ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 461, № 2, с. 214-219
= ГЕОХИМИЯ
УДК 551.14:550.93:552.11:550.42
РЗЭ- И Ьи-Ш-СИСТЕМАТИКА ЦИРКОНА ГРАНИТОВ РАПАКИВИ И АССОЦИИРУЮЩИХ ПОРОД СУПЕРКОНТИНЕНТА НУНА
(КОЛУМБИЯ)
© 2015 г. Ю. Л. Ронкин, А. Гердес (А. Се^е8), член-корреспондент РАН А. В. Маслов
Поступило 23.09.2014 г.
DOI: 10.7868/S0869565215080241
Мезопротерозойский суперконтинент Нуна (Колумбия) состоял из ряда прото-кратонов, вошедших позже в состав Лаврентии (Фенносарма-тии, Украинского, Амазонского щитов, Австралии, Сибири, Сино-Корейской и Калахарийской платформ) (рис. 1). Распад Нуны начинается примерно 1.6 млрд лет назад вследствие рифтогенеза вдоль западной окраины Лаврентии, Восточной Индии, южной окраины Балтики, юго-восточной окраины Сибири, северо-западной окраины Южной Африки и севера Северо-Китайского крато-на, [1, 9] и др. Одно из рифтогенных событий, завершающих фрагментацию Нуны и проявленное на большинстве входивших в ее состав блоков, произошло 1.37—1.45 млрд лет назад [2, 8, 9]. В типовой местности рифея на западном склоне Южного Урала оно известно как "машакское рифто-генное событие" [4], а его масштабы (суммарный объем магматических продуктов более 0.05 • 106 км3) указывают на принадлежность к категории LIP [9]. Практически синхронно в Лаврентии и на северо-западе Балтики (в современных координатах) произошло становление значительных объемов А-гранитов [8]. На Южном Урале в пределах Башкирского мегантиклинория масштаб процессов гранитообразования данной эпохи меньше. Здесь к анорогенным гранитам, изотопно-геохимические особенности которых и генетические аспекты формирования в связи с процессами распада суперконтинента Нуна (Колумбия) — предмет оживленной дискуссии [1—14], можно отнести граниты рапакиви Бердяушского массива (БМ), [4] и др.
Институт геологии и геохимии им. А.Н. Заварицкого Уральского отделения Российской Академии наук, Екатеринбург E-mail: y-ronkin@mail.ru
Institut für Geowissenschaften Facheinheit Mineralogie Petrologie und Geochemie Johann Wolfgang Goethe University, Frankfurt am Main, Germany
В нашей работе обсуждены первые сведения о РЗЭ- и Ьи-Н-систематиках циркона гранитов рапакиви и ассоциирующих пород БМ в сравнении с мировыми аналогами. Показана практическая идентичность изотопного Ьи-Н-возраста (около 1383 млн лет) гранитов рапакиви, кварцевых сиенодиоритов и нефелиновых сиенитов БМ. Установлено, что все вышеназванные образования, внедрившиеся примерно на границе раннего и среднего рифея в гетерогенную протерозойскую кору Нуны, обладают значениями изотопных составов Н и модельных Ьи-Н-возрастов, указывающими на коровые источники с возрастом 2013-2219 млн лет, тогда как ассоциирующие с
1380 млн лет
Рис. 1. Суперконтинент Нуна (Колумбия) около 1380 млн лет назад [1, 2]. Утолщенная пунктирная линия — положение рифта в это время. 1 — Бердяушский комплекс гранитов рапакиви и ассоциирующих пород (данная работа), машакская базальт-риолитовая ассоциация [3, 4]; 2 — Мензелино-Актанышские сил-лы [2]; 3 — Анабарская дайка [5]; 4 — диориты скв.-21 Палью, [2] и др.; 5 — силлы Midsommers, вулканиты Zig-Zag-Dal, [2] и др.; 6 — дайки Victoria Land [1]; 7 — силл Hart River [6]; 8 — силлы Salmon River arch [7].
