|
Глубинные источники и изотопный
возраст щелочно-карбонатитовой и платиноносной ультрамафит-мафитовой
ассоциаций Урала
Русин А.И.,*
Краснобаев А.А.,* Банева Н.Н.,*
Медведева Е.В.,** Вализер П.М.**
* Институт геологии и геохимии УрО
РАН, Екатеринбург, Россия
**Ильменский государственный
заповедник УрО РАН, Миасс, Россия
rusin@igg.uran.ru
Концентрически-зональные
мафит-ультрамафитовые массивы складчатых областей и
щелочно-карбонатитовые комплексы платформ обладают чертами внешнего
сходства (Ефимов, 2010; Дубровский, 2011), заключающихся в наличии
дунитового или оливинитового ядра и окаймляющих его верлитовых,
клинопироксенитовых и других зон, различающихся по уровню щелочности и
основности слагающих их породных ассоциаций. Различия вещественного
состава концентрически-зональных массивов принято связывать с
геодинамическими режимами их формирования. Эталоном
дунит-клинопироксенит-габбровых массивов складчатых областей считается
Платиноносный пояс Урала. Приуроченность его к Тагильской палеоостровной
дуге многими исследователями трактуется как свидетельство формирования в
надсубдукционной обстановке. Принципиально иная геолого-тектоническая
позиция щелочно-ультраосновных массивов и особенности их вещественного
состава указывают на вероятную связь с процессами рифтогенной
активизации стабилизированных участков континентальной земной коры.
Длительное время щелочная провинция
Ильменских - Вишневых гор рассматривалась в качестве генотипа
щелочно-карбонатитовых комплексов складчатых областей. Отличительной
особенностью таких комплексов считалось отсутствие связи с глубинным
мантийным магматизмом. Нами было установлено, что многочисленные блоки
мафит-ультрамафитовых пород этой провинции характеризуются аномально
высокими концентрациями редких и РЗЭ и представляют собой фрагменты
щелочно-ультраосновной интрузии платформенного типа, дезинтегрированной
в зоне регионального постколлизионного сдвига (Русин и др., 2006). В
составе этой интрузии возможно выделение трех типовых породных
ассоциаций: ультрамафитовой, щелочноультраосновной (метафоидолитовой) и
миаскит-карбонатитовой. Геологические соотношения первых двух
ассоциаций, наблюдаемые в отдельных блоках (Няшевский и др.), допускают
предположение о концентрически зональном строении интрузии. Однако
принципиальное значение для понимания ее генезиса имеют результаты
всестороннего изучения метафоидолитов, суммированные в работе (Русин и
др., 2012). Обнаружение в этих породах реликтового парагенезиса
Gros+Px+Ky
стало основанием для заключения о
гроспидитовом уровне генерации исходных расплавов. Данные по изотопии
Nd
и Sr
в метафоидолитах и связанных с
ними карбонатитах свидетельствуют о принадлежности их к обогащенным
мантийным резервуарам типа
EM
1 и EM2.
Получены U-Pb
датировки цирконов, свидетельствующие о рифей-вендском (662 и 543 млн.
лет) возрасте щелочноультраосновной ассоциации. Исследование
Lu-Hf
изотопной системы цирконов
миаскит-карбонатитовой ассоциации (Недосекова и др., 2010) показало
близость первичных отношений изотопов гафния в миаскитах, нефелиновых
пегматитах и карбонатитах Вишневогорского массива (εHf=3.5-5.7),
отвечающих параметрам умеренно деплетированной мантии. Время генерации
исходных расплавов щелочно-карбонатитовой ассоциации в соответствии с
модельным Lu-Hf
возрастом ранних цирконов
составляет 790-880 млн. лет. Эти данные, в совокупности с цирконовыми
датировками метафоидолитов, позволяют полагать, что образование
щелочно-ультраосновная интрузия Ильменогорской зоны произошло до
открытия Уральского океана и было связано с рифей-вендской активизацией
рифтогенных процессов, обусловленной функционированием глубинных
мантийных плюмов.
