Редкоэлементный состав дискордантного циркона как отражение флюидного режима палеопротерозойского гранулитового метаморфизма (Хапчанский террейн, Анабарский щит)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены новые данные о U – Pb возрасте (SHRIMP-II) и редкоэлементном составе (SIMS) циркона из гнейсов (метапелитов) хапчанской серии Хапчанского террейна Анабарского щита. В зернах циркона были обнаружены реликты магматического генезиса, протолит и область сноса, для которых конкретизировать сложно. Единственным представителем этой группы с наименее измененным составом является ядро, сохранившее 207 Pb/ 206 Pb возраст протолита, индивидуальное значение для которого составляет 1971 ± 19 млн лет. Во время гранулитового метаморфизма циркон подвергся интенсивному воздействию флюида, обогащенного несовместимыми элементами. Изменения коснулись как U – Pb изотопной системы (возраст циркона был “перезагружен” на время метаморфизма около 1920–1930 млн лет), так и состава самого циркона — магматические ядра были в значительной степени перекристаллизованы в твердом виде или растворены флюидом вплоть до практически полного исчезновения первичного циркона. В обоих случаях циркон был резко обогащен несовместимыми элементами (Ca, Ti, Pb, Sr, Ba и ряд других) в результате воздействия флюида, а сохранившиеся ядра оказались окаймлены новой популяцией циркона (черной в CL-изображении). Спектры распределения REE в перекристаллизованных ядрах приобрели нетипичный для циркона профиль “крыльев птицы”. Когда реакционная способность флюида ослабла, произошла кристаллизация основной части зерен, типичной для гранулитового циркона. По составу эта популяция циркона менее обогащена несовместимыми элементами, чем ядра. В области тяжелых REE устойчиво повторяется горизонтальный характер распределения, что свидетельствует о совместной кристаллизации циркона и граната. Оценка температуры кристаллизации основной части зерен варьирует в узком диапазоне 800–830 °C. Все домены циркона на диаграмме с конкордией Везерилла образуют единый тренд с нулевым нижним пересечением и верхним пересечением, подтвержденным конкордантным кластером со значением возраста 1920–1930 млн лет. Это значение соответствует возрасту регионального палеопротерозойского гранулитового метаморфизма. Отличительной особенностью циркона из гнейсов хапчанской серии является то, что их ядра не сохранили возрастные метки протолита, а целиком перестроились при метаморфизме как в отношении U-Pb системы, так и в отношении редкоэлементного состава, что возможно объяснить исключительной интенсивностью воздействия флюида при метаморфизме гранулитовой фации, наложенного на породы Хапчанского террейна Анабарского щита.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Г. Скублов

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: skublov@yandex.ru
Россия, наб. Макарова, д. 2, Санкт-Петербург, 199034

