитовых лампроитов - производных обогащенной мантии [5], наиболее детально был исследован состав и строение гетерогенного зерна циркона, характеризующегося минимальным значением 207Pb/206Pb-возраста 2741 ± 11 млн. лет и максимальным значением дискордантности 9% (зерно 3, табл. 2). Это неоднородное зерно было изучено на растровом электронном микроскопе после определения возраста, но до анализа REE и редких элементов на ионном микрозонде. На изображении циркона во вторичных электронах (режим топографии объекта) кратер от SHRIMP отчетливо виден в нижней половине зерна (рис. 3а). Также в центральной части зерна, выше кратера, присутствует углубление неправильной формы размером 20 х 10 мкм, преимущественно заполненное почкообразными выдел
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.