Комплексные геохронологические и геохимические исследования предположительно импактного циркона древнее 2,8 млрд лет в породах Беломорской эклогитовой провинции

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Методом лазерной абляции с индуктивно связанной плазмой было проведено U-Th-Pb изотопное датирование магматических и метаморфических цирконов, извлеченных из эгирин-содержащих гнейсов в Гридинском меланже Беломорской эклогитовой провинции. Магматические ядра с возрастом 2,89–2,83 млрд лет датируют протолиты. Метаморфические зерна и каймы дали диапазон возрастов 2,80–1,8 млрд лет с пиками ~ 2,80, 2,75, 2,70 и 1,8 млрд лет, отвечающими последовательности тектонометаморфических событий в регионе.

Наряду с типичным цирконом обнаружены зерна с необычными гетерогенными ядрами, в строении которых сочетаются гранулярные, везикулярные и вермикулярные текстуры. В них, по данным спектроскопии комбинационного рассеяния, наблюдаются преобразования от кристаллического до аморфного состояния. Микрогранулированные цирконы интерпретируются как свидетельства мезоархейского импактного события примерно 2,87 млрд лет или древнее.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ксения Александровна Докукина

Геологический институт РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: dokukina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1007-5909

к. г.- м. н. ведущий научный сотрудник

Россия, Москва

Александр Николаевич Конилов

Геологический институт РАН

Email: chalma@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-9750-3573

старший научный сотрудник

Россия, Москва

Виктор Степанович Шешуков

Геологический институт РАН

Email: r.vssh@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9311-8849

к. т. н., ведущий научный сотрудник

Россия, Москва

Ольга Ильинична Окина

Геологический институт РАН

Email: okina@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-1947-4551

к. т. н., ведущий научный сотрудник

Россия, Москва

Константин Владимирович Ван

Институт экспериментальной минералогии РАН

Email: kvv@iem.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-8053-332X

к. т. н., старший научный сотрудник

Россия, Черноголовка

Список литературы

  1. Kaulina T. V., Nerovich L. I., Il’chenko V.L., Lialina L. M., Kunakkuzin E. L., Gannibal M. A., Mudruk S. V., Elizarov D. V., Borisenko E. S. Astroblems in the early Earth history: Precambrian impact structures of the Kola-Karelian region (East Baltic shield). In: Geological and Geo-Environmental Processes on Earth (A. K. Shandilya, V. K. Singh, S. C. Bhatt, C. S. Dubey, Eds.) Springer, 2021, pp. 25–37. https://doi.org/10.1007/978-981-16-4122-0_3
  2. Kring D. A. Environmental consequences of impact cratering events as a function of ambient conditions on Earth. Astrobiology. 2003; 3:133–152. https://doi.org/10.1089/153110703321632471
  3. Glikson A. Y., Vickers J. Asteroid impact connections of crustal evolution. Australian Journal of Earth Sciences. 2010; 57:79–95. https://doi.org/10.1080/08120090903416211
  4. Erickson T. M., Kirkland C. L., Timms N. E., Cavosie A. J., Davison T. M. Precise radiometric age establishes Yarrabubba, Western Australia, as Earth’s oldest recognised meteorite impact structure. Nature Communications. 2020; 11(1):300. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13985-7
  5. Kamo S. L., Reimold W. U., Krogh T. E., Colliston W. P. A 2.023 Ga age for the Vredefort impact event and a first report of shock metamorphosed zircons in pseudotachylitic breccias and granophyre. Earth and Planetary Science Letters. 1996; 144:369–387. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(96)00180-X
  6. Krogh T. E., Kamo S. L., Bohor B. F. Shock Metamorphosed Zircons with Correlated U-Pb Discordance and Melt Rocks with Concordant Protolith Ages Indicate an Impact Origin for the Sudbury Structure. In: Earth Processes: Reading the Isotopic Code (A. Basu, S. Hart, Eds.). AGU, Washington, D.C., 1996, Geophysical Monograph Series, V.95, pp. 343–353. https://doi.org/10.1029/GM095p0343
  7. Nerovich L. I., Kaulina T. V., Bayanova T. B., Il’chenko V.L., Gannibal M. A., Kunakkuzin E. L., Bazai A. V., Mudruk S. V., Borisenko E. S., Sosnovskaya M. A. Granophyre Norites and Diorites of the Jarva-Varaka Massif (Monchegorsk Ore Area, Kola Region, Russia): Geology, Petrography, Geochemistry, Geochronology and Origin. Geochemistry International. 2023; 61(6): 572–592. https://doi.org/10.1134/S0016702923060071
  8. Pati J. K., Qu W. J., Koeberl C., Reimold W. U., Chakarvorty M., Schmitt R. T. Geochemical evidence of an extraterrestrial component in impact melt breccia from the Paleoproterozoic Dhala impact structure, India. Meteoritics & Planetary Science. 2017; 52: 722–736. https://doi.org/10.1111/maps.12826