Н. И. Гусев

Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А. П. Карпинского

Email: skublov@yandex.ru
Россия, Средний пр., д. 74, Санкт-Петербург, 199106

Л. И. Салимгараева

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН

Email: skublov@yandex.ru
Россия, наб. Макарова, д. 2, Санкт-Петербург, 199034

Л. Ю. Романова

Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А. П. Карпинского

Email: skublov@yandex.ru
Россия, Средний пр., д. 74, Санкт-Петербург, 199106

Список литературы

  1. Бушмин С. А., Вапник Е. А., Иванов М. В., Лебедева Ю. М., Савва Е. В. (2020) Флюиды гранулитов высоких давлений. Петрология . 28 (1), 23–54. Bushmin S. A., Ivanov M. V., Lebedeva Y. M., Savva E. V., Vapnik Y. A. (2020) Fluids in high-pressure granulites. Petrology . 28 (1), 17–46.
  2. Горохов И. М., Кузнецов А. Б., Семихатов М. А., Васильева И. М., Ризванова Н. Г., Липенков Г. В., Дубинина Е. О. (2019) Раннерифейская билляхская серия Анабарского поднятия (Северная Сибирь): изотопная С–О геохимия и Pb–Pb возраст доломитов. Стратиграфия. Геол. корреляция. 27 (5), 19–35.
  3. Горохов И. М., Кузнецов А. Б., Васильева И. М., Константинова Г. В., Дубинина Е. О., Липенков Г. В., Ризванова Н. Г. (2022) Изотопные составы Sr и Pb в доломитах билляхской серии Анабарского поднятия: метод ступенчатого растворения в хемостратиграфии и геохронологии. Стратиграфия. Геол. корреляция . 30 (4), 22–51.
  4. Гусев Н. И., Сергеева Л. Ю., Скублов С. Г., Бережная Н. Г., Ларионов А. Н. (2017) Состав и соотношения ранне- и позднеархейских гранулитов в бекелехской толще Анабарского щита (Сибирский кратон). Регион. геология и металлогения. (70 ) , 17–35.
  5. Гусев Н. И., Сергеева Л. Ю., Ларионов А. Н., Скублов С. Г. (2020) Реликты эоархейской континентальной коры Анабарского щита, Сибирский кратон. Петрология . 28 (2), 115–138.
  6. Гусев Н. И., Романова Л. Ю., Скублов С. Г. (2023) Эволюция метаморфизма в Хапчанской зоне Анабарского щита по редкоэлементному составу циркона из гнейсов. Современные проблемы геохимии . Материалы конференции молодых ученых (Иркутск, 11–16 сентября 2023 г.) Иркутск: Институт геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН, 48–50.
  7. Гусев Н. И., Сергеева Л. Ю., Скублов С. Г. (2021) Свидетельства субдукции палеопротерозойской океанической коры в Хапчанском поясе Анабарского щита Сибирского кратона. Петрология . 29 (2), 115–135.
  8. Зайцева Т. С., Семихатов М. А., Горохов И. М., Сергеев В. Н., Кузнецов А. Б., Ивановская Т. А., Мельников Н. Н., Константинова Г. В. (2016) Изотопная геохронология и биостратиграфия рифейских отложений Анабарского массива, Северная Сибирь. Стратиграфия. Геол. корреляция. 24 (6) 3–29.
  9. Ножкин А. Д. Лиханов И. И., Савко К. А., Крылов А. А., Серов П. А. (2019) Сапфиринсодержащие гранулиты Анабарского щита. Геохимия. 64 (5), 486–502.
  10. Nozhkin A. D., Likhanov I. I., Savko K. A., Krylov A. A., Serov P. A. (2019) Sapphirine-bearing granulites of the Anabar Shield. Geochem. Int . 57 (5), 524–539.
  11. Ножкин А. Д., Туркина О. М., Сальникова Е. Б., Лиханов И. И., Савко К. А. (2022) Чарнокиты центральной части Анабарского щита: распространение, петрографический состав, возраст и условия формирования. Геохимия. 67 (8), 703–716.
  12. Nozhkin A. D., Turkina O. M., Sal’Nikova E.B., Likhanov I. I., Savko, K.A. (2022) Charnockites of the central part of the Anabar Shield: distribution, petrogeochemical composition, age, and formation conditions. Geochem. Int. 60 (8), 711–723.
  13. Розен О. М., Журавлев Д. З., Суханов М. К., Бибикова Е. В., Злобин В. Л. (2000) Изотопно-геохимические и возрастные характеристики раннепротерозойских террейнов, коллизионных зон и связанных с ними анортозитов на северо-востоке Сибирского кратона. Геология и геофизика. 41 (2), 163–180.
  14. Розен О. М., Манаков А. В., Зинчук Н. Н. (2006) Сибирский кратон: формирование, алмазоносность . М.: Научный мир, 212.
  15. Сергеева Л. Ю., Скублов С. Г., Гусев Н. И., Мельник А. Е. (2016) Геохимия циркона из гранулитов далдынской серии, Анабарский щит. Записки РМО . ( 6 ) , 20–44.
  16. Скублов С. Г. (2005) Геохимия редкоземельных элементов в породообразующих метаморфических минералах . СПб.: Наука, 147 с.
  17. Скублов С. Г., Левашова Е. В., Мамыкина М. Е., Гусев Н. И., Гусев А. И. (2024) Полифазный Белокурихинский массив гранитов, Горный Алтай: изотопно-геохимическое исследование циркона. Записки Горного института, 1–24 .
  18. Скублов С. Г., Березин А. В., Бережная Н. Г. (2012) Общие закономерности состава цирконов из эклогитов по редким элементам применительно к проблеме возраста эклогитов Беломорского подвижного пояса. Петрология . 20 (5), 470–494.
  19. Смелов А. П., Котов А. Б., Сальникова Е. Б., Ковач В. П., Березкин В. И., Кравченко А. А., Добрецов В. Н., Великославинский С. Д., Яковлева С. З. (2012) Возраст и продолжительность формирования Билляхской зоны тектонического меланжа, Анабарский щит. Петрология . 20 (3), 315–330.
  20. Строение земной коры Анабарского щита (ред. В. М. Моралев) (1986). М.: Наука. 198 с.
  21. Турченко С. И., Розен О. М. (2012) Минерагения Анабарского щита. Отечественная геология. (3), 8–16.
  22. Федотова А. А., Бибикова Е. В., Симакин С. Г. (2008) Геохимия циркона (данные ионного микрозонда) как индикатор генезиса минерала при геохронологических исследованиях. Геохимия. (9), 980–997.
