ПЕТРОЛОГИЯ, 2014, том 22, № 4, с. 405-413
УДК 552.163+550.42
МНОГОЭТАПНОСТЬ СВЕКОФЕННСКОГО МЕТАМОРФИЗМА ПО ДАННЫМ СОСТАВА И U-Pb ВОЗРАСТА ТИТАНИТА ИЗ ЭКЛОГИТОВ БЕЛОМОРСКОГО ПОДВИЖНОГО ПОЯСА
© 2014 г. С. Г. Скублов*, **, А. В. Березин*, ***, Н. Г. Ризванова*, А. Е. Мельник*, Т. А. Мыскова*
*Институт геологии и геохронологии докембрия РАН наб. Макарова, 2, Санкт-Петербург,199034, Россия; e-mail: skublov@yandex.ru **Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" 21 линия, д. 2, Санкт-Петербург, 199106, Россия;
***Санкт-Петербургский государственный университет Университетская наб., 7-9, Санкт-Петербург, 199034, Россия;
Поступила в редакцию 10.12.2013 г.
Получена после доработки 20.01.2014 г.
Впервые проведено исследование геохимии титанита из эклогитов и сопряженных с ними пород Беломорского подвижного пояса (БПП) методом вторично-ионной масс-спектрометрии, которое позволило установить особенности состава титанита из гранатсодержащего и безгранатового пара-генезисов. Для титанита из гранатсодержащих парагенезисов характерно: спектр REE выпуклой формы и пониженное содержание HREE относительно LREE, также величина GdN/YbN отношения в среднем составляет около 16.5. Титанит из метаультрабазита наследует специфические особенности состава вмещающей породы, что необходимо учитывать при сравнении с таковым из ме-тагаббро. Результаты U-Pb датирования (TIMS) титанита подтверждают правомерность выделения раннего и позднего этапов свекофеннского метаморфизма в изученных районах БПП: раннего метаморфизма с возрастом достижения пиковых эклогитовых параметров около 1900 млн лет и ретроградной стадии при параметрах амфиболитовой фации в районе 1870—1880 млн лет и позднего метаморфизма аллохимической направленности, сопровождаемого пегматитообразованием, с возрастом около 1840 млн лет.
DOI: 10.7868/S0869590314040062
ВВЕДЕНИЕ
Титанит (официально отмененное IMA название сфен до сих пор употребляется в геохронологии), CaTi[SiO4](O,OH,F), благодаря изоморфному вхождению урана в кристаллическую решетку, является одним из главных после циркона минералов-геохронометров. Этому способствует относительно высокая температура закрытия U-Pb изотопной системы титанита, оцениваемая около 700°С (Cherniak, 1993; Frost et al., 2000), и возможность его кристаллизации в различных процессах — магматических, метаморфических и метасомати-ческих. В последнее время для идентификации условий образования титанита широко используются данные по распределению в нем редких и редкоземельных элементов (Mazdab et al., 2007; Che et al., 2013 и др.), также экспериментально от-калиброван геотермобарометр, основанный на распределении циркония в титаните (Hayden et al., 2008).
Для комплексов пород Фенноскандинавского щита результаты U-Pb датирования титанита и рутила были использованы при реконструкции
термальной истории Карельского кратона и Беломорского подвижного пояса (БПП) (Бибикова и др., 1999; Б1Ыкоуа й а1., 2001; Нестерова и др., 2011). Авторами было установлено принципиальное отличие значений и-РЬ возраста титанита и рутила из этих структур: архейского — для пород кратона и палеопротерозойского — для пород БПП. Однако исследование характера распределения редких элементов в титаните, потенциально содержащего информацию о параметрах, определяющих условия кристаллизации, для пород Фенноскандинавского щита не проводилось.