  9. Reimold W. U., Ferrière L., Deutsch A., Koeberl C. Impact controversies: impact recognition criteria and related issues. Meteoritics & Planetary Science. 2014; 49: 723–731. https://doi.org/10.1111/maps.12284
  10. Mashchak M. S., Naumov M. V. The Suavjärvi impact structure, NW Russia. Meteoritics & Planetary Science. 2012; 47: 1644–1658. https://doi.org/10.1111/j.1945-5100.2012.01428.x
  11. Mints M. V., Dokukina K. A., Konilov A. N. The Meso-Neoarchean Belomorian eclogite province: Tectonic position and geodynamic evolution. Gondwana Research. 2014; 25:561–584. https://doi.org/10.1016/j.gr.2012.11.010
  12. Володичев О. И., Слабунов А. И., Бибикова Е. В., Конилов А. Н., Кузенко Т. И. Архейские эклогиты Беломорского подвижного пояса, Балтийский щит. Петрология. 2004; 6: 609–631. Volodichev O. I., Slabunov A. I., Bibikova E. V., Konilov A. N., Kuzenko T. I. Archean eclogites in the Belomorian mobile belt, Baltic Shield. Petrology. 2004; 12(6):540–560.
  13. Конилов А. Н., Шешуков В. С., Пожиленко В. И., Ван К. В., Бондаренко Г. В., Голованова Т. И., Ермолаев Б. В., Дубенский А. С., Понкратов К В., Шкляр Н. Е. Цирконология и возраст Fe-Ti-эклогитов Беломорской провинции. Аналитика. 2020; 10(5): 386–402. https://doi.org/10.22184/2227-572X.2020.10.5.386.402 Konilov A. N., Sheshukov V. S., Pozhilenko V. I., Van K. V., Bondarenko G. V., Golovanova T. I., Ermolaev B. V., Dubensky A. S., Ponkratov K. V., Shklyar N. E. Zirconology and Age of the Fe-Ti Eclogites from Belomorian Province. Analytics. 2020; 10(5): 386–402. https://doi.org/10.22184/2227-572X.2020.10.5.386.402
  14. Конилов А. Н., Голованова Т. И., Понкратов К. В. Алюмосиликатное стекло старше 1,9 млрд лет и его свойств. По данным исследования методами истинной катодолюминесценции и спектроскопии комбинационного рассеяния. Аналитика. 2016; 6(4): 114–122. https://www.j-analytics.ru/files/article_pdf/5/article_5611_319.pdf Konilov A. N., Golovanova T. I., Ponkratov K. V. Aluminosilicate glass over 1.9 ga of age and its properties insights from true-color cathodoluminescence and Raman spectroscopy. Analytics. 2016; 6(4): 114–122. https://www.j-analytics.ru/files/article_pdf/5/article_5611_319.pdf
  15. Новиков И. А., Грибоедова И. Г., Голованова Т. И. Интерпретация паттерна катодолюминесценции на примере фторапатита косьвитов массива Кондер (Алдан). Аналитика. 2017; 7(1): 88–97. https://doi.org/10.22184/2227–572X.2017.32.1.88.106 Novikov I. A., Griboedova I. G., Golovanova T. I. Interpretation of cathodoluminescence patterns by the example of fluorapatites from Kondyor koswites (Aldan shield). Analytics. 2017; 7(1): 88–97. https://doi.org/10.22184/2227-572X.2017.32.1.88.106
  16. Конилов А. Н., Пожиленко В. И., Ван К. В., Голованова Т. И., Пронина Н. В., Шкляр Н. Е., Понкратов К. В. Исследование эклогитов Беломорской провинции современными аналитическими методами. Аналитика. 2018; 8(4):364–375. https://doi.org/10.22184/2227–572X.2018.41.4.364.375 Konilov A. N., Pozhilenko V. I., Van K. V., Golovanova T. I., Pronina N. V., Shklyar N. E., Ponkratov K. V. Study of eclogites from the Belomorian province by using of modern analytical methods. Analytics. 2018; 8(4):364–375. https://doi.org/10.22184/2227-572X.2018.41.4.364.375
  17. Wiedenbeck M. P.A., Corfu F., Griffin W. L., Meier M., Oberli F., von Quadt A., Roddick J. C., Spiegel W. Three natural zircon standards for U-Th- Pb, Lu- Hf, trace element and REE analyses. Geostandards and Geoanalytical Research. 1995; 19: 1–23. https://doi.org/10.1111/j.1751-908X.1995.tb00147.x
  18. Van Achterbergh E., Ryan C. G., Jackson S. E., Griffin W. L. Data reduction software for LA-ICP-MS: appendix. In: (Sylvester P. J., Ed.), Laser Ablation-ICP-Mass Spectrometry in the Earth Sciences: Principles and Applications. Mineralogical Association of Canada (MAC), Ottawa, Ontario, Canada. 2001, Short Course Series, V.29, pp. 239–243.
  19. Lokhov K. I., Sibelev О. S., Slabunov А. I., Bogomolov E. S., Prilepsky E. B. Endogenous and sedimentary carbonate rocks from the Belomorian province: new geochemical, isotopic and geochronological data. Geochemistry of Magmatic Rocks. Abstracts of XXVI International conference “Geochemistry of Alkaline rocks”. Moscow: GEOKHI RAS Publ. 2009, p. 93–94.
  20. Whitney D. L., Evans B. W. Abbreviations for names of rock-forming minerals. American Mineralogist. 2010; 95: 185–187. https://doi.org/10.2138/am.2010.3371