  23. Fedotova A. A., Bibikova E. V., Simakin S. G. (2008) Ion-microprobe zircon geochemistry as an indicator of mineral genesis during geochronological studies. Geochem. Int. 46 (9), 912–927.
  24. Belousova E. A., Griffin W. L., O’Reilly S.Y., Fisher N. L. (2002) Igneous zircon: trace element composition as an indicator of source rock type. Contrib. Mineral. Petrol. 143 (5), 602–622.
  25. Bouvier A. S., Ushikubo T., Kita N. T., Cavosie A. J., Kozdon R., Valley J. W. (2012) Li isotopes and trace elements as a petrogenetic tracer in zircon: insights from Archean TTGs and sanukitoids. Contrib. Mineral. Petrol. 163 (5), 745–768.
  26. Finch R. J., Hanchar J. M. (2003) Structure and chemistry of zircon and zircon-group minerals. Rev. Mineral. Geochem. 53 (1), 1–25.
  27. Fu B., Page F. Z., Cavosie A. J., Fournelle J., Kita N. T., Lackey J. S., Wilde S. A., Valley J. W. (2008) Ti-in-zircon thermometry: Applications and limitations. Contrib. Mineral. Petrol. 156 , 197–215.
  28. Geisler T., Schleicher H. (2000) Improved U–Th–total Pb dating of zircons by electron microprobe using a simple new background modeling procedure and Ca as a chemical criterion of fluid-induced U-Th-Pb discordance in zircon. Chem. Geol . 163 , 269–285.
  29. Grimes C. B., John B. E., Cheadle M. J., Mazdab F. K., Wooden J. L., Swapp S., Schwartz J. J. (2009) On the occurrence, trace element geochemistry, and crystallization history of zircon from in situ ocean lithosphere. Contrib. Mineral. Petrol . 158 (6), 757–783.
  30. Hinton R. W., Upton B. G.J. (1991) The chemistry of zircon: variations within and between large crystals from syenite and alkali basalt xenoliths . Geochim. Cosmochim. Acta . 55 , 3287–3302.
  31. Hoskin P. W.O. (2005) Trace-element composition of hydrothermal zircon and the alteration of Hadean zircon from the Jack Hills, Australia. Geochim. Cosmochim. Acta . 69 (3), 637–648.
  32. Hoskin P. W. O., Black L. P. (2000) Metamorphic zircon formation by solid-state recrystallization of protolith igneous zircon . J. Metam. Geol . 18 , 423–439.
  33. Larionov A. N., Andreichev V. A., Gee D. G. (2004) The Vendian alkaline igneous suite Northern Timan: zircon ages of gabbros and syenites. In: The Neoproterozoic Timanide Orogen of Eastern Baltica (Eds D. G. Gee, V. Pease). Geol. Soc., London, Mem . 30 , 69–74.
  34. McDonough W. F., Sun S. S. (1995) The composition of the Earth. Chem. Geol . 120 , 223–253.
  35. Möller A., O’Brien P.J., Kennedy A., Kroner A. (2002) Polyphase zircon in ultrahigh-temperature granulites (Rogaland, SW Norway): constraints for Pb diffusion in zircon. J. Metam. Geol . 20 , 727–740.
  36. Rosen O. M., Condie K. C., Natapov L. M., Nozhkin A. D. (1994) Archean and Early Proterozoic evolution of the Siberian craton: a preliminary assessment. Developments in Precambrian Geology . 11 , 411–459.
  37. Rosen O. M., Turkina O. M. (2007) The oldest rock assemblages of the Siberian Craton. In: Precambrian ophiolites and related rocks. Development in Precambrian Geology . 15 , 793–842.
  38. Rubatto D. (2002) Zircon trace element geochemistry: partitioning with garnet and the link between U–Pb ages and metamorphism. Chem. Geol . 184 , 123–138.
  39. Touret J. L., Huizenga J. M. (2011) Fluids in granulites. Geol. Soc. Amer. Mem . 2 07 , 25–37.
  40. Trail D. (2018) An accessory mineral and experimental perspective on the evolution of the early crust. Amer. Mineral . 103 , 1335–1344.
  41. Vavra G., Schmid R., Gebauer D. (1999) Internal morphology, habit and U-Th-Pb microanalysis of amphibolite-to-granulite facies zircons: geochronology of the Ivrea Zone (Southern Alps). Contrib. Mineral. Petrol. 134 , 380–404.
  42. Watson E. B., Wark D. A., Thomas J. B. (2006) Crystallization thermometers for zircon and rutile. Contrib. Mineral. Petrol . 151 , 413–433.
  43. Zhao X., Li N. B., Huizenga J. M., Zhang Q. B., Yang Y. Y., Yan S., Yang W. B., Niu H. C. (2022) Granitic magma evolution to magmatic-hydrothermal processes vital to the generation of HREEs ion-adsorption deposits: Constraints from zircon texture, U–Pb geochronology, and geochemistry (2022). Ore Geol. Rev . 146 , 104931.
  44. Zlobin V. L., Rosen O. M., Abbyasov A. A. (2002) Two metasedimentary basins of the Early Precambrian granulites of the Anabar Shield (Polar Siberia): normative mineral compositions calculated by the MINLITH program and basin facies interpretations. Fluvial Sedimentology VII. IAS Sp. Publ . 35 , 275–291.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Геологическая карта участка Хардах (составлена Н. И. Гусевым по материалам полевых работ 2014 года при составлении ГК-1000/3 листа R-49). 1 — аллювиальные отложения квартера (Q); 2 — хаптасыннахская толща хапчанской серии (PR 1 ht); 3 — хардахский комплекс (PR 1 hr); 4 — двупироксеновые плагиогнейсы биотитизированные; 5 — двупироксеновые кристаллосланцы мигматизированные, калишпатизированные и амфиболизированные; 6 — гранатовые и пироксен-гранатовые гнейсы, силлиманит- и кордиеритсодержащие; 7 — мраморы, карбонатно-силикатные породы и брекчии; 8 — дайки долеритов (предположительно RF); 9 — кимберлиты (T 3 ); 10 — разрывные нарушения; 11 — место отбора пробы.

