ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2010, том 435, № 5, с. 647-652
= ГЕОЛОГИЯ
УДК 550.93
ВОЗРАСТ МЕТАМОРФИЗМА ГРАНУЛИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ВОРОНЕЖСКОГО КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАССИВА: РЕЗУЛЬТАТЫ ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКИХ и-РЬ-ИССЛЕДОВАНИЙ МОНАЦИТА
© 2010 г. К. А. Савко, А. Б. Котов, Е. Б. Сальникова, Е. Х. Кориш, С. М. Пилюгин, Г. В. Артеменко, член-корресподент РАН С. П. Кориковский
Поступило 02.08.2010 г.
В последнее десятилетие активно проводятся исследования, направленные на реконструкцию геодинамической эволюции литосферы Восточно-Европейской платформы, в том числе Воронежского кристаллического массива (ВКМ). Достоверность этих реконструкций страдает от очень слабой геохронологической изученности докембрийских метаморфических областей, составляющих около 90% объема древней континентальной коры ВКМ.
ВКМ представляет собой крупное (600 х 800 км), неглубоко погребенное поднятие фундамента Восточно-Европейской платформы, ограниченное с севера и северо-востока системой грабенообраз-ных авлакогенов (Пачелмский, Московский, Гжатский, Торопец-Вяземский), с юга — Днепрово-До-нецкой, с запада — Оршанской и с востока — Прикаспийской впадинами. ВКМ вместе с Украинским щитом (УЩ) образует один из трех коровых сегментов докембрийского фундамента ВосточноЕвропейского кратона (Сарматия) [1]. Он относится к северо-восточной части Сарматии (рис. 1) и был отделен в фанерозое от УЩ Днепрово-До-нецким авлакогеном. На востоке Липецко-Ло-севский вулканогенный пояс и Восточно-Воронежская провинция разделяют ВКМ и Волго-Уральский коровый сегмент.
Основные черты геологического строения ВКМ определяют три главных типа структур — мезоархейские гнейсово-мигматитовые и грану-литовые области, неоархейские зеленокаменные пояса и палеопротерозойские подвижные пояса,
Воронежский государственный университет Институт геологии и геохронологии докембрия Российской Академии наук, Санкт-Петербург Институт геологии рудных месторождений, минералогии, петрографии и геохимии Российской Академии наук, Москва Институт геохимии, минералогии и рудообразования Национальной академии наук Украины, Киев
приуроченные к региональным глубинным разломам (рис. 1). Преобладающую часть площади ВКМ занимают области архейской консолидации (Сумская, Россошанская, Касторненская, Центральная и др.). Они сложены мигматизированны-ми гнейсами, серыми гнейсами (ТТГ) и различными по составу гранулитами обоянского комплекса (бывшей обоянской серии). Протяженные неоархейские зеленокаменные пояса (Белгородско-Ми-хайловский, Орловско-Тимский) сложены вулка-ногенно-осадочными образованиями михайловской серии (рис. 1). Палеопротерозойские пояса представляют собой крупные синформы (Тим-Ястребовская, Волотовская, Белгородская и др.), выполненные вулканогенно-осадочными и железисто-кремнистыми породами курской и осколь-ской серий, пространственно совпадающие с неоархейскими зеленокаменными поясами (рис. 1). Наиболее молодыми образованиями ВКМ являются слабо дислоцированные палеопротерозой-ские вулканогенно-осадочные отложения воронежской и байгоровской свит, а также вулканиты глазуновской серии, плащом перекрывающие более древние докембрийские комплексы.