В настоящем сообщении приводятся результаты исследования распределения редких и редкоземельных элементов в титаните из различных проявлений эклогитов в БПП, являющихся ключевыми объектами при геодинамических реконструкциях в докембрии и до сих пор крайне дискуссионными в отношении возраста высокобарического метаморфизма. Авторы настоящей статьи придерживаются точки зрения о свекофеннском (около 1900 млн лет) возрасте процесса эклогити-зации, основываясь на оригинальных результатах
комплексного датирования (и-РЬ метод по циркону, и Ьи-ИГ метод по гранату и моноклинному пироксену) с привлечением данных по геохимии минералов (Скублов и др., 2012; Хер-вартц и др., 2012).
ОПИСАНИЕ ОБРАЗЦОВ
Титанит из обр. 6 (монокристалл размером около 10 см) и обр. 8 были отобраны в карьере Ку-ру-Ваара (северо-западная часть БПП) из жильных образований в контактовой зоне салминских эклогитов и вмещающих тоналит-трондьемито-вых гнейсов (Скублов и др., 2010; Мельник и др., 2013). Обр. 108 — это эклогитизированный ультрабазит (о. Высокий), относящийся к гри-динскому эклогитовому меланжу (Скублов и др., 2012). Образцы 202, 205 и 216 отобраны из обнажения эклогитов на о-ве Сидоров Керетского архипелага. Обр. 202 представляет собой центральную часть будины эклогита, обр. 216 взят из каймы интенсивной амфиболизации мощностью до 0.5 м по периметру этой будины, рассеченной поздними пегматитовыми и карбонат-кварцевыми жилами (обр. 205) (Березин и др., 2013). Обр. 304, монокристалл титанита до 3 см в поперечнике, отобран в районе Красной Губы из поле-вошпат-кварцевого прожилка, секущего эклоги-топодобный метабазит с метасоматическими зонами обогащения гранатом и моноклинным пироксеном (Скублов и др., 2013б). Для всех четырех опорных обнажений проведены детальные геохронологические исследования с определением возраста эклогитов и-РЬ методом по циркону и другими независимыми методами (Березин и др., 2013; Скублов и др., 2010, 2012, 2013б; Мельник и др., 2013; Хервартц и др., 2011). Кроме того, для салминских эклогитов было проведено локальное исследование геохимии и и-РЬ возраста рутила, показавшее контрастность состава рутила по редким элементам для эклогитов, отличающихся по типу протолита — метаультрабазитов и метабазитов (Скублов и др., 2013а). Таким образом, для дальнейшего исследования был отобран титанит как из собственно эклогитов, так и из более поздних по возрасту ассоциаций амфиболито-вой фации, наложенных на эклогиты и отличающихся отсутствием в них граната. Для сравнения с титанитом из эклогитов был проанализирован титанит из безгранатового плагиоклазового амфиболита Кейвской структуры (обр. К92/1 из коллекции Т.А. Мысковой) с возрастом 1720 млн лет, образовавшийся в условиях амфиболитовой фации умеренного давления.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Монофракции титанита были выделены по стандартной методике с применением тяжелых
жидкостей в ИГГД РАН и дочищены вручную под бинокуляром. Для исследования состава зерна титанита были залиты эпоксидной смолой в стандартной шайбе, затем приполированы. Предварительное исследование состава титанита по главным элементам на растровом электронном микроскопе JEOL JSM-6510LA c энергодисперсионным спектрометром JED-2200 (ИГГД РАН) показало отсутствие примесей неформульных элементов (в пределах порога чувствительности микрозонда) и включений посторонних минеральных фаз, наличие которых проверялось при максимально возможном увеличении методом композиционного контраста (режим BSE). Содержание редких и редкоземельных элементов (REE) было определено на ионном микрозонде Cameca-IMS-4f (ЯФ ФТИАН, г. Ярославль) по методике, подробно изложенной в (Jung, Hellebrand, 2007). Анализировались центральные части крупных, не менее 300 мкм в поперечнике, однородных кристаллов титанита и их обломков. Каждая точка анализа (табл. 1) отвечает индивидуальному зерну титанита из пробы. Диаметр поля анализа составлял 20 мкм, относительная погрешность анализа не более 20% для REE и не более 12% для других редких элементов (2а). Контрольный анализ четырех зерен титанита методом LA-ICP-MS (ВСЕГЕИ) показал хорошую сходимость результатов измерения (например, для одного и того же титанита SIMS — U 20.2 ppm, Zr 93.2 ppm, LA-ICP-MS - U 18.8 ppm, Zr 95.8 ppm, соответственно). При построении спектров распределения REE состав титанита нормировался к составу хондрита С1 (McDonough, Sun, 1995).
