УДК 552.48
ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СОСТАВА ЦИРКОНОВ ИЗ ЭКЛОГИТОВ ПО РЕДКИМ ЭЛЕМЕНТАМ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ПРОБЛЕМЕ ВОЗРАСТА ЭКЛОГИТОВ БЕЛОМОРСКОГО ПОДВИЖНОГО ПОЯСА © 2012 г. С. Г. Скублов*, А. В. Березин*, Н. Г. Бережная**
*Институт геологии и геохронологии докембрия РАН наб. Макарова, 2, Санкт-Петербург, 199034, Россия; e-mail: skublov@yandex.ru **Всероссийский научно-исследовательский геологический институт имени А.П. Карпинского Средний пр., 74, Санкт-Петербург, 199106; Россия Поступила в редакцию 15.12.2011 г.
Получена после доработки 26.01.2012 г.
В результате обобщения всех доступных данных (877 индивидуальных прецизионных локальных анализа) по составу цирконов из эклогитовых комплексов мира выявлены общие закономерности, заключающиеся в аномально пониженном содержании Th (в среднем не больше 3 ppm) и величины Th/U отношения (в среднем 0.03), значительно пониженном содержании всего спектра REE (до 22 ppm), и особенно LREE (менее 2 ppm), пониженном содержании Y (в среднем 34 ppm), U (100 ppm), P (41 ppm) и повышенном — Hf (в среднем 11400 ppm). Спектр распределения REE в цирконах из эклогитов отличается четко выраженным пологим распределением HREE; отсутствием или слабовыраженной отрицательной Eu-аномалией; сильно редуцированной положительной Ce-аномалией (Се/Се* в среднем 11); "корытообразным" провалом в легкой части спектра REE, доходящим до появления отрицательной Nd-аномалии. Установленные закономерности распределения редких и редкоземельных элементов в цирконах из эклогитов универсальны, они не зависят от типа породы (метабазиты, метаультрабазиты, гнейсы) и величины давления (эклогиты высокого и сверхвысокого давления). Комплексное использование этих признаков позволяет уверенно отличать эк-логитовые цирконы от цирконов магматического генезиса и метаморфических цирконов, не связанных с высокобарическим метаморфизмом. Для эклогитов Беломорского подвижного пояса (районы Салмы и Гридино) установлено, что центральные части (ядра) цирконов из эклогитов-ме-тагаббро с возрастом 2.8—2.9 млрд. лет являются магматическими, а их внешние метаморфические каймы с возрастом около 1.9 млрд. лет по редкоэлементному составу соответствуют типовым экло-гитовым цирконам. Следовательно, в Беломорском подвижном поясе фиксируется только один, а именно свекофеннский (~1.9 млрд. лет), этап эклогитового метаморфизма архейских пород.
ВВЕДЕНИЕ
Данные по редкоэлементному составу цирконов, получаемые с помощью локальных методов изучения вещества, активно развивающихся в последние 10—15 лет, широко используются в геохронологии при интерпретации результатов U-Pb датирования цирконов в геохимических и петрологических исследованиях (Hoskin, Schaltegger, 2003; Hanchar, van Westrenen, 2007 и др.). Фактический материал по составу цирконов из пород различного генезиса, накопленный к началу XXI столетия, позволил выделить специфические черты геохимии цирконов магматического происхождения, заключающиеся в дифференцированном от легких к тяжелым спектре распределения REE, в четко выраженной положительной
Статья посвящена памяти В.И. Фельдмана
Се-аномалии и отрицательной Еи-аномалии, в повышенной величине ТИ/и отношения и других характеристиках состава (Но8кт, 8сИак姧ег, 2003). Кроме того, был установлен набор признаков, по которым можно разделять цирконы из различных типов магматических пород, например кимберлитов, гранитоидов и т.п. (Ве1ошоуа е!а1., 2002 и др.).