Так как до палеозоя УЩ и ВКМ представляли собой единый коровый сегмент, то все протяженные структуры ВКМ прослеживаются и на Украинском щите [2]. Центральную часть Сарматии занимает архейская Сумско-Приднепровская гранит-зеленокаменная область, состоящая из двух блоков — Средне-Приднепровского на УЩ и Сумского в пределах ВКМ [3]. Ее обрамляют также архейские пояса: с запада Севско-Кировоград-ский, с востока Оскольско-Приазовский. Еще западнее Севско-Кировоградского пояса находится палеопротерозойский Белоцерковско-Одесский пояс, разделяющий Волыно-Подольский и Кировоградский блоки УЩ [3]. Северным продолжением этого пояса является Брянский блок ВКМ, сложенный гранулитами и разнообразными гранитоидами. Гранулиты Курско-Беседин-
36° 42° в.д.
ч 7 \ 8 © 9 • 3554
Рис. 1. Геолого-структурная схема Воронежского кристаллического массива (в качестве основы использована геологическая карта раннего докембрия ВКМ масштаба 1 : 1000000 под ред. Н.М. Чернышова, В.М. Ненахова и др., 1996). 1—6 — структурно-вещественные комплексы: 1 — платформенные рифея и фанерозоя, 2—6 — дорифейские Брянского (2) и Курского (3) блоков, Восточно-Воронежской провинции (4), Липецко-Лосевского вулканогенного пояса (5), рифтогенных структур второго порядка (6); геологические границы: блоков (7), Воронежского кристаллического массива (8); 9 — рифтогенные структуры второго порядка: 1 — Белгородско-Михайловская; 2 — Орловско-Тимская; 3 — Крупецко-Криворожская. 10 — местоположение и номера скважин отбора проб для изотопного датирования.
ского блока центральной части ВКМ находятся в пределах Оскольско-Приазовского пояса.
Выполненные к настоящему времени геохронологические исследования докембрийских комплексов ВКМ, к сожалению, пока еще имеют фрагментарный характер, что создает определенные трудности в расшифровке последовательности проявления метаморфических событий и выделении разновозрастных метаморфических комплексов. Для того чтобы в какой-то мере восполнить этот пробел, проведены геохронологические U—Pb-ис-следования монацита, а также изотопно-геохимические Sm—Nd-исследования метаосадочных пород гранулитовых комплексов центральной (Кур-ско-Бесединский блок) и северо-западной (Брянский блок) частей ВКМ, результаты которых представлены в настоящей работе.
Гранулиты Курско-Бесединского блока ВКМ представлены пироксен-магнетитовыми кварцитами, метапелитами, метабазитами и метаультра-базитами. Основные минеральные ассоциации метапелитов: Qtz + Grt + Kfs + Pl + Crd + Sil + Spl + + Bt + Mag (иногда с Ilm и Py) и Qtz + Grt + Kfs +
+ Sil + Opx + Spl + Crd + Bt + Py + Mag. К акцессорным минералам относятся магнетит, пирит, циркон, апатит, монацит и ксенотим.
Брянский блок расположен на северо-западе ВКМ и составляет примерно 1/5 часть его площади (около 100000 км2). Так как докембрийские комплексы западной части ВКМ повсеместно перекрыты осадочным чехлом мощностью от 320 до 640 м, данные по геологии Брянского блока впервые были получены только в 1970-е годы. К настоящему времени насчитывается всего лишь 13 скважин, вскрывших докембрийский фундамент на значительную глубину (до 400 м).
Гранулиты Брянского блока представлены главным образом метаосадочными породами — метапелитами, мраморами, известково-силикат-ными породами, железистыми кварцитами и графитовыми гнейсами. Основные парагенезисы метапелитов: Pl + Grt + Opx + Kfs + Bt, Qtz + Pl + + Sil + Bt + Crd + Kfs + Ilm, Qtz + Pl + Kfs + Crd + + Bt ± Sil ± Grt. Среди акцессорных минералов наиболее часто встречаются магнетит, апатит, циркон и монацит.
Рис. 2. Морфологические типы монацитов из метапелитовых гранулитов Курско-Бесединского и Брянского блоков ВКМ. а — округлое зерно монацита в биотите, обр. 5808/6; б — включение удлиненного зерна монацита в гранате, обр. 3554/167; в — соотношение монацитов с породообразующими минералами, обр. 5809/11; г — включения апатита и монацита в краевой части граната, обр. 3554/167.
