ПЕТРОЛОГИЯ, 2014, том 22, № 5, с. 469-481
УДК 550.42
Хе8-Хеп ТЕРМОХРОНОЛОГИЯ РЕЙНЕРСКОГО МЕТАМОРФИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ЗЕМЛИ ЭНДЕРБИ (ВОСТОЧНАЯ АНТАРКТИДА, РАЙОН СТАНЦИИ МОЛОДЕЖНАЯ)
© 2014 г. Д. П. Крылов, |Ю. А. Шуколюков
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН наб. Макарова, 2, Санкт-Петербург, 199034, Россия; e-mail: dkrylov@dk1899.spb.edu
Поступила в редакцию 17.01.2014 г.
Получена после доработки 27.03.2014 г.
В результате выполненного в настоящей работе Xes-Xen датирования цирконов из пород рейнерско-го комплекса Земли Эндерби в районе станции Молодежная (побережье залива Алашеева) получены оценки возрастов 550 ± 50 млн лет и 1040 ± 30 млн лет. Метаморфические породы рейнерского комплекса сохранили свидетельства о двух главных событиях: во-первых, о кристаллизации магматических протолитов чарнокито- и эндербитогнейсов, а во-вторых, о наложенных структурно-метаморфических преобразованиях в условиях переходных от амфиболитовой до гранулитовой фаций (метаморфизм, регионально проявленный в породах рейнерского комплекса). Наиболее достоверные оценки возрастов, полученные Xes-Xen методом по цирконам магматического происхождения из чар-нокито- и эндербитогнейсов, соответствуют гренвильскому этапу развития рейнерского комплекса (около 1.0 млрд лет). Изотопные системы ксенона цирконов метаморфического происхождения свидетельствуют о панафриканском этапе формирования рейнерского комплекса (600—550 млн лет). Панафриканские процессы отображаются в изотопной системе U-Xe в двух случаях: при кристаллизации метаморфогенных цирконов в это же время (при этом, вероятно, на возрастном спектре Xes-Xen получается плато) и при преобразовании исходных изотопных систем (при этом кажущиеся возрасты снижаются к низкотемпературным фракциям газа). Существенно, что вторичные преобразования с понижением кажущихся возрастов к значениям 600—550 млн лет затрагивают только те компоненты (т.е. приводят к выносу ксенона только из тех ловушек), которые неустойчивы при максимальных температурах метаморфизма, для которых вычисленные Td меньше 750°С (в условиях, переходных от амфиболитовой к гранулитовой фациям). Если же стабильность ксенона выше, то сохраняются "первичные" изотопные системы. Следовательно, возраст метаморфизма, переходного от амфиболитовой к гранулитовой фаций на основании Xes-Хеn датирования, оценивается в 600—550 млн лет. В целом результаты выполненных исследований свидетельствуют о том, что региональный метаморфизм рейнерского комплекса в районе станции Молодежная имеет возраст не около 1.0 млрд лет, как считалось ранее, а около 600—550 млн лет.
DOI: 10.7868/S0869590314050057
ВВЕДЕНИЕ
К рейнерскому метаморфическому комплексу Земли Эндерби относят метаморфизованные в условиях амфиболитовой и гранулитовой фаций осадочные и изверженные породы докембрий-ского возраста. Как и для многих других метаморфических комплексов докембрия полученные к настоящему времени оценки возраста главных этапов геологического развития рейнерского метаморфического комплекса неоднозначны. При этом наиболее дискуссионным является вопрос об эволюции этого комплекса в интервале 1.0—0.5 млрд лет. В частности, до сих пор отсутствуют надежные оценки возраста метаморфизма амфиболитовой и гранулитовой фаций, регионально проявленного в рейнерском комплексе. Несмотря на это считается, что максимальные температуры метаморфических процессов соответствуют гренвильскому этапу развития
комплекса (Black et al., 1987). Панафриканские оценки возраста, полученные для метаморфических пород рейнерского комплекса, первоначально интерпретировались как результат проявления магматической активности (формирование полей пегматитов), которая привела к локальным преобразованиям вмещающих пород в условиях амфиболитовой фации метаморфизма (Grew, 1978, 1981). Позднее появилась альтернативная интерпретация панафриканских оценок возраста, согласно которой они отражают региональные регрессивные преобразования пород рейнерского комплекса в условиях метаморфизма зеленослан-цевой фации (400-500°С) (Black et al., 1987).
В настоящей статье в плане решения задачи о возрасте эндогенных процессов, проявленных в рейнерском комплексе, обсуждаются результаты Xes-Xen термохронологических исследований цирконов из метаморфических, ультраметамор-
Т-г
45°30' 46°00' в.д
Рис. 1. Геологическая схема района залива Алашеева (Земля Эндерби).
1—2 — рейнерский метаморфический комплекс: 1 — эндербито-, чарнокито- и гранодиоритогнейсы, 2 — мигматизиро-ванные пироксеновые, роговообманковые, гранат-биотитовые и гранат-пироксеновые гнейсы; 3 — места отбора проб для Хе8-Хеп геохронологических исследований и их номера; 4 — станция Молодежная.
На врезке показано положение Земли Эндерби: 1 — рейнерский метаморфический комплекс, 2 — нейпирский метаморфический комплекс.