Геохимические отличия цирконов магматического генезиса от метаморфических, являющихся либо продуктом перекристаллизации первично-магматических цирконов, либо самостоятельными кристаллами, возникающими в ходе метаморфизма, также широко используется при интерпретации результатов и-РЬ цирконометрии (Яи-ЬаИо, 2002; Но8кт, 8сИак姧ег, 2003; Наг1еу е! а1.,
Циркон/хондрит 10000f
1000 г
100 г
10 Г
1 г
0.1 г
0.01 г
0.001 -
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Рис. 1. Пример соотношения распределения REE в магматических и метаморфических (эклогитовых) цирконах (образец эклогита 07ХХ10 из комплекса Даби-Шань, Liu et al., 2011b).
2007; Балашов, Скублов, 2011). Общей чертой геохимии метаморфических цирконов является "сглаживание" типичных для магматических цирконов характеристик: например, Th/U отношение, как правило, не превышает 0.2; Eu- и Се-аномалии редуцированы или отсутствуют; совместная кристаллизация с гранатом при метаморфизме приводит к понижению содержания HREE в цирконе (Rubatto, 2002). Именно для цирконов из эклогитов, в которых гранат присутствует всегда, пологий спектр HREE при низком уровне их содержания, наряду с отсутствием отрицательной Eu-аномалии, является характерным признаком, устойчиво повторяющимся в эклогитах из различных регионов, несмотря на различия их валовых составов (Rubatto, 2002; Rubatto, Hermann, 2007; Liati et al., 2009 и др.). Показательно, что спектры распределения REE в метаморфических внешних каймах и магматических ядрах цирконов из одних и тех же проб эклогитизированных базитов, как правило, отчетливо разделяются на графиках, нормированных на хондрит (рис. 1).
Однако отмеченные выше закономерности состава эклогитовых цирконов носят качественный
характер и основываются на ограниченном количестве данных, в лучшем случае — на двух-трех десятках локальных геохимических анализов цирконов из нескольких образцов эклогитов в конкретных комплексах. Поэтому нами сделана попытка обобщить максимально большое количество опубликованных на настоящий момент аналитических данных по составу цирконов из эклогитов, чтобы выявить универсальные закономерности распределения в них редких и редкоземельных элементов и оценить влияние давления и валового состава пород на это распределение.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Для статистической обработки в единый банк данных были сведены опубликованные в зарубежной литературе за период с 2002 г. до середины 2011г. результаты анализов цирконов из эклогитов. Геологическое строение и петрология рассмотренных комплексов эклогитов в использованных публикациях детально изучены, а сами экло-гиты продатированы современными изотопно-геохимическими методами, в том числе и-РЬ методом по циркону. Как правило, локальное и-РЬ
Таблица 1. Обобщенная характеристика состава цирконов из эклогитов различных комплексов мира
Компо- Количество Среднее Медиана Стандартное Квантиль Квантиль Нижний Верхний Минимум Максимум
ненты анализов значение отклонение для Lg(x) 5% 95% квартиль 25% квартиль 75%
La 653 0.03 0.03 0.77 0.003 0.94 0.01 0.10 0.001 26.0
Ce 869 1.07 1.31 0.65 0.067 8.70 0.39 3.35 0.005 79.9
Pr 561 0.03 0.03 0.62 0.003 0.45 0.01 0.08 0.001 2.64
Nd 727 0.19 0.16 0.60 0.020 2.96 0.08 0.42 0.001 14.2
Sm 813 0.32 0.32 0.50 0.045 2.10 0.17 0.63 0.004 9.67
Eu 841 0.21 0.24 0.51 0.030 1.41 0.13 0.41 0.001 4.33
