2011

Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Геохимические особенности и возраст бадделеита из карбонатитов протерозойского щелочно-ультраосновного массива Тикшеозеро (Северная Карелия, Россия)

^*Родионов Н.В., ^**Беляцкий Б.В. , ^*Капитонов И.Н., *Антонов А.В., ^***Симакин С.Г., ^*Сергеев С.А.

^*ВСЕГЕИ, Центр изотопных исследований, Санкт-Петербург, Россия, rodionov@vsegei.ru

^**ВНИИОкеангеология, Санкт-Петербург, Россия

^***ЯФ ФТИАН, Ярославль, Россия

Используя локальный анализ, получен уран-свинцовый возраст бадделеита из карбонатитов массива Тикшеозеро 1994.8±9.4 млн.лет и представлены его геохимические характеристики.

В последние годы широкое распространение в практике уран-свинцового датирования, прежде всего, основных, ультраосновных и щелочных интрузивных пород, приобрел бадделеит (ZrO₂) [Amelin et al., 1999; Rasmussen et al., 2008]. Перспективность этого минерала как геохронометра определяется его происхождением (преимущественно магматогенное), особенностями кристаллической структуры (моноклинный, очень высокая температура кристаллизации, малая степень механической устойчивости) и химического состава (относительно высокие содержания урана при полном отсутствии нерадиогенного свинца, а также высокие содержания гафния, что позволяет использовать Lu-Hf изотопную систематику для датирования) [Heaman & LeCheminant, 1993]. Считается, что основным преимуществом, по сравнению с цирконом, является замкнутость уран-свинцовой изотопной системы бадделеита [Heaman, 2009], что позволяет получать при высокой точности современных геохронологических анализов, конкордантные возраста кристаллизации вмещающих бадделеит геологических тел как архейско-протерозойского, так и фанерозойского возрастов [Bayanova, 2006]. Вместе с тем, ряд вопросов генезиса бадделеита остается еще мало изучен: например, образование бадделеитов при формировании эклогитов [Rubatto and Scambelluri, 2003] или латеритов по осадочным карбонатным породам [Nishio & Minakawa, 2004], в метаморфических реакциях при взаимодействии циркона с метасоматическим карбонатным флюидом [Purtscheller & Tessadri, 1985], также как и геохимическая характеристика бадделеита, отражающая особенности кристаллизации и происхождения, представленная в литературе единичными анализами по валовым навескам этого минерала.

В карбонатитах Тикшеозерского массива (северная Карелия) бадделеит широко распространен в качестве самостоятельной минеральной фазы, а также в виде включений в цирконе [Франтц и др., 2001], и имеет как гомогенное внутреннее строение (рис.1a-c), так и отчетливую зональность, особенно хорошо видную в катодной люминесценции (рис.1d), при этом включения других минеральных фаз обычно отсутствуют. Включения бадделеита в цирконе, приурочены к трещинам, различным дефектам и краевым частям зерен циркона. Мы изучили состав следовых элементов и уран-свинцовую систематику бадделеита из двух проб карбонатита скважины 154 с глубины 26 (рис.1d) и 210 (рис.1c) метров. Локальный анализ проводился на ионном зонде высокого разрешения SHRIMP-II, а также Cameca 4F. Отличительной геохимической особенностью изученного бадделеита является пониженное содержание гафния – в среднем 3000-4500 ppm, и повышенное ниобия – до 8500 ppm, тогда как бадделеит из карбонатита массива Палаборы характеризуется концентрациями Hf 9000-10000 и Nb – 1100 ppm [Reischmann et al., 1995]. При этом содержания других изученных микрокомпонентов сопоставимы с составами бадделеитов, описанными в литературе [Heaman, 2009; Reischmann et al., 1995]: Li: 0.6–2.7, Ti: 865–1760, Sr: 3.34–5.08, Y: 24.4–35.8, Ba: 3.71–4.85, ∑REE: 34.2–56.2 ppm. В то же время для изученных бадделеитов наблюдаются существенные вариации таких элементов как торий и уран, как от зерна к зерну (минимальное содержание 3.2 и 53.9, а максимальное 208.9 и 1365.5 ppm, торий и уран, соответственно), так и между изученными пробами: 210 проба – Th в среднем 44.1, а U - 488.4 ppm, 26 проба - Th в среднем 8.4, а U - 167.0 ppm. При этом отношение этих элементов практически постоянно: Th/U 0.05–0.07. Распределение редкоземельных элементов (рис.1e) в целом аналогично таковому для среднего состава бадделеита Палаборы и характеризуется умеренным обогащением тяжелыми РЗЭ: (Lu/La)n от 2.7 до 68.4 (среднее 23.4), отчетливо выраженной цериевой аномалией: Ce/Ce* от 2.73 до 8.9 (среднее 5.56), и отсутствием значимой европиевой аномалии: Eu/Eu* от 0.75 до 1.14 (среднее 0.93). Необходимо отметить проявленные в той или иной мере соотношения Pr_n≥Nd_n и Yb_n≥Lu_n (рис.1e), которые являются типичными для нормированного распределения РЗЭ бадделеитов. Для трех проанализированных зерен распределение РЗЭ резко отличается повышенными содержаниями легких РЗЭ (рис.1e): (La/Gd)n 0.99-1.61, что, видимо, связано с микропримесями силикатных минералов, апатита и кальцита, что косвенно подтверждается повышенными содержаниями Si, Ca и P.

