УДК 550.93:551.72(470.22)
U-Pb ГЕОХРОНОЛОГИЯ ЦИРКОНОВ ИЗ МЕТАОСАДКОВ ЛАДОЖСКОЙ СЕРИИ (СЕВЕРНОЕ ПРИЛАДОЖЬЕ, БАЛТИЙСКИЙ ЩИТ) © 2012 г. Т. А. Мыскова, Р. И. Милькевич, П. А. Львов
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН, Санкт-Петербург
e-mail: tmyskova@gmail.com Поступила в редакцию 06.04.2010 г., получена после доработки 18.05.2011 г.
Впервые для российской территории получен возраст детритовых цирконов (U-Pb изотопным методом на ионном микрозонде SHRIMP-II) из метапесчаников ладожской серии (Северное Прила-дожье), что позволило уточнить нижний возрастной предел осадконакопления и получить дополнительные данные для оценки состава и возраста источников сноса. Приведены результаты изотопно-геохимических (Sm-Nd) и геохимических исследований метаосадков. Высокие концентрации легких РЗЭ, высокие индикаторные отношения La/Sc и низкие Cr/Th отношения, наличие отчетливого Eu-минимума (Eu/Eu* = 0.54—0.72) указывают на значительную роль кислого материала в источнике сноса. На основании изотопного анализа детритовых цирконов показано, что осадки ладожской серии образовались при разрушении пород протерозойского (1.9—2.0 млрд. лет, с вкладом 60—70%) и, в меньшей степени, архейского (2.54—2.74 и 2.9—3.01 млрд. лет, с общим вкладом 30— 40%) возраста. Одним из архейских источников сноса могли служить гранитогнейсы Питкярант-ско-Койринойского купола с U-Pb возрастом цирконов 2659 ± 15 млн. лет. Установлен нижний возрастной предел осадконакопления, который в пределах ошибки измерений составляет 1.9 млрд. лет. Полученные значения Sm-Nd модельного возраста, равные 2.5—2.6 млрд. лет для осадков ладожской серии и более 3.4 млрд. лет для гранитогнейсов купола, свидетельствуют о весомом вкладе древнего корового источника в материнских породах. Полученные результаты хорошо согласуются с данными по свекофеннским осадкам Финляндии.
Ключевые слова: Северное Приладожье, Балтийский щит, И-РЪ геохронология, метатерригенные породы.
ВВЕДЕНИЕ
Изученный район расположен в Северном Приладожье в пределах Раахе-Ладожской структурной зоны сочленения Карельского кратона и раннепротерозойского Свекофеннского складчатого пояса (Когешап й а1., 1988). Свекофеннский пояс — классический пример широкого развития ювенильной континентальной коры раннего протерозоя. Важным источником информации о возрасте, составе и происхождении континентальной коры являются участвующие в его строении осадочные толщи.
Рассматриваемая территория принадлежит к северному домену, в пределах которого установлены выходы архейского фундамента в виде гра-нитогнейсовых куполов (Геология..., 2000; Ранний..., 2005). Супракрустальные образования представлены интенсивно деформированными и зонально метаморфизованными от зеленослан-цевой до амфиболитовой фации вулканогенно-осадочными породами нижнего протерозоя. Они расчленены на две серии: сортавальскую (лив-вий) и ладожскую (калевий). Сортавальская серия сложена преимущественно вулканогенными
породами базальтового состава и их туфами при подчиненной роли коматиитов, андезитов и осадочных пород, которые узкой полосой окаймляют гранитогнейсовые купола. Межкупольные пространства выполнены ритмично-слоистыми метатерригенными породами ладожской серии, которая является стратотипом калевия Карельского региона и рассматривается как аналог кале-вийских терригенных отложений Финляндии (Общая., 2002).
О стратиграфии ладожской серии нет единого представления, что объясняется сложностью ее структуры. Предложенные стратиграфические схемы существенно различаются и часто не стыкуются между собой (Котова и др., 2009; Ранний. , 2005). Некоторые геологи отказались от стратиграфии и предлагают описывать состав толщи на уровне литологических ассоциаций пород (КоИопеп, 1995). Часть геологов (ЬаШпеп йа1., 2002; Матреничев и др., 2006; Котова и др., 2009) придерживается двучленного строения ладожской серии: нижняя часть с возрастом 1.92—1.91 млрд. лет и верхняя — с возрастом 1.9—1.88 млрд. лет.
Изотопных датировок, удовлетворяющих современным требованиям, на рассматриваемой территории крайне мало. Возраст ладожской серии определяется возрастом прорывающих интрузий. В районе п. Харлу определен возраст диоритов (и-РЬ методом по циркону на ионном микрозонде БИШМР-П), прорывающих сорта-вальскую серию и низы ладожской серии (Матре-ничев и др., 2006). Он составляет 1922 ± 11 млн. лет, из чего делается вывод, что, по крайней мере, низы ладожской серии не могут быть моложе этой датировки. Верхний возрастной предел пород ладожской серии ограничен и-РЬ возрастом циркона прорывающей их Велимякской интрузии монцодиоритов 1892 ± 5 млн. лет (Богачев и др., 1999), а также возрастом метаморфизма 1885 ± ± 20 млн. лет, полученным ЯЬ-8г методом по биотитовым сланцам северного побережья оз. Яни-съярви ^огокИоу й а1., 1970). изотопные
данные по осадкам ладожской серии (Котова и др., 2009) дают достаточно древние значения модельного возраста от 2.5 до 2.7 млрд. лет (единичные — 3.1 млрд. лет), что свидетельствует о значительном вкладе архейского источника сноса, которым могли быть гранитогнейсы куполов, относимые к фундаменту. и-РЬ классическим методом по цирконам из гнейсов архейских куполов в окрестностях п. Сортавала и п. Питкяранта получены значения возраста около 2700 млн. лет (Тугаринов, Бибикова, 1980).
