ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2013, том 452, № 4, с. 419-423
= ГЕОЛОГИЯ =
УДК 550.93+552.321.6 (470.5)
ЦИРКОНОВАЯ ГЕОХРОНОЛОГИЯ МАНТИЙНЫХ УЛЬТРАМАФИТОВ
КЛЮЧЕВСКОГО МАССИВА УРАЛА
© 2013 г. К. С. Иванов, А. А. Краснобаев, В. Н. Смирнов, С. В. Берзин
Представлено академиком В.А. Коротеевым 19.07.2012 г. Поступило 20.08.2012 г.
Б01: 10.7868/80869565213290148
Урал — один из признанных мировых эталонов "мафических" складчатых поясов, где чрезвычайно широко развиты мафит-ультрамафитовые комплексы разных типов [1—14], во многом определяющие рудно-металлогеническую специализацию региона (Сг, Бе, V, N1, Си, Аи, РОБ и др.). Среди них, как известно, преобладают концентрически-зональные дунит-клинопироксенит-габбро-вые ("платиноносные") и офиолитовые массивы, а среди последних наиболее широко развиты интенсивно серпентинизированные породы дунит-гарцбургитового комплекса. Прямых (изотопных) данных об их возрасте на Урале пока еще крайне недостаточно [1, 3—5, 7—11, 14].
Весьма известный Ключевской габбро-ультра-базитовый массив является наиболее представительным офиолитовым комплексом [2, 5—7, 9, 12] восточного (палеостроводужного) сектора Урала, точнее, всех его зон, расположенных восточнее зоны Главного Уральского глубинного разлома. Ключевской массив находится в 80 км юго-восточнее г. Екатеринбург, в западной части Восточно-Уральской мегазоны [6, 13], среди девонских вулканогенно-терригенных и силурийских тер-ригенно-карбонатных толщ. В меридиональном направлении массив протягивается на 25 км с максимальной шириной 7.5 км в южной части (рис. 1). В строении массива принимают участие два обособляющихся комплекса пород (сверху вниз): дунит-верлит-клинопироксенит-габбро-вый (расслоенная часть офиолитового разреза) и дунит-гарцбургитовый (тектонизированные мантийные перидотиты).
Дунит-верлит-клинопироксенит-габбровый комплекс образует несколько тектонических блоков в южной и западной частях массива. Породы имеют отчетливо выраженную расслоенность. Нижняя часть разреза, представленная в разной степе-
Институт геологии и геохимии им. А.Н. Заварицкого Уральского отделения Российской Академии наук, Екатеринбург
ни серпентинизированными дунитами с телами сингенетичных вкрапленных, реже массивных хромитовых руд, обнажается в юго-восточной части массива. Выше располагается ритмично-полосчатая толща, в разрезе которой чередуются слои дунитов, верлитов и оливиновых пироксе-нитов с постепенным исчезновением двух первых разновидностей в верхней части, которая целиком сложена клинопироксенитами. Далее разрез надстраивается амфиболизированными габбро. В наиболее полном виде разрез этого комплекса обнажается по рекам Сысерть и Исеть, выше их слияния. Датирование цирконов показало [5], что как дуниты, так и оливиновые клинопироксени-ты расслоенного комплекса Ключевского ультра-мафитового массива обнаруживают изотопный и—РЬ-возраст 441—449 млн лет, совпадающий в пределах погрешности.
Дунит-гарцбургитовый комплекс преобладает практически целиком, слагая северную, восточную и центральную части массива. Главной отличительной чертой этого комплекса является постоянное чередование дунитов и гарцбургитов с постепенными переходами между ними. Размеры участков, сложенных дунитами, колеблются от нескольких сантиметров до первых метров, иногда — первых десятков метров. Форма дунитовых обособлений разнообразна: изометричные и лин-зовидные шлиры, полосы, быстро выклинивающиеся и кулисообразно перемежающиеся. Участки гарцбургитов, разделяющие дунитовые тела, имеют ширину 1—15 м, обычно — 1—6 м. По данным региональных геологических и поисковых работ и сопровождавших их тематических исследований [2] количество дунитов довольно широко варьируется, в среднем составляя около 24%. Для северной половины массива характерно присутствие линз, полос и участков, сложенных эпигенетическими дунитами. Все породы дунит-гарцбургитового комплекса интенсивно тектони-зированы и серпентинизированы.