В метапелитах рассматриваемых блоков монацит является широко распространенным акцессорным минералом и обычно представлен зернами округлой и вытянутой формы размером от 10—20 до 100 мкм (рис. 2а, б). Он встречается преимущественно в виде включений в различных метаморфических минералах — чаще всего в гранате, плагиоклазе, шпинели и гиперстене (рис. 2в, г). Крупные зерна монацита (более 60 мкм) довольно часто имеют зональное строение, а мелкие (10—40 мкм), как правило, гомогенны. По составу монациты из гранулитов Брянского блока заметно отличаются от монацитов из Курско-Беседин-ского блока. Они незональны, в них отсутствует иттрий, вдвое больше легких редких земель при более низком отношении Се203^а203. Кроме того, для монацита из метапелитов Брянского блока характерны более низкие содержания свинца и неодима (табл. 1).
Выделение акцессорного монацита для геохронологических и—РЬ-исследований проводилось по стандартной методике с использованием тяжелых жидкостей. Химическое разложение мо-
нацита и выделение Pb и U выполнено по модифицированной методике Т. Кроу [4]. Уровень холостого опыта за период исследований не превышал 20 пг для Pb. Определение изотопного состава Pb и U выполнено на масс-спектрометре Finnigan MAT-261 в статическом или динамическом режиме (с помощью электронного умножителя). Обработка экспериментальных данных проводилась по программам PbDAT и ISOPLOT [5, 6]. При расчете возрастов использованы общепринятые значения констант распада урана [7]. Поправки на обычный свинец введены в соответствии с модельными величинами [8]. Все ошибки приведены на уровне 2а.
Выделение Nd и Sm проводили по методике, описанной в [9]. Изотопные составы Nd и Sm измерены на многоколлекторном масс-спектрометре Sector-54 с использованием трехленточного источника ионов (Ta—Re—Ta) в мультидинамиче-ском для Nd и статическом для Sm режимах с одновременной регистрацией ионных токов разных изотопов данного элемента. Коррекция на изотопное фракционирование внесена нормирова-
Таблица 1. Составы монацитов из гранулитов ВКМ, мас. %
Компонент a Курско-Бесединский блок, обр. 3554/167 Брянский блок, обр. 5808/6
P2O5 0.15 31.18 29.61 30.25 31.27 30.34 28.13 27.81 27.22 28.29
SiO2 0.07 - - - - - 0.38 0.47 0.35 0.40
CaO 0.06 1.79 2.00 1.72 1.43 1.75 0.22 0.45 0.15 0.18
Y2O3 0.28 7.38 7.71 8.56 7.97 7.88 - - - -
La2O3 0.31 6.77 6.14 5.93 6.10 5.53 20.69 20.32 20.64 20.03
Се20з 0.38 20.11 18.96 17.93 19.07 18.87 35.70 36.56 36.93 37.27
РГ2О3 0.32 1.99 2.57 2.52 2.27 2.33 3.86 2.60 3.14 1.96
Nd2O3 0.32 13.11 13.98 14.07 14.84 13.60 7.35 8.70 8.20 9.16
Sm2O3 0.29 2.87 2.54 4.13 4.00 3.54 - 0.34 - -
EU2O3 0.26 - - - - - - - 0.37 0.45
Gd2O3 0.28 3.89 4.51 4.22 4.49 4.52 - - -
Dy2O3 0.38 1.56 2.34 2.24 1.82 2.47 - - - -
Yb2O3 0.38 0.44 0.43 - - - - -
ThO2 0.25 1.52 1.45 1.48 1.26 1.69 1.93 1.66 1.33 1.16
UO2 0.23 5.01 5.30 4.50 2.91 4.35 0.55 0.47 0.27 0.45
PbO 0.25 1.82 1.33 1.85 2.89 2.17 - 0.50 0.18 -
Сумма 99.45 98.87 99.3
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.