В пределах рассматриваемой структурной зоны ранее на территории Финляндии был произведен и-РЬ изотопный анализ обломочных цирконов из осадков калевия с использованием масс-спектрометра вторичных ионов. Возрастные кластеры цирконов свидетельствуют об архейском и протерозойском источниках вещества. Нижняя возрастная граница калевийских осадков определена по минимальному значению кластогенного циркона (1907 ± 15 млн. лет) и составляет в пределах ошибки 1.9 млрд. лет (ИиИша й а1., 1991; С1ае88оп й а1., 1993). На нашей территории таких работ не проводилось.
Задачей настоящего исследования является изотопное датирование детритовых цирконов из метаосадков ладожской серии с целью уточнения нижнего возрастного предела осадконакопления и определения возраста источников сноса.
Для изучения и датирования пород ладожской серии были выбраны участки на южном побережье оз. Янисъярви и на площади от п. Харлу до п. Импилахти, где они наименее метаморфизова-ны (от зеленосланцевой до эпидот-амфиболито-вой фации) и в наибольшей степени сохранили первичные структуры и текстуры (рис. 1). Ассо-
циации пород на изученной территории представлены ритмично-слоистыми кварц-биотитовыми, двуслюдяными сланцами, иногда с гранатом, и, вероятно, соответствуют верхней части разреза ладожской серии (Котова и др., 2009).
С целью определения состава и возраста предполагаемых источников сноса были изучены породы Питкярантско-Койринойского купола, сложенного биотит-олигоклаз-микроклиновы-ми гранитогнейсами, инъецированными плагиоклаз-микроклиновыми гранитами, которые образуют как крупные, так и мелкие тела пластооб-разной и линзовидной формы.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Для геохимического изучения отобрано 19 образцов пород ладожской серии и 2 образца грани-тогнейсов (места отбора проб см. на рис. 1), которые были проанализированы на петрогенные, редкие элементы, в пробах были определены содержания РЗЭ. В двух пробах метаосадков и одной пробе микроклиновых гранитогнейсов были исследованы цирконы, в тех же пробах определен изотопный состав Nd. Данные геохимического и изотопно-геохимического изучения приведены в табл. 1 —4.
Концентрации главных элементов определяли методом рентгеноспектрального силикатного анализа, а элементов-примесей — методом ICP MS (относительная погрешность 5—10%) в Центральной лаборатории ВСЕГЕИ.
Выделение акцессорных цирконов проводили по стандартной методике с использованием тяжелых жидкостей. U-Pb изотопный анализ цирконов выполнен на ионном микрозонде SHRIMP-II в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ (Санкт-Петербург). Данные обрабатывали согласно процедуре, описанной в (Williams, 1998), с использованием программ обработки SQUID (Ludwig, 2000) и Isoplot/Ex (Ludwig, 2001). Pb/U отношения нормализовали на отношение 206Pb/238U = 0.0665 в стандартном цирконе ТЕMORA, соответствующее возрасту 416.7 ± ± 1.30 млн. лет (2а) (Вкск et al., 2003).
Для выделения Nd и Sm использована методика, близкая к описанной в (Richard et al., 1976). Изотопные составы Nd и Sm измерены на многоколлекторных масс-спектрометрах Finnigan MAT-261 и TRITON T1. Измеренные отношения 149Sm/147Sm нормализованы к отношению 152Sm/147Sm = 1.783079, а 143Nd/144Nd - к отношению 146Nd/144Nd = 0.7219. Точность определения концентраций Sm и Nd — 0.5%, изотопных отношений 147Sm/144Nd — 0.5%,143Nd/144Nd — 0.005% (2а). Уровень холостого опыта за время исследо-
Рис. 1. Схема геологического строения Северного Приладожья.
1, 2 — раннепротерозойские супракрустальные серии: 1 — калевий, ладожская серия (метатурбидиты), 2 — ливвий, сор-тавальская серия (основные метавулканиты); 3 — гранитогнейсы архейского Карельского кратона; 4 — гранитогней-совые купола; 5 — раннерифейские интрузии рапакиви; 6 — места отбора геохимических проб; 7 — места отбора геохронологических проб. Цифрами обозначены порядковые номера проб из табл. 1.
1 ■ 2 + + + 3 + + 5 019 6 * 1
ваний составлял 0.05 нг для 8ш и 0.1 нг для Мё. Средневзвешенное значение 143Мё/144Мё в Мё-стандарте Ьа JoПa по результатам 25 измерений равно 0.511850 ± 5 (2а). При расчете величины 6Ш(Т) использованы современные значения для однородного хондритового резервуара (СИИЯ) 143Ш/144Ш = 0.512638 и 1478щ/144Ш = 0.1967 дасоЬ8-
en, Wasserburg, 1984). Модельные значения возраста TNd(DM) вычислены в соответствии с моделью (Goldstein, Jacobsen, 1988), согласно которой изотопный состав Nd деплетированной мантии линейно эволюционировал с 4.55 млрд. лет назад и имеет современные значения sNd(0) = +10, (143Nd/144Nd) = = 0.513151, 147Sm/144Nd = 0.2136.
Таблица 1. Химический состав (в мае. %) представительных образцов метаосадков ладожской серии и гранитогнейсов Питкярантско-Койринойского купола Северного Приладожья
Lfi
00
Район южного побережья оз. Янисъярви Район от
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.