Нами были выполнены определения и—РЬ-возраста дунит-гарцбургитового комплекса по
419
5*
420
ИВАНОВ и др.
ill ill 111 1 i—-J t—« i—i 2 П n
iVnVi 5 V V V 6 —_____ '
9 10
3 7 \11
4
8
1 мм
I_I
Рис. 2. Крупнозернистый серпентинизированный ду-нит (проба Кл11-1); без анализатора. 01 — оливин, 8гр — серпентин, Сг-8р1 — хромовая шпинель.
Рис. 1. Схема геологического строения Ключевского массива (по результатам региональных геологических работ, проведенных под руководством В.П. Олерско-го; с добавлениями авторов). 1 — породы дунит-гарц-бургитовой ассоциации; 2 — дуниты расслоенной части офиолитового разреза с линзами хромитов; 3 — верлиты и клинопироксениты расслоенной части офиолитового разреза; 4 — габбро; 5—8 — вмещающие породы: 5 — гнейсы и кристаллические сланцы ала-башской серии, 6 — средне-позднеордовикские мета-базальты новоберезовской толщи, 7 — породы колют-кинской карбонатно-сланцевой толщи силурийского возраста, 8 — породы арамильской карбонатно-тер-ригенной толщи раннекаменноугольного возраста; 9 — ненарушенные геологические границы; 10 — линии разрывных нарушений; 11 — точка КЛ11-1 отбора пробы для U-Pb-датирования цирконов.
единичным зернам акцессорных цирконов c использованием ионного микрозонда SHRIMP-II (ЦИИ ВСЕГЕИ). Для проведения U-Pb-датиро-вания были отобраны 7 проб весом 30—150 кг каждая. Выделение цирконов включало дробление породы до фракции мельче 0.315 мм, затем промывку в воде до серого шлиха, магнитную сепарацию и ручной отбор кристаллов циркона под бинокуляром.
Цирконы (10 бесцветных кристаллов призматического габитуса) были найдены в пробе КЛ11-1 весом 120 кг, отобранной в центральной части небольшого (~70 м) карьера, расположенного (рис. 1) непосредственно западнее шоссе Двуре-ченск—Екатеринбург, в 300 м южнее соединения этого шоссе с автотрассой Екатеринбург— Каменск-Уральский (координаты места отбора пробы: 56°39'538" с.ш., 61°09'827" в.д., h = 260 м). Проба Кл11-1 представлена в значительной мере серпентинизированным дунитом. Текстура породы массивная, структура среднезернистая, на 80— 90% порода состоит из антигорита, в подчиненных количествах присутствует лизардит. Серпен-тинизация развивается неравномерно, отмечены слабо серпентинизированные участки размером 3—8 мм, состоящие преимущественно из реликтовых зерен первичных минералов (рис. 2). Среди них преобладает низкожелезистый оливин, отмечены единичные зерна ортопироксена и клино-пироксена. Ортопироксен замещается антигори-том, клинопироксен — хлоритом и амфиболом. По сравнению с оливином клинопироксен в целом меньше затронут метаморфизмом. В породе содержится 1—3% хромовой шпинели, которая находится как в виде отдельных зерен размером до 1—1.5 мм, так и в виде струйчатых скоплений более мелких индивидов. По составу шпинель отвечает хромовому магнетиту, содержащему 26.3%
Рис. 3. Катодолюминесцентное изображение зерен цирконов из пробы КЛ11-1. Кружками показано местоположение точек замеров, цифры соответствуют номерам анализов в табл. 1.
Сг203, что указывает на ее преобразование в процессе серпентинизации.
