научная статья по теме ИСТОЧНИКИ ВЕЩЕСТВА ИЛЬМЕНО-ВИШНЕВОГОРСКОГО ЩЕЛОЧНОГО КОМПЛЕКСА ПО ДАННЫМ LU–HF-ИЗОТОПИИ В ЦИРКОНАХ Математика

Текст научной статьи на тему «ИСТОЧНИКИ ВЕЩЕСТВА ИЛЬМЕНО-ВИШНЕВОГОРСКОГО ЩЕЛОЧНОГО КОМПЛЕКСА ПО ДАННЫМ LU–HF-ИЗОТОПИИ В ЦИРКОНАХ»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2010, том 435, № 2, с. 234-239

= ГЕОХИМИЯ

УДК 552.33+549.514.81 (470.5)

ИСТОЧНИКИ ВЕЩЕСТВА ИЛЬМЕНО-ВИШНЕВОГОРСКОГО ЩЕЛОЧНОГО КОМПЛЕКСА ПО ДАННЫМ Ьи-Ш-ИЗОТОПИИ В ЦИРКОНАХ © 2010 г. И. Л. Недосекова, Е. А. Белоусова, В. В. Шарыгин

Представлено академиком В.А. Коротеевым 13.04.2010 г. Поступило 28.04.2010 г.

Состав изотопов гафния в цирконах в последнее время становится важным инструментом для реконструкции источника магматических пород. Циркон устойчив во многих гипогенных и гипергенных процессах. Метамиктизация и более поздние процессы изменения практически не оказывают влияния на состав изотопов Hf в цирконе [12]. Относительная стабильность Hf-изотопии в цирконе делает изотопы гафния мощным инструментом для изучения возраста источника, а также происхождения и изотопной эволюции самых различных пород [6, 11]. Особенно эффективна комбинация датирования отдельного зерна циркона U—Pb-методом с Hf-изотопией из тех же самых зерен (при изучении цирконов локальными изотопными методами — SHRIMP, SIMS, лазерная абляция). Она приводит к важной информации относительно источника пород даже в том случае, когда другие изотопные системы значительно нарушены.

Нами получены первые Lu—Hf-изотопные данные (в комбинации с U-Pb-изотопными) методом лазерной абляции для цирконов из карбо-натитов и щелочных пород Ильмено-Вишнево -горского комплекса с целью изучения возраста пород и источников их вещества. Так как Sm-Nd-и Rb-Sr-изотопные системы в породах Ильмено-Вишневогорского комплекса были в различной степени нарушены во время герцинской коллизии [5, 9], использование Lu-Hf-изотопной системы, как наиболее стабильной и информативной, представлялось нам особенно актуальным.

Ильмено-Вишневогорский комплекс находится на стыке Среднего и Южного Урала и при-

Институт геологии и геохимии им. А.Н. Заварицкого

Уральского отделения

Российской Академии наук, Екатеринбург

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева

Сибирского отделения

Российской Академии наук, Новосибирск

GEMOS ARC National Key Centre, Macquarie University,

Sydney, Australia

урочен к Сысертско-Ильменогорскому докем-брийскому блоку, имеющему двухэтажное строение и длительную историю формирования. Ядро блока сложено гнейсо-гранулитами и мигматитами селянкинской толщи (и—РЬ-возраст цирконов которой составляет 1820 ± 70 млн. лет), а также плагиогнейсами и амфиболитами вишнево-горской толщи (РЯ1). Обрамление (верхний структурный этаж) представлено ильменогор-ской толщей на юге, шумихинской и черновской толщами — на севере, сложенными амфиболитами, плагиогнейсами и кварцитами, которые, предположительно, являются доуральскими па-леоокеаническими комплексами с и—РЬ-возрас-том цирконов 643 ± 46 (ильменогорская толща) и 576 ± 65 (шумихинская толща) млн. лет [1]. Возраст формирования миаскитов и карбонатитов Ильмено-Вишневогорского комплекса по данным ЯЬ—Sr- и и—РЬ-геохронологии составляет 440—410 млн. лет. Кроме того, во всех породах комплекса и-РЬ- и Rb—Sr-методами датируются более поздние процессы метаморфизма, связанные с герцинской орогенией (360—320 млн. лет) и последующим постколлизионным растяжением (260—240 млн. лет) [2, 9, 10].