Материальные свидетельства плюмовых
процессов в докембрийской предыстории Урала наиболее выразительно
проявлены в палеоконтинентальном секторе. Это дайковые рои,
прослеживающиеся на всем протяжении Урала, расслоенные интрузии
(Кусинско-Копанский и Сарановский пояса) и проявления
щелочно-ультраосновного магматизма (Суроямский массив, карбонатиты
четласского комплекса и др.). Вместе с тем на Урале отсутствуют значимые
излияния платобазальтов либо продуктов их денудации в стратотипических
разрезах рифея и венда и это дает основание для предположения, что
глубинные выплавки могли накапливаться в основании позднедокембрийской
коры по механизму "сухого" плюмового андерплейтинга. Подтверждением
такой трактовки может быть наличие переходной зоны на границе
кора-мантия, зафиксированной сейсмическим профилем УРСЕЙС-95. Огромные
объемы габбро с позднедокембрийским
Sm-Nd
возрастом в массивах
Платиноносного пояса, повсеместное развитие в них высокотемпературных
пластических (хрупко-пластических) деформаций связанных, как
предполагается, с рифтовым литосферным растяжением, а также
петрохимическое и металлогеническое (платина, хромитовые и
титаномагнетитовые руды) сходство главных породных ассоциаций с
платформенными интрузиями центрального типа послужили основанием для
вывода о плюмовой (андерплейтинговой) природе платиноносных массивов
(Русин и др.,2009). Отсутствие в массивах Платиноносного пояса
гарцбургитов, являющихся обязательным элементом океанической литосферы,
изотопно-хронологические данные и подобие трендов распределения редких
элементов с породными ассоциациями, сопровождающими дунитовое ядро
Кондерского массива (Ефимов, 2010, рис. 4, 5), исключают возможность
образования массивов Пояса в надсубдукционной обстановке.
Минералого-геохимические и
изотопно-хронологические исследования цирконов из всех породных
ассоциаций Платиноносного пояса позволили установить чрезвычайную
длительность процессов мантийного цирконообразования. В дунитах,
клинопироксенитах и габбро обнаружены цирконы трех возрастных групп:
I
- 2852-2656 млн. лет,
II
- 1608-564 млн. лет,
III
- 495-463 млн. лет. Они обладают специфическими изотопно-геохимическими
(REE;
Lu-Hf)
особенностями, указывающими на вероятные глубинные источники вещества
(Аникина и др., 2012). Цирконы архейского и раннепротерозойского
возраста характеризуются широкими колебаниями содержаний
U
(34-1891 г/т), Th
(5-560 г/т), Th/U
(0.2-1.47) и высокими концентрациями РЗЭ (377-1723 г/т). Изотопный
состав Hf
в них указывает на их
преимущественно ювенильное происхождение из заметно различающихся по
Lu/Hf
источников. Позднепротерозойские
цирконы анортитовых габбро образуют кристаллы "магматического" облика с
умеренным содержанием
U
(68-306 г/т), Th
(46-638 г/т), Th/U
(0.4-1.6) и относительно низкими концентрациями РЗЭ (220-600 г/т). По
составу они отвечают "сухим" условиям кристаллизации из базитового
расплава. Первичные отношения в них изотопов гафния близки хондритовым
(εHf=-3.6…+3.0).
Позднепротерозойский циркон в дунитах представляет собой результат
преобразования более древних кристаллов, глубинным источником которых
была деплетированная мантия (εHf=14.6).
Он обогащен легкими РЗЭ, что сближает его с архейским цирконом из
оливин-анортитовых габбро. Раннепалеозойские цирконы дунитов (495-463
млн. лет), оливин-анортитовых габбро (450 млн. лет) и лабрадоровых
габбро (428 млн. лет) идентичны по облику и составу. Они имеют близкие
начальные отношения изотопов гафния и εHf=
от +9 до + 15. Это допускает существование общего источника (TDMHf
= 0.5-0.6 млрд. лет) с более высоким отношением
Lu/Hf
по сравнению с источником древнего циркона. Вероятно, такие цирконы
фиксируют процесс выведения мантийных блоков в континентальную кору.