Из акцессорных минералов в тяжелой фракции протолочки были выделены несколько идиоморф-ных зерен граната размером до 150—200 мкм, имеющих сложное зональное строение. В двух зернах граната было отмечено преобладание спессарти-нового минала над гроссуляровым и альмандино-вым, остальные зерна имеют пироп-альмандин-гроссуляровый и альмандин-гроссуляровый составы. В одном зерне альмандин-гроссулярового состава обнаружены включения омфацита, содержащего Ш20 4.92, А1203 6.30, СаО 16.8%, и включение шорломита, содержащего ТЮ2 10.24%. Исследованные гранаты по составу близки к описанным [15] гранатам из метародингитов, омфацит также не вполне соответствует омфацитам из высокобарических эклогит-глаукофановых комплексов [15] и, возможно, образовался совместно с гранатами в процессе родингитизации или регрессивного метаморфизма. Также из протолочки были выделены несколько зерен апатита, содержащего С1 0.35—0.69 и Б 0.15—0.28 формульных единиц и до 0.63% 8гО, до 0.09% СеО.
Окружающие породы в карьере (частично также попавшие в крупнообъемную пробу КЛ11-1) представлены антигоритовыми серпентинитами, развивающимися по породам дунит-гарцбургито-вой ассоциации. В составе пород, помимо антиго-рита, присутствуют лизардит, тонкозернистый магнетит и единичные прожилки, выполненные хризотилом. Из первичных минералов сохранились единичные зерна клинопироксена и зерна хромовой шпинели. Клинопироксен отвечает по составу низкожелезистому диопсиду (/ = 0.05), содержащему 48—49% волластонитового минала, а также до 0.92% Сг203 и до 0.24% ТЮ2. Хромовая шпинель содержит 32—34% Сг203, практически не содержит алюминия и попадает на границу полей составов хромита и хромового магнетита, что также указывает на ее преобразование в процессе серпентинизации.
Зерна циркона представляют собой бесцветные и прозрачные субидиоморфные кристаллы призматического габитуса или их обломки с удлинением 1 : 2.5—1 : 4. Размер зерен в основном 150— 250 в длину и 50—100 ммк в поперечнике, но встречаются обломки более крупных кристаллов. На катодолюминесцентных снимках отчетливо
422 ИВАНОВ и др.
Таблица 1. И—РЪ-возраст цирконов из серпентинизированных ультрамафитов Ключевского массива (проба Кл11-1)
Возраст, млн лет Б, % Изотопные соотношения (1)
206ръ/238И 207ръ*/235и ±% 206ръ*/238и ±%
5 ± 7.1 млн лет
422 ± 10 10 0.524 5.9 0.0676 2.5
444.2 ± 9.8 — 14 0.533 18 0.0713 2.3
462 ± 11 —32 0.539 16 0.0743 2.4
426 ± 10 25 0.547 5.6 0.0683 2.5
464 ± 11 — 15 0.562 5.8 0.0747 2.6
436.5 ± 9.4 —26 0.511 7.5 0.0701 2.2
464.9 ± 9.5 —18 0.56 5.5 0.0748 2.1
457.3 ± 9.8 1 0.57 7.3 0.0735 2.2
± 16 млн лет
292.9 ± 5.7 7 0.338 5.3 0.04649 2
285.7 ± 5.5 8 0.3282 2.7 0.04532 2
305.4 ± 5.9 —18 0.342 3.5 0.04851 2
303.9 ± 6.1 —7 0.345 7.5 0.04826 2
318.1 ± 6 7 0.3716 2.7 0.05059 1.9
277.4 ± 5.4 —6 0.312 3.4 0.04397 2
Кратер
206
РЪс,
Содержания, г/т
и ТЬ 206ръ*
1.1 0.00 44 14 2.57
2.1 2.78 136 102 8.58
3.1 1.97 109 55 7.09
5.1 0.00 48 21 2.82
6.1 0.00 41 21 2.62
7.1 0.54 98 101 5.9
8.1 0.37 142 93
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.