РЗЭ- И Lu-Hf-СИСТЕМАТИКА ЦИРКОНА ГРАНИТОВ РАПАКИВИ
215
ними габбро имеют четкие доказательства происхождения из вещества с модельными Lu-Hf-воз-растами 1658-1685 млн лет при умеренно дебетированных значениях sHf 1383 4.1 ± 0.7-4.9 ± 0.6. Таким образом, показано, что особенности распределения РЗЭ (ГРЗЭ, Eu/Eu*, Ce/Ce*, Pr/Pr*, La/Lu) и изотопная Lu-Hf-систематика циркона могут быть успешно использованы для реконструкции возрастной и генетической эволюций суперконтинентов, в частности, суперконтинента Нуна (Колумбия).
Бердяушский массив гранитов рапакиви и ассоциирующих с ними пород расположен на западном склоне Южного Урала примерно в 30 км к западу от г. Златоуст. Массив имеет площадь около 35 км2 и характеризуется относительно выраженным концентрически-зональным строением. Во внешней зоне массива развиты граниты и гра-носиениты, сменяющиеся к центру сиенодиори-тами, бескварцевыми, кварцевыми сиенитами. В центральной части БМ наряду с сиенитами распространены щелочные и нефелиновые сиениты, образующие дайки, жильные тела. Кроме того, в пределах массива наблюдаются автолиты, ксенолиты габбро и габбро-диабазов [3].
Первые представления о вероятном мантийном источнике для БМ были высказаны на основании изотопных Rb-Sr-характеристик габбро, кварцевых, нефелиновых сиенитов и гранитов, удовлетворяющих линии регрессии (в координатах 87Rb/86Sr-87Sr/86Sr) с относительно низким (87Sr/86Sr)0 0.7034 ± 0.007. Однако дальнейшее изучение изотопии О, Pb, Sm-Nd в породах БМ поставило под сомнение существование "единого" мантийного источника гранитов рапакиви и ассоциирующих пород.
В рамках нашей работы исследованы РЗЭ-, Lu-Hf-систематика циркона, выделенного из представительных образцов габбро, гранитов ра-пакиви, кварцевых сиенодиоритов, нефелиновых сиенитов БМ. Минералогические особенности циркона даны в [4]. Определение изотопного состава Lu, Hf в цирконе (n = 21) выполнено по тем же локальным областям, по которым ранее проведено их U-Pb SHRIMP-II датирование [4] посредством масс-спектрометра "Thermo Scientific Neptune" ICP-MS, интегрированного с лазером "New Wave Research" UP-213. Детали методики описаны в [15]. Сведения о содержаниях РЗЭ в цирконе (n = 18) получены в отделении геологии океанографического центра Великобритании (Southampton, UK) с помощью масс-спектрометра FISONS PQ2 PlasmaQuad, совмещенного с лазером Spectron UV (266 нм). Аналитические данные и их графическая интерпретация представлены в табл. 1 и на рис. 2, 3.
Содержания La и Lu в цирконе из габбро и нефелинового сиенита от 0.043-1848 до 3.1-467 г/т
176Hf/177Hf
Рис. 2. Lu—Hf-эволюционная диаграмма и соответствующие линии согласования с возрастом t = = 1383 млн лет для циркона из гранитов рапакиви (176Hf/177Hft = 0.281732), габбро (176Hf/177Hft = = 0.282038), нефелиновых сиенитов (176Hf/177Hft = = 0.281758) и кварцевых сиенодиоритов (176Hf/177Hft = = 0.281695) БМ.
соответственно. Минимальная концентрация Hf обнаружена в цирконе из габбро (2633 г/т), тогда как в одном из кристаллов из кварцевого сиено-диорита этот параметр равен 18293 г/т. Спектры распределения РЗЭ в цирконе из габбро, нормализованные к хондриту (рис. 4), демонстрируют значительное обогащение ТРЗЭ, а также положительную Ce 11.4-62.4- и отрицательную Pr 0.08— 0.044-аномалии. Для циркона гранитов рапакиви и кварцевых сиенодиоритов наблюдается четко выраженный Eu-минимум (0.031—0.057, 0.035— 0.068 соответственно). В то же время для кристаллов из габбро и нефелиновых сиенитов Eu-анома-лия практически отсутствует. Нормированные к хондриту спектры РЗЭ в цирконе из нефелиновых сиенитов демонстрируют значительное обогащение ЛРЗЭ (La/Lu 2.1—6), аналогичная картина наблюдается и для некоторых кристаллов из гранитов рапакиви.