  21. Sun S. S., McDonough W. F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. In: (Saunders A. D., Norry M. J., Eds.). Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society, London. 1989, Special Publications, V.42, pp.313–345. https://doi.org/10.1144/GSL.SP.1989.042.01.1
  22. Watson E. B., Wark D. A., Thomas J. B. Crystallization thermometers for zircon and rutile. Contributions to Mineralogy and Petrology. 2006; 151: 413–433. https://doi.org/10.1007/s00410-006-0068-5
  23. Ferry J. M., Watson E. B. New thermodynamic models and revised calibrations for the Ti-in-zircon and Zr-in-rutile thermometers. Contributions to Mineralogy and Petrology. 2007; 154: 429–437. https://doi.org/10.1007/s00410-007-0201-0
  24. Wittmann A., Kenkmann T., Schmitt R. T., Stöffler D. Shock-metamorphosed zircon in terrestrial impact craters. Meteoritics & Planetary Science. 2006; 41(3): 433–454. https://doi.org/10.1111/j.1945-5100.2006.tb00472.x
  25. Li S.-S., Keerthy S., Santosh M., Singh S. P., Deering C. D., Satyanarayanan M., Praveen M. N., Aneeshkumar V., Indu G. K., Anilkumar Y., Sajinkumar K. S. Anatomy of impactites and shocked zircon grains from Dhala reveals Paleoproterozoic meteorite impact in the Archean basement rocks of Central India. Gondwana Research. 2018; 54:81–101. https://doi.org/10.1016/j.gr.2017.10.006
  26. Zhang M., Salje E. K.H., Farnan I., Graeme-Barber A., Daniel P., Ewing R. C., Clark A. M., Leroux H. Metamictization of zircon: Raman spectroscopic study. Journal of Physics: Condensed Matter. 2000; 12(8): 1915–1925.
  27. Zamyatin D. A. Application of Raman Spectroscopy for Studying Shocked Zircon from Terrestrial and Lunar Impactites: A Systematic Review. Minerals. 2022; 12(8):969. https://doi.org/10.3390/min12080969
  28. Miyahara M., Tomioka N., Bindi L. Natural and experimental high-pressure, shock-produced terrestrial and extraterrestrial materials. Progress in Earth and Planetary Science. 2021; 8:59. https://doi.org/10.1186/s40645-021-00451-6
  29. Bohor B. F., Betterton W. J., Krogh T. E. Impact-shocked zircons: Discovery of shock-induced textures reflecting increasing degrees of shock metamorphism. Earth and Planetary Science Letters. 1993; 119: 419–424. https://doi.org/10.1016/0012-821X(93)90149-4
  30. Herrmann M., Kenny G. G., Martell J. N., Whitehouse M. J., Alwmark C. The first U–Pb age for shocked zircon from the Mien impact structure, Sweden, and implications for metamictization-induced zircon texture formed during impact events. Meteoritics & Planetary Science. 2024; 59(1): 211–241. https://doi.org/10.1111/maps.14116
  31. Corfu F., Hanchar J. M., Hoskin P. W.O., Kinny P. Atlas of zircon textures. In: Zircon (Hanchar J. M., Hoskin P. W.O., Eds.) Reviews in Mineralogy and Geochemistry. Mineralogical Society of America. 2003; 53(16): 469–500. https://doi.org/10.2113/0530469
  32. Hauser N., Reimold W. U., Cavosie A. J., Crosta A. P., Schwarz W. H., Trieloff M., De Souza C. D.S.M., Pereira L. A., Rodrigues E. N., Brown M. Linking shock textures revealed by BSE, CL, and EBSD with U-Pb data (LA-ICPMS and SIMS) from zircon from the Araguainha impact structure, Brazil. Meteoritics & Planetary Science. 2019; 54(10): 2286–2311. https://doi.org/10.1111/maps.13371
  33. Cavosie A. J., Timms N. E., Erickson T. M., Hagerty J. J., Hörz F. P. Transformations to granular zircon revealed: Twinning, reidite, and ZrO2 in shocked zircon from Meteor Crater (Arizona, USA). Geology. 2016; 44: 703. https://doi.org/10.1130/G38043.1
  34. Ewing R. C., Wang L., Meldrum A., Weber W. J., Corrales L. R. Radiation effects in zircon. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. Mineralogical Society of America. 2003; 53: 387–425. https://doi.org/10.2113/0530387
  35. Rubatto D. Zircon trace element geochemistry: partitioning with garnet and the link between U–Pb ages and metamorphism. Chemical Geology. 2002; 184: 123–138. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(01)00355-2
  36. Hoskin P. W.O., Schaltegger U. The composition of zircon and igneous and metamorphic petrogenesis. In: Zircon (Hanchar J. M., Hoskin P. W.O., Eds.) Reviews in Mineralogy and Geochemistry. Mineralogical Society of America. 2003; 53: 27–62. https://doi.org/10.2113/0530027
  37. Hoskin P. W. O. Trace-element composition of hydrothermal zircon and the alteration of Hadean zircon from the Jack Hills, Australia. Geochimica et Cosmochimica Acta. 2005; 69: 637–648. https://doi.org/10.1016/j.gca.2004.07.006
  38. Mihailova B., Waeselmann N., Stangarone C., Angel R. J., Prencipe M., Alvaro M. The pressure-induced phase transition(s) of ZrSiO4: revised. Physics and Chemistry of Minerals. 2019; 46: 807–814. https://doi.org/10.1007/s00269-019-01041-1