Скачать (856KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изображение зерен циркона из гнейсов (образец 225–2) в режиме катодолюминесценции. Здесь и ниже номера точек анализа совпадают с табл. S1 и S2. Диаметр кратера соответствует примерно 20 мкм.

Скачать (960KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры распределения REE, нормированные к хондриту CI, для циркона из гнейсов (образец 225–2): (а) для ядер; (б) для основной части зерен.

Скачать (256KB)
Метаданные
5. Рис. 4. График с конкордией для циркона из гнейсов (образец 225–2): (а) для всех точек (жирным курсивом подписаны точки, не использованные для построения дискордии); (б) для конкордантного кластера точек из основной части зерен (точки 4.2, 14.2, 21.2, 1.2, 20.2).

Скачать (320KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Соотношение редких элементов (P–Y (а); Са–Ti (б); Sr–Ba (в); Hf–Lu N /Gd N (г); H 2 O–B (д); F–Cl (е) для зерен циркона из гнейсов хапчанской серии (образец 225–2). Условные обозначения (рис. 5 и 6): 1 — минимально измененное ядро (точка 18.1); 2 — измененные ядра; 3 — основная часть зерен циркона.

Скачать (254KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Соотношение La и Sm N /La N -отношения для циркона из гнейсов хапчанской серии (образец 225–2). Поля составов приведены по (Hoskin, 2005; Grimes et al., 2009; Bouvier et al., 2012). Условные обозначения см. на рис. 5.

Скачать (243KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Модель перекристаллизации магматического циркона в процессе палеопротерозойского гранулитового метаморфизма при активном флюидном воздействии в Хапчанском террейне Анабарского щита (пояснения приведены в тексте). Выделенная область соответствует составу цирконов из гранитоидов по (Belousova et al., 2002).

Скачать (267KB)
Метаданные
9. Таблица S1. Состав по редким элементам (ppm) циркона из гнейсов Хапчанского террейна, Анабарский щит (образец 225-2)
Скачать (67KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024