Gd 860 1.53 1.58 0.47 0.243 7.77 0.83 3.15 0.010 31.8
Tb 741 0.47 0.49 0.42 0.080 1.99 0.27 0.91 0.010 6.84
Dy 874 3.85 4.41 0.44 0.560 17.7 2.30 7.58 0.070 42.8
Ho 780 1.00 1.11 0.43 0.146 5.11 0.61 1.81 0.030 11.4
Er 877 3.25 3.33 0.48 0.420 20.0 1.88 6.46 0.030 35.2
Tm 743 0.61 0.59 0.44 0.100 3.45 0.34 1.15 0.028 7.15
Yb 876 4.65 4.70 0.52 0.520 39.0 2.34 9.72 0.110 84.0
Lu 845 0.81 0.78 0.54 0.098 7.61 0.40 1.74 0.011 22.3
P 253 41.1 46.4 0.56 21.0 134 36.0 76.0 0.08 188
Sr 109 0.14 0.13 0.47 0.03 1.04 0.07 0.31 0.01 3.93
Y 644 34.0 37.0 0.47 5.00 180 19.6 67.1 1.00 388
Nb 413 0.56 0.58 0.57 0.06 13.8 0.27 1.18 0.02 27.8
Hf 571 11397 11076 0.14 7977 16595 9497 12890 5283 100388
Th 804 2.92 3.52 0.75 0.10 28.1 1.28 9.70 0.001 87.0
U 812 100 112 0.57 6.63 674 47.8 253 1.55 1170
Ti 390 7.62 8.40 0.45 1.70 35.2 4.30 12.0 0.03 934
Pb 291 5.24 6.00 0.68 0.18 44.1 2.39 18.5 0.03 93.1
Th/U 808 0.03 0.04 0.65 0.002 0.27 0.01 0.07 0.00001 0.83
REE 877 21.8 21.2 0.38 5.10 107 12.9 37.8 0.54 176
HREE 877 17.2 18.1 0.45 2.57 97.1 10.1 33.4 0.43 166
LREE 877 1.34 1.55 0.64 0.08 11.9 0.49 4.02 0.005 79.9
LuN/GdN 834 4.04 3.88 0.53 0.45 30.7 1.92 8.99 0.11 979
Eu/Eu* 794 1.08 1.03 0.50* 0.46 1.87 0.78 1.24 0.05 5.45
Ce/Ce* 486 11.0 10.8 0.55 1.46 86.9 4.24 27.3 0.30 566
PrN/NdN 526 0.62 0.63 0.33 0.19 2.11 0.39 1.01 0.04 6.47
ы
О
S
о а
s
h тз
Я
и H TJ
о и о
M
s
¡q
S:
Примечание. Для Eu/Eu* приведено стандартное отклонение для исходных нелогарифмированных анализов.
REE, HREE, LREE (в табл. и на рис.) — сумма содержания REE (La-Lu), HREE (Gd-Lu), LREE (La-Nd), соответственно.
Содержание редких и редкоземельных элементов приведено в ррт.
Использованы анализы цирконов из (Baldwin et al., 2004, 2007; Bauer et al., 2007; Bingen et al., 2004; Brockeret al., 2010; Chen et al., 2007, 2009, 2010; Gaoetal., 2010; Giacominietal., 2007; Gilottietal., 2004;
Janaketal., 2009; Li et al., 2005; Liati, 2005; Liati, Froitzheim, 2006; Liatietal., 2009; Liuetal., 2006, 2007, 2008, 2009, 2011a, 2011b; Martinson et al., 2006a, 2006b, 2009; McClelland et al., 2009; Miller et al., 2005, 2007; Monteleone et al., 2007; Nutman et al., 2008; Rubatto, 2002; Rubatto, Hermann, 2003; Sartini-Rideout et al., 2009; Schulzetal., 2006; Song et al., 2005; Spandleretal., 2004; Sun et al., 2002; Wu et al., 2002, 2008, 2009; Xiong et al., 2011; Yui et al., 2010; Zhang et al., 2010; Zong et al., 2010a, 2010b).
датирование и исследование геохимии циркона проводили в одно и тоже место зерна циркона — в "тот же кратер", что обеспечивало полную сопоставимость изотопных и геохимических данных.
Всего было отобрано 877 единичных анализов, выполненных по цирконам из 96 образцов и приведенных в 46 публикациях (литературные источники перечислены в приложении к табл. 1). Аналитические работы были выполнены преимущественно методом LA-ICP-MS с подчиненным количеством анализов цирконов на ионном микрозонде методом SIMS. Определяющим критерием отнесения того или иного анализа к группе эк-логитовых цирконов было сопоставление данных по морфологии (самостоятельное ли это зерно или кайма вокруг ядра циркона с магматической осцилляционной зональностью), по структуре (отображение в катодолюминесценции и обратно-отраженных электронах), наличию и состав
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.