Lu-Hf-систематика (табл. 1; рис. 2) для циркона из гранитов рапакиви характеризуется заметным разбросом 176Lu/177Hf (0.00066—0.00335), тогда как диапазон изменений этого параметра для габбро значительно меньше (0.00023—0.00058). На графике 176Lu/177Hf—176Hf/177Hf фигуративные точки циркона из габбро удовлетворяют линии согласования с возрастом 1383 млн лет и 176Hf/177Hf(t) (0.282036 ± 0.000011) (рис. 2). Аналогичному возрасту отвечают линии согласования для Lu—Hf-
216
РОНКИН и др.
12 8 4 0 -4 -8
-12 1200
Литосферная мантия
1400 1600 1800
U-Pb-возраст циркона, млн лет
Рис. 3. Эволюция изотопов Hf в координатах "возраст— sHf" для циркона гранитов рапакиви (GR), габбро (GA), нефелиновых сиенитов (NS), кварцевых сиенодиоритов (QSD) Южного Урала в сравнении с фенноскандскими аналогами (YAG-younger age group: рапакиви, лейкогаббронориты, OAG-older age group: рапакиви, мафические породы, PCG-постки-нематические граниты [13]) и А-гранитами Лаврентии [5]. Данные для фигуративных точек области "Китай" из [12]. DM — деплетированная мантия. CHUR — хондритовый модельный резервуар. Верхняя (узкая) и нижняя (широкая) наклонные полосы — поля линий эволюции изотопов Hf для циркона GA, GR, QSD соответственно (табл. 1).
данных циркона гранитов рапакиви, нефелиновых сиенитов, кварцевых сиенодиоритов, однако они значимо отличаются от габбро по величине 176Ш/177Щ1383) - 0.281744 ± 0.000030, 0.281761 ± ± 0.000022, 0.281697 ± 0.000038 соответственно.
Наиболее "древним" средним модельным Ьи-И-возрастом (2219 млн лет) характеризуется циркон кварцевых сиенодиоритов. Минимальное значение этого параметра (1670 ± 14 млн лет) присуще циркону габбро. Циркон гранитов рапакиви и нефелиновых сиенитов обладает значениями 2089 ± 68 и 2066 ± 12 млн лет, что сопоставимо (в пределах полученных погрешностей) с цирконом кварцевых сиенодиоритов.
Рассмотрение Ьи-И-данных на графике в координатах и-РЬ-возраст-8щ{0 (рис. 3) выявляет принадлежность значений ещ(0 циркона габбро трендам эволюции умеренно истощенной мантии, среднее значение 6^(1383) +4.6 ± 1.0, СКВО 1.5, т.е. циркон из габбро демонстрирует первичные отношения 176ИГ/177ИГ(?) вещества, произошедшего из источников, обедненных ИГ и имеющих Ьи/И значимо большие, чем хондриты. Фигуративные точки циркона гранитов рапакиви, нефелиновых сиенитов и кварцевых сиенодиоритов БМ располагаются ниже линии эволюции изотопов ИГ хон-
дритового резервуара СИиЯ, бИ (1383) -5.99 ± 0.93, -5.32 ± 0.71, -7.6 ± 1.4 соответственно, что свидетельствует о значительном вкладе в их состав (в сравнении с габбро) корового материала.
Циркон/хондрит 100000
10000 1000
100
10
0.1
0.01
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
0 0 8 0 0 0 1 0 6 0 0 6
m 2 8 6 СЛ 6 6 4 0 4 1 4
m 1 СЛ in 4 in СЛ m 4 in 6 2 6 2
.2 .6 .0 .4 .1 .0 .1 .0 .2 .0 .1 .0 .1 .0
0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.
Рис. 4. РЗЭ-систематика циркона гранитов рапакиви и ассоциирующих пород Южного Урала. Ниже наименования элементов коэффициенты, по которым осуществляли нормализацию.
1
Таблица 1. MCLAICP-MS Lu—Hf-данные для циркона из гранитов рап
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.