Согласно модели корового анатексиса [3], Ильмено-Вишневогорский щелочной комплекс сформировался под воздействием мощного потока ювенильных щелочных водно-углекислых флюидов на гнейсово-амфиболитовый субстрат Сысертско-Ильменогорского блока и последующего развития коровых анатектических процессов, обусловивших становление карбонатит-миа-скитовых интрузий.

Модель мантийного анатексиса основывается на мантийных метках О, С, S, Sr, Мё и предполагает, что формирование Ильмено-Вишневогор-ского миаскит-карбонатитового комплекса обусловлено поступлением глубинной щелочной магмы, а процессы палингенеза играют подчиненную роль [9].

Исследования Ьи—Н1- и и—РЬ-изотопных составов цирконов Ильмено-Вишневогорского комплекса методом лазерной абляции были про-

6

Ж

•V-354

Рис. 1. Схема геологического строения северной части Ильмено-Вишневогорского комплекса, по [3]. 1 — плагиослан-цы и кварциты игишской, саитовской, аргазинской, кыштымской толщ (И.^); 2 — плагиогнейсы, амфиболиты виш-невогорской толщи (РЕ-!); 3 — метагипербазиты (РЯ^?); 4 — щелочные метасоматиты центральной щелочной полосы (фениты, карбонатно-силикатные породы, миаскиты, карбонатиты); 5 — миаскиты Вишневогорского массива; 6 — зоны карбонатитов и карбонатно-силикатных пород; 7 — массивы: 1 — Булдымский ультрабазитовый, 2 — Вишневогор-ский миаскитовый; 8 — линии тектонических нарушений; 9 — места отбора образцов и их номера.

5

9

ведены в Национальном Центре геохимической эволюции и металлогении континентов (GEMOS) Университета Макуори (Macquarie) в г. Сидней, Австралия. Для изотопного анализа Hf и U-Pb-да-тирования использован ультрафиолетовый лазер UP213 New Wave/Merchantek в комплекте с муль-тиколлекторным MC-ICPMS Nu-Plasma. Анализы выполнены с диаметром пучка около 50 мкм. Время абляции 100—120 с, глубина кратера 40— 60 мкм. Методика U-Pb-датирования и определения изотопов Hf детально описана ранее [8].

Изучены цирконы из миаскитов (обр. Vnp-1, Vnp-2), миаскит-пегматитов (обр. Krv-5) и карбонатитов Вишневогорского миаскитового массива (обр. V-354), а также цирконы из доломитовых карбонатитов Булдымского ультрабазитового массива (обр. К-103) (рис. 1).

Циркон в миаскитах, миаскит-пегматитах и карбонатитах Вишневогорского массива представлен кристаллами нескольких морфологиче-

ских типов — ксеноморфными, призматическими и дипирамидальными, различающимися также по окраске, наличию включений и прозрачности. Ранний циркон I, вероятно, образующийся при кристаллизации миаскитового расплава, представляет собой ксеноморфные, неоднородные по окраске, слабопрозрачные зерна, обычно более темные по катодолюминесценции (CL), пятнистые по изображениям в отраженных электронах (BSE), с реликтами осцилляторной зональности. Поздний новообразованный циркон II образует короткопризматические зерна округлой формы, прозрачные, c первичной зональностью, однородные по BSE, с отчетливой катодолюминес-ценцией. Значительная часть зерен цирконов представлена промежуточными разновидностями, иллюстрирующими различную степень преобразования ранних генераций цирконов и замещение их поздними генерациями. В кристаллах

206РЬ/238и 0.074

0.070

0.066

0.062

0.058„

0.3

0.052 0.048 0.044 0.040 0.036 0.032

0

(176Ш/177Н1)

(а) 460 Г

///420/ ) \ 1

400

- \ К 380

Т = 411 ± 14 млн. лет

Г— СКВО = 0.47, п = 3 1/1 1 1

0.4

0.5 0.6

207РЬ/235и

0.7

(б) 320 7

- / ///280»^

- VI 240

Т = 268 ± 6.1 млн. лет

1 / СКВО = 8.2, п = 11 | 1

0.2 0.4 0.6

207РЬ/235и

Рис. 2. и—РЬ-диаграмма для цирконов Ильмено-Вишневогорского комплекса: а — обр.У-354 из каль-цитовых карбонатитов Вишневогорского миаскито-вого массива; б — обр. К-103 из доломитовых карбонатитов Булдымского ультрабазитового массива.