Для анализа U-Pb системы пробы титанита весом 2-4 мг отмывали в кипящей воде и в сильно разбавленном солянокислом растворе в ультразвуковом поле в течение 10 минут. Разложение производили в смеси кислот HF и HNO3. Выделение Pb и U проводили на ионообменных смолах в HBr-форме по методике (Manhes et al., 1978) с последующим выделением U на смоле UTEVA. Изотопы Pb измеряли на многоколлекторном масс-спектрометре Finnigan MAT-261 (ИГГД РАН). Лабораторное загрязнение при исследованиях не превышало 0.1 нг Pb. Определение U-Pb возраста титанита было выполнено по стандартной методике с погрешностью измерения Pb/U отношений, равной около 0.5% (2а). Изотопный состав обычного свинца рассчитан по модели Стейси-Крамерса (Stacey, Kramers, 1975). Изотопные отношения и возраст минералов расчитывали по программе PBDAT (Ludwig, 1993).
ГЕОХИМИЯ ТИТАНИТА
По характеру распределения REE проанализированные титаниты можно разделить на две группы - из гранатсодержащих парагенезисов, к ко-
Таблица 1. Содержание редкоземельных и редких элементов (ррт) в титаните
Компо-
Салминские эклогиты
Эклогиты Гридино
Эклогиты Керетского архипелага
* 8 108 202 205 216 304 К92/1
Точка 6-1** 6-2 8-1 8-2 108-1 108-2 202-1 202-2 205-1 205-2 216-1 216-2 304-1 304-2 304-3 К92/1-1 К92/1-2 К92/1-3 К92/1-4 К92/1-5
Та 85.5 80.3 213 222 577 565 167 96.3 129 112 76.3 47.4 44.7 34.9 41.8 3.41 8.37 60.8 1.97 5.72
Се 504 413 1054 1112 3350 2894 753 537 650 525 389 199 207 178 218 3.48 64.9 194 11.6 39.4
N(1 588 545 1016 1105 3777 3324 797 810 679 503 442 188 202 190 216 3.78 129 305 26.7 84.7
вт 247 211 238 260 1094 710 332 319 216 170 186 54.0 71.0 61.6 76.4 2.13 71.1 130 19.7 55.8
Ей 70.1 65.1 64.1 68 175 98.7 78.0 89.0 55.1 57.4 62.8 34.3 23.7 21.1 25.6 0.73 21.4 58.3 7.72 17.8
оа 225 201 119 201 690 643 261 284 253 193 246 80.7 65.1 59.8 69.2 4.63 79.1 115 24.1 72.0
Оу 107 94.2 56.2 68.7 331 441 120 119 247 248 262 95.9 38.2 34.4 39.1 11.5 86.2 122 51.7 84.6
Ег 26.0 23.2 14.0 17.9 89.4 158 29.3 22.0 160 175 132 58.5 12.0 11.0 13.8 15.2 54.2 72.6 44.8 57.0
УЬ 15.6 13.3 9.64 2.15 59.6 90.5 16.1 12.2 172 191 101 60.9 6.31 5.21 7.12 22.2 54.7 74.6 47.1 65.6
V 611 623 908 1096 949 1284 717 780 1349 821 822 946 664 686 625 997 843 ИЗО 838 959
Сг 78.6 75.3 52.4 56.2 336 512 80.9 73.2 97
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.