Сопряженное исследование
U-Pb
и Lu-Hf
изотопных систем цирконов в настоящее время широко используется для
решения вопросов происхождения и эволюции глубинных мантийных пород.
Обнаружение позднедокембрийских цирконов с близкими первичными
отношениями изотопов гафния в щелочно-ультраосновной ассоциации
Ильменогорской зоны и концетрически-зональных массивах Платиноносного
пояса, в совокупности с петро-геохимической характеристикой породных
ассоциаций, позволяют сделать принципиальный вывод о формировании этих
комплексов в связи с рифтогенной предысторией Урала. Глубинные источники
вещества этих комплексов могли возникнуть в результате воздействия
мантийных плюмов. Отчетливо выраженные колебания изотопных отношений
гафния в разновозрастных цирконах могут быть связаны не только со сменой
глубинных источников, но и с суммарным эффектом проявления
метасоматических, магматических и метаморфических процессов в мантийных
резервуарах. Принципиальная возможность обогащения цирконов радиогенным
и нерадиогенным гафнием вводит ограничения в постулируемые интерпретации
природы глубинных источников вещества и требует обязательного учета
данных по Sm-Nd
изотопной системе пород (Лохов и др., 2009). В первую очередь это
относится к позднепалеозойским и мезозойским датировкам цирконов,
отражающим время проявления коллизионных и постколлизионных событий на
Урале. Изотопные отношения гафния в них могут быть унаследованными,
связанными с ранней метаморфической историей преобразования исходного
субстрата.
Исследования проведены при финансовой
поддержке Интеграционного проекта УрО РАН № 12-И 5-2035 и Проекта №
12-С-5-1011, выполняемого совместно с СО и ДВО РАН.
Литература:
Аникина Е.В., Краснобаев А.А., Русин
А.И. и др. Изотопно-геохимические характеристики цирконов из дунитов,
клинопироксенитов и габбро Платиноносного пояса Урала // Докл. АН. 2012.
Т. 443. № 6. С. 711-715.
Дубровский М.И. Систематика и
петрогенезис пород концентрически-зональных ультраосновных массивов
(КЗУМ) // Литосфера. 2011. № 1. С. 34-45.
Ефимов А.А. Итоги столетнего изучения
Платиноносного пояса Урала // Литосфера. 2010. № 5. С. 134-153.
Лохов К.И., Капитонов И.Н., Богомолов
Е.С. и др. Геохимия изотопов
Hf
по цирконам и Nd
по породам как инструмент корректной интерпретации
U-Pb
геохронологической информации и оценки рудоносности интрузий основного
состава // Гранитзеленокаменные системы архея и их поздние аналоги.
Петрозаводск. 2009. С. 109-114.
Недосекова И.Л., Белоусова Е.А., Шарыгин
В.В. Lu-Hf
изотопный состав цирконов
Ильмено-Вишневогорского комплекса (результаты исследования методом
лазерной абляции) // Ежегодник-2009. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2010. С.
283-288.
Русин А.И., Вализер П.М., Краснобаев
А.А. и др. Природа гранат-анортит-клинопироксен-амфиболовых пород
Ильменогорского комплекса (Ю.Урал) // Литосфера. 2012. № 1. С. 91-109.
Русин А. И., Краснобаев А. А., Русин
И.А. и др. Щелочно-ультраосновная ассоциация Ильменских - Вишневых гор
// Геохимия, петрология, минерагения и генезис щелочных пород. Миасс:
УрО РАН, 2006. С.222-227.
Русин А.И., Русин И.А., Краснобаев А.А.
Новый взгляд на природу Платиноносного пояса Урала //
Ультрабазит-базитовые комплексы складчатых областей и связанные с ними
месторождения. Т. 2. Екатеринбург. 2009. С. 154-157. |