ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 464, № 5, с. 584-588
= ГЕОЛОГИЯ =
УДК 551.2/3
ВОЗРАСТ И ИСТОЧНИКИ ДОКЕМБРИЙСКИХ ЦИРКОН-РУТИЛОВЫХ РОССЫПЕЙ КОКЧЕТАВСКОГО СИАЛИЧЕСКОГО МАССИВА
(СЕВЕРНЫЙ КАЗАХСТАН)
© 2015 г. Член-корреспондент РАН К. Е. Дегтярев, В. П. Ковач, А. А. Третьяков, А. Б. Котов, K.-Л. Ван (Kuo-Lung Wang)
Поступило 27.02.2015 г.
Выполнены геохронологические U—Pb-исследования детритовых цирконов из неопротерозойских кварцито-сланцевых толщ Кокчетавского массива. Конкордантные возрасты детритовых цирконов всех изученных рудопроявлений находятся преимущественно в интервалах 1017—1528, 1628—1946, 2653—2739 млн лет. Полученные данные свидетельствуют о том, что источниками сноса кварцито-сланцевых толщ Кокчетавского массива послужили породы мезопротерозойского, палеопротеро-зойского и неоархейского возрастов. Нижний возрастной предел накопления этих толщ около 1.06 млрд лет. Установленные для Кокчетавского массива возрасты детритовых цирконов лучше всего соответствуют событиям, проявленным в пределах Лаврентии. Они отвечают формированию и распаду суперконтинента Колумбия/Нуна (около 1650—1580, 1450—1380 млн лет назад) и образованию суперконтинента Родиния в интервале 1300—900 млн лет.
Б01: 10.7868/80869565215290186
Результаты геохронологических исследований детритовых цирконов из терригенных пород широко используются для оценки нижней возрастной границы накопления немых обломочных толщ, а также для получения информации о возрасте главных этапов проявления кислого магматизма и высокоградиентного метаморфизма в питающих провинциях. Особенно важны такие данные для докембрийских терригенных комплексов, участвующих в строении древних сиалических блоков фанерозойских складчатых поясов, поскольку эти данные позволяют определять принадлежность этих блоков к тем или иным крупным кра-тонам с разной тектоно-магматической эволюцией.
В западной части Центрально-Азиатского складчатого пояса докембрийские метаморфизо-ванные терригенные толщи широко распространены в пределах сиалических массивов (микроконтинентов) Северного, Центрального, Южного Казахстана (Кокчетавском, Ишкеольмесском, Ерементау-Ниязском, Актау-Джунгарском, Чуй-ско-Кендыктасском), где представлены в основном кварцито-сланцевыми разрезами.
Наиболее представительны и лучше всего изучены кварцито-сланцевые толщи Кокчетавского мас-
Геологический институт Российской Академии наук, Москва
Институт геологии и геохронологии докембрия Российской Академии наук, Санкт-Петербург Institute of Earth Sciences, Academia Sinica, Taipei, Taiwan E-mail: degtkir@mail.ru
сива [5]. Низы разреза этих толщ представлены филлитовидными серицито-кварцевыми сланцами с отдельными прослоями графитистых микрокварцитов и бластопсаммитовых сланцев, среди которых присутствуют горизонты доломитов (шарык-ская свита мощностью около 1000 м). Верхняя квар-цитовая толща (кокчетавская, андреевская свиты) характеризуется мощностью 500—1500 м. Нижняя часть разреза толщи сложена кварцевыми и серицит-кварцевыми сланцами, мелкопсаммитовыми кварцито-песчаниками, частью красноцветными, к которым иногда приурочены горизонты циркон-рутилоносных кварцитов мощностью 1—3 м, а верхняя часть — белыми массивными кварцитами и серицит-кварцевыми сланцами, часто косослоисты-ми и обогащенными цирконом, рутилом.
Кварцито-сланцевые толщи сиалических массивов Казахстана представляет собой регрессивную серию осадконакопления, что проявляется в смене вверх по разрезу глинисто-карбонатных пород обломочными. В кварцитовой части регрессивная тенденция выражена в увеличении вверх по разрезу размерности обломочного материала, возрастании степени его окатанности и мономинеральности. В том же направлении возрастает роль косой слоистости и внутренних размывов, более устойчивой становится красноцвет-ность пород. Формирование кварцито-сланцевых толщ, вероятно, протекало в условиях регрессирующего бассейна при широком распространении фаций подводных дельт и прибрежного мелководья. Предполагают, что это субплатформенный чехол крупного континентального блока [3, 5].
ВОЗРАСТ И ИСТОЧНИКИ ДОКЕМБРИЙСКИХ ЦИРКОН-РУТИЛОВЫХ РОССЫПЕЙ
585
Возрастной интервал, в течение которого происходило накопление кварцито-сланцевых толщ, до настоящего времени устанавливают на основании данных о возрасте подстилающих и перекрывающих их кислых вулканитов. В северо-восточной части Кокчетавского массива сланцы шарыкской свиты подстилаются кислыми порфироидами (кууспекская свита) с возрастом 1136 ± 4 млн лет [4]. Определение верхней возрастной границы накопления толщ возможно только с привлечением данных по Актау-Джун-гарскому массиву, так как на Кокчетавском массиве они перекрыты нижнепалеозойскими вулка-ногенно-осадочными комплексами. В пределах Актау-Джунгарского массива кварцито-сланце-вые разрезы перекрыты кислыми вулканитами с возрастом 925 ± 9 и прорваны гранитами с возрастом 917 ± 6 млн лет [2]. Таким образом, возможный возрастной диапазон накопления кварцито-сланцевых толщ составляет около 200 млн лет и соответствует концу мезопротерозоя—началу неопротерозоя.