Уран-свинцовый изотопный анализ выполнен для 29 зерен из двух проб. Содержания урана, тория и радиогенного свинца существенно различаются, так бадделеиты пробы 210 характеризуются повышенным Th: до 73 ppm, ураном: до 94 ppm, радиогенным Pb: 30 ppm (в среднем), тогда как в бадделеитах пробы 26 – Th: 1-6, U: до 23, Pb_rad 7.0 ppm (среднее). Тем не менее, как уран-свинцовый, так и свинец-свинцовый возраст бадделеита двух проб совпадает в пределах погрешности (конкордантный возраст 1995±12 млн.лет для пробы 26 и 1995±16 млн.лет для пробы 210). По 40 анализам бадделеита двух проб вычисленный возраст соответствует (рис.1f): ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb 1993.9±7.5, и ²⁰⁶Pb/²³⁸U 1978±33 млн.лет (при коррекции состава по ²⁰⁸Pb) и 1994.4±8.1 млн.лет по пересечению с кокнкордией.

Для сопоставления результатов, полученных различными методами датирования, мы провели уран-свинцовый анализ тех же зерен бадделеита (из того же препарата) с помощью лазерной абляции и масс-спектрометрии (Neptune) с ИСП. Было подтверждено избыточное фракционирование урана по отношению к свинцу при анализе бадделеита [Sylvester et al., 2007], которое приводит к обратной дискордантности в уран-свинцовых координатах. Вместе с тем, свинец-свинцовые изотопные отношения отличаются высокой воспроизводимостью результатов. Оценка возраста по среднему значению изотопного отношения ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb по 11 анализам соответствует 1994±18 млн. лет при СКВО=0.8, что хорошо совпадает с U-Pb конкордантным возрастом бадделеита 1994.8±9.4 (СКВО=0.001), определенным с помощью SHRIMP-II (рис. 1f).

Литература:

Франтц Н.А., Савва Е.В., Путинцева Е.В. Редкометальные минералы (циркон, пирохлор, бадделеит) карбонатитов Тикшеозерского массива (Северная Карелия) // Вестник СПбГУ. 2001. Cер.7. Вып.4. №31. С. 76–83.

Amelin Yu., Li Ch., Naldrett A.J. Geochronology of the Voisey’s Bay intrusion, Labrador, Canada, by precise U-Pb dating of coexisting baddeleyite, zircon, and apatite // Lithos. 1999. Vol. 47. P. 33–51.

Bayanova T.B. Baddeleyite: A Promising Geochronometer for Alkaline and Basic Magmatism // Petrology. 2006. Vol. 4. P. 187–200.

Heaman L.M., LeCheminant A.N. Paragenesis and U–Pb systematics of baddeleyite (ZrO2) // Chemical Geology. 1993. Vol. 110. P. 95–126.

Heaman L.M. The application of U–Pb geochronology to mafic, ultramafic and alkaline rocks: an evaluation of three mineral standards // Chemical Geology. 2009. Vol. 261. P. 43–52.

Nishio D., Minakawa T. Baddeleyite, zirconolite and calzirtite in lateritic rocks from Ryoke and Chichibu terranes, Japan // Journal of Mineralogical and Petrological Sciences. 2004. Vol. 99. P. 42–53.

Purtscheller F., Tessadri R. Zirconolite and baddeleyite from metacarbonates of the Oetztal-Stubai complex (northern Tyrol, Austria) // Mineralogical Magazine. 1985. Vol. 49. P. 523–529.

Rasmussen B., Fletcher I.R., Muhling J.R. Pb/Pb geochronology, petrography and chemistry of Zr-rich accessory minerals (zirconolite, tranquillityite and baddeleyite) in mare basalt 10047 // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2008. Vol.72. P. 5799–5818.

Reischmann T., Brugmann G.E., Jochum K.P., Todt W.A. Trace element and isotopic composition of baddeleyite // Mineral Petrology. 1995.Vol.53. P.155–164.

Rubatto D., Scambelluri M. U-Pb dating of magmatic zircon and metamorphic baddeleyite in the Ligurian eclogites (Voltri Massif, Western Alps) // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2003. Vol. 146. P. 341–355.

Sylvester P.J., Tubrett M.N., Souders A.K. In situ U/Pb geochronology of baddeleyite by LA-ICPMS // Goldschmidt Conference Abstracts. 2007. P. A991.