фических и магматических пород района станции Молодежная. Главное достоинство Хе8-Хеп метода термохронологии, разработанного Ю.А. Шуко-люковым (Шуколюков и др., 1974, 1975, 1976, 1977; 8Иико1шкоу е! а1., 1974), состоит в возможности датирования "первичных" процессов даже в случае частичных природных потерь ксенона. Кроме того, большой спектр изотопов ксенона позволяет не только сравнивать оценки возраста, рассчитанные по разным изотопным отношениям, но и контролировать атмосферную контаминацию. Поскольку в основе Хе8-Хеп метода лежит спонтанное деление урана с образованием изотопов ксенона, минералы-геохронометры, используемые для Хе8-Хеп датирования, подходят и для и-РЬ геохронологических исследований, что позволяет непосредственно сравнивать результаты,
полученные указанными методами, и таким образом оценивать их достоверность.
ХАРАКТЕРИСТИКА ОБРАЗЦОВ ДЛЯ Xes-Xen ТЕРМОХРОНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Район станции Молодежная (побережье залива Алашеева) расположен в западной части Земли Эндерби и включает холмы Тала, мыс Уиддоус, горы Коновалова-Городкова, а также прилегающие острова (рис. 1). В геологическом строении этого района принимают участие разнообразные по составу метаморфические породы, которые обычно относят к рейнерскому метаморфическому комплексу. Они представлены (Grew, 1978, 1981; Black et al., 1987) в различной степени мигма-тизированными пироксеновыми, роговообманко-
выми, гранат-биотитовыми и гранат-пироксено-выми гнейсами, а также чарнокито-, эндербито- и гранодиоритогнейсами, условия метаморфизма соответствуют гранулитовой и амфиболитовой фациям.
Места отбора образцов для Хе8-Хеп термохронологических исследований показаны на рис. 1.
Лейкосома мигматита (западный берег бухты Фрит, проба 43/32). Циркон в лейкосоме мигматита, которая имеет гранитный состав, наблюдается в основном между зернами ортоклаза, и реже приурочен к скоплениям биотита. Более мелкие зерна циркона также встречаются и в виде включений в биотите. Чаще циркон крупный (0.15—0.25 мм), хорошо ограненный, короткопризматический (Куд= 1.5), медово-желтого цвета, слегка замутненный. Хорошая сохранность граней, отсутствие видимых ядер и приуроченность к типично-магматическим выделениям ортоклаза свидетельствует в пользу образования данной генерации циркона при кристаллизации родоначально-го для лейкосомы анатектического расплава. По морфометрическим параметрам (Рирт, 1985) основная часть зерен циркона соответствует четырем типам: 819, 820, 824 и 825, при максимальном количестве зерен типа 819. Морфометрическая средняя точка при этом отклонена в поле 825. Вектор эволюционного тренда циркона направлен от более щелочных условий кристаллизации при высоких температурах (около 850°С) в сторону меньшей щелочности при температуре около 800°С.
Биотит-амфиболовый плагиогнейс (мыс Уиддо-ус, проба 37/32). Зерна циркона приурочены в основном к выделениям темноцветных минералов (биотита и амфибола). Циркон чистый, бесцветный или слегка розоватый. Из-за плохой сохранности граней морфометрический анализ не представляется возможным. Удлиненные зерна циркона, как правило, ориентированы параллельно кристаллизационной сланцеватости. Это позволяет предполагать, что его образование (преобразование) протекало в условиях метаморфизма. В пользу этого предположения свидетельствует пониженное содержание и (около 200—300 мкг/г).
Эндербито- и чарнокитогнейс (о-ва Мак-Махон). Цирконы из эндербито гнейса (проба 11у/32) и гранатсодержащего чарнокито-гнейса (проба 1^/32), протолитами которых послужили магматические породы, относятся к двум морфометрическим типам:
I. Длиннопризматический, цирконового габитуса, прозрачный или немного замутненный, бесцветный или желтоватый с небольшим количеством пылевидных включений. Обращает на себя внимание, что длинные оси кристаллов параллельны кристаллизационной сланцеватости.
II. Субидиоморфный, иногда почковидный, с корродированными гранями, сиренево-желтого цвета, замутненный. Иногда наблюдается внутри зерен ортопироксена. Первая из этих разновидностей, скорее всего, имеет метаморфическое, а вторая магматическое происхождение.
ОСНОВЫ Хе,-Хеп МЕТОДА
Идея использовать ксенон в геохронологии (Хлопин и др., 1947) основана на спонтанном делении 238и:
= Га - (^ + " •
(1)
где t — возраст образца; Xes и 238U — атомные концентрации ксенона спонтанного деления и 238U, соответственно; Ха — константа распада 238U, 1.55125 х 10-10 лет-1 (Steiger, Jager, 1977); Xs — константа спонтанного деления 238U; ys — относительный выход Xes на одно деление; для 136Xe (136Xe) равно 5.677 х 10-18 лет-1.
Вычисление по уравнению (1) дает нижний предел возраста в случае природных потерь ксенона. U-Xe метод требует прецизионных измерений концентраций Хе и U в одном и том же образце.
При использовании метода Хеs-Xen со ступенчатым отжигом (Шуколюков и др., 1974, 1976, 1977; Teitsma et al., 1975; Teitsma, Clarke, 1978) концентрация урана не определяется, а образец облучается тепловыми нейтронами, что вызывает нейтронно-индуцированное деление 235U без влияния на 238U. Полученный в результате облучения ксенон (компонента Xen) по изотопному составу отличается от Xes, так что отношение Xes/Xen можно определить из условий материального баланса:
Xe, = ( 'Xe/Xe) n - (
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.