Работы по изучению кварцито-сланцевых толщ Кокчетавского массива, проводившиеся в 60-х годах ХХ в., показали, что к кварцитовой части их разрезов приурочены метаморфизованные циркон-рутиловые россыпные рудопроявления, содержания акцессорных минералов в которых 10—70%. Всего было выявлено 10 рудопроявле-ний, в каждом из которых циркон-рутиловый шлих образует пропластки мощностью от долей миллиметра до 3—5 см, редко до 15—20 см. Рудные пропластки обычно чередуются с безрудными в соотношении 1 : 1—1 : 7. Совокупность рудных и безрудных пропластков образует рудные пласты мощностью 0.2—2 м [1].
Мы провели геохронологические и—ТЬ—РЬ-исследования детритовых цирконов из рудопрояв-лений Илекты, Высотное, Дукунь, расположенных соответственно в центральной, северной и западной частях Кокчетавского массива (рис. 1) [1].
Рудопроявление Илекты находится на юго-восточном крыле крупной Илектинской синклинали, которая сложена кварцитами и сланцами кок-четавской свиты (рис. 1А). Кварциты с прослоями циркон-рутилового шлиха установлены в пачке чередования хлорит-серицит-кварцевых, серицит-кварцевых сланцев и слюдистых кварцитов в нижней части разреза этой свиты и встречаются в виде обнажений и рудной щебенки в полосе протяженностью около 3 км и шириной до 500 м [1]. Рудопроявление Высотное приурочено к сложно построенной субширотной антиклинали, ядро которой сложено сланцами шарыкской и кварцитами кокчетавской свит, а крылья и пери-клинальное замыкание — нижнепалеозойскими эффузивами и туфами основного состава (рис. 1Б). Рудопроявление Дукунь располагается вблизи одноименной сопки, сложенной кварцитами андре-
евской свиты; породы, подстилающие и перекрывающие эту свиту, здесь не обнажены (рис. 1В).
Кварциты, содержащие циркон-рутиловый шлих, имеют лепидогранобластовую и гранобла-стовую структуру. Они сложены в основном кварцем (70—90%), реже встречаются серицитизиро-ванный плагиоклаз (до 20%), мусковит (до 10%). В составе рудных прослоев преобладают рутил (до 60%), циркон (до 40%). В шлихе рудопроявления Дукунь до 40% магнетита. В рудных и нерудных прослоях всех рудопроявлений отмечено постоянное присутствие турмалина, содержание которого в ряде случаев достигает 5—7%.
Для геохронологических U—Th-Pb-исследо-ваний методом лазерной абляции с индукцион-но-связанной плазмой и масс-спектрометриче-ским окончанием (LA-ICP-MS) использованы детритовые цирконы, выделенные из трех проб, краткая характеристика которых приведена в табл. 1. Для каждой из них случайным образом было отобрано около 150 зерен циркона из размерных фракций крупнее 85 мкм. Отобранные зерна циркона, вмонтированные в эпоксидную смолу, исследовали в проходящем свете, а также в режимах отраженных электронов и катодолюми-несценции на сканирующем электронном микроскопе ABT 55 для выяснения внутреннего строения зерен, типа включений минералообразую-щих сред и выбора доменов для анализа.
LA-ICP-MS U-Th—Pb-анализы цирконов были выполнены в Институте наук о Земле Академии Синика, Тайпей, Тайвань с использованием 193 нм ArF-эксимерной системы лазерной абляции Photon Machines Analyte.G2 с ICP масс-спектрометром Thermo Finnigan Element XR. Анализ проводили в точке с диаметром 40 мкм в течение 60 с после 30 с измерений фона. Калибровку производили с использованием стандарта циркона GJ-1 с точно установленным методом термоионизационной масс-спектрометрии с изотопным разбавлением (ID-TIMS) возрастом по 207Pb/206Pb (608.5 ± 0.4 млн лет (2а)) и возрастом по верхнему пересечению дискордии с конкорди-ей 608.5 ± 1.5 млн лет (2а) [8]. Для контроля качества аналитических данных использовали стандартные цирконы 91500 и Mud Tank. В период выполнения анализов для стандарта 91500 по 207Pb/235U, 206Pb/238U, 207Pb/206Pb были получены возрасты 1058 ± 8, 1052 ± 10, 1070 ± 11 млн лет, а для стандарта Mud Tank - 731 ± 11, 730 ± 16, 731 ± ± 23 млн лет. Эти результаты хорошо согласуются с данными, полученными методом ID-TIMS. Изотопные U—Th-Pb-отношения были рассчитаны в программе GLITTER© [15].
В общей сложности было проанализировано 332 зерна циркона из указанных выше проб. Для них получена 221 конкордантная [11] оценка возраста (табл. 1), что было использовано при построении гистограмм, кривых относительной ве-
н о К
а\ £
00 сл
а 60, б г-1322 *
б ■3
Рис. 1. Схемы геологического строения участков опробования докембрийских россыпей Кокчетавского массива. Рудопроявления: А — Илекты, [5] с упрощениями; Б — Высотное; В — Дукунь. Врезка: географическое положение изученных участков в пределах Кокчетавского массива. 1 — кайнозойские отложения; 2 — нижнепалеозойские туфы основного состава; 3—7— кокчетавская, андреевская свиты: 3 — массивные, преимущественно белые, кварциты, 4 — серицитовые кварциты, серицит-кварцитовые сланцы, 5— серицит-кварцевые сланцы, 6 — хлорит-серицит-кварцевые, серицит-кварцевые сланцы, слюдистые кварциты, вверху цирконо-рутилоносные, 7 — слюдистые кварциты, серицит-кварцевые сланцы; 8 — филлиты и хлорит-серицитовые сланцы шарыкской сви
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.