0.28340 0.28320 0.28300 0.28280 0.28260 0.28240

20 15 10

первич

-

--БМ---

^СНиЯ-_к А

□ 11111

100 150 200 250 300 350 400 450 500 Т, млн. лет

11 Щ-2 ОЗ и 4

Рис. 3. Первичные отношения изотопов 176Н/177

Ш и

г^ в цирконах Ильмено-Вишневогорского комплекса. 1—3 — цирконы Вишневогорского массива: 1 — из миаскитов, 2 — из карбонатитов, 3 — из миаскит-пег-матитов; 4 — цирконы Булдымского массива (из доломитовых карбонатитов). Для сравнения приведены линии изотопной эволюции мантийных резервуаров БМ и СНиЯ. Для расчета изотопной эволюции БМ и СНиЯ использована константа распада Ьи X = = 1.865 • 10—11 [14].

циркона установлены включения торианита, пи-рохлора, ксенотима и монацита.

Цирконы миаскитов и карбонатитов Вишневогорского массива ранее были датированы классическим и—РЬ-методом по объемным навескам с кислотным разложением зерен [10], а также изучены на SHRIMP-II [2]. Цирконы карбонатитов Булдымского массива ранее не датировались.

и—РЬ-возраст раннего циркона I из карбонатитов Вишневогорского массива методом лазерной абляции определен в 411 ± 14 млн. лет (рис. 2а). Возраст 408 ± 8 млн. лет получен также при и—РЬ— SHRIMP-датировании ранних генераций цирконов миаскитов [2]. Для позднего циркона II получен возраст 282 млн. лет. и—РЬ-возраст цирконов из доломитовых карбонатитов Булдымского массива определен в 268 ± 6 млн. лет (рис. 2б).

Результаты анализа изотопного состава гафния изученных цирконов представлены в табл. 1 и на рис. 3.

В ранних цирконах I (в тех же зернах, по которым было проведено и—РЬ-датирование) первичные отношения изотопов Н показывают незначительные вариации (176Ш/177Ш )410 = = 0.282617—0.282678, еш = 3.5—5.7 и свидетельствуют о происхождении циркона из умеренно деплетированного источника. Цирконы миаскитов, миаскит-пегматитов и карбонатитов имеют близкие значения изотопных параметров Н , что указывает на единый источник их вещества.

Изотопы Н определены также в кристалле циркона II генерации (и—РЬ-возраст 282 млн. лет) из карбонатитов Вишневогорского массива. Циркон II значительно отличается от раннего циркона I высоким значением (176Ш/177Н0282 = 0.283055 и гш = 16, соответствующим значениям деплетиро-

Таблица 1. Ьи—Ш-изотопные данные для цирконов Ильмено-Вишневогорского комплекса

№ п.п. Образец Ьи, г/т г/т Ш, г/т 176Ьи/177Ш 176Н1/177Н1 206ръ/238и-возраст, млн. лет 176Н1/177Н1 (Т) £нг(Т) ^М, млрд. лет Томе, млрд. лет

1 Упр-2 2 17 10430 0.000030 0.282623 411 0.282623 3.8 0.87 1.17

2 Упр-1А 4 29 12126 0.000044 0.282633 411 0.282633 4.1 0.86 1.15

3 Упр-1В 2 15 7980 0.000034 0.282668 411 0.282668 5.4 0.81 1.07

4 КГУ-5-1* 2 16 6623 0.000045 0.282617 411 0.282617 3.5 0.88 1.17

5 КГУ-5-2* 2 16 7683 0.000039 0.282632 411 0.282632 4.1 0.86 1.15

6 КГУ-5-3* 2 19 7929 0.000043 0.282654 411 0.282654 4.8 0.83 1.10

7 У-354 -3 9 91 6445 0.000204 0.282680 411 0.282678 5.7 0.79 1.04

8 У-354 -6 12 125 6530 0.000265 0.282660 411 0.282658 5.0 0.82 1.09

9 У-354-8* 76 673 5190 0.002028 0.282679 411 0.282663 5.2 0.84 1.08

10 У-354-10* 3 26 6869 0.000060 0.282673 411 0.282673 5.5 0.80 1.06

11 У-354-12* 13 124 5978 0.000306 0.282664 411 0.282662 5.1 0.82 1.0

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.

Показать целиком