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Полевая фотография обнажения (а): чередование прослоев силикатных доломитовых мраморов и гнейсов. Красные стрелки указывают на поверхности разрывных нарушений и смещения пород, синие – на разлинзованные тела мраморов; микрофотография в проходящем свете, николи параллельны (б) и BSE-имидж (в) эгирин-содержащего гнейса, проба D62-1. Qtz – кварц, аббревиатура остальных минералов по [20]. Длина масштабных линеек 500 мкм

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Микрофотографии в скрещенных николях, BSE-имиджи, EPMA-CL (tc) паттерны цирконов разных популяций в пробе D62-1 и соответствующие им (популяциям) диаграммы с конкордией

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Обобщенные результаты Th-U-Pb датирования и геохимии цирконов из эгирин-содержащих гнейсов, проба D62-1. a – диаграмма с конкордией для всех полученных значений возраста (40 определений); б – гистограмма 207Pb / 206Pb возрастов; в – Th/U-отношения в цирконах с 207Pb/206Pb возрастами; г – спектры редкоземельных элементов в изученных цирконах, хондрит по [21]

Скачать (810KB)
Метаданные
5. Рис. 4. BSE-имиджи цирконов с гетерогенными ядрами, проба D62-1: a – циркон, зерно 3 (Zrn3); б – циркон, зерно 5 (Zrn5). Длина масштабных линеек 50 мкм

Скачать (289KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Карты распределения элементов в цирконах с гетерогенными ядрами: (a) Zrn3; (б) Zrn5

Скачать (1MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Графики изменения сигналов, полученных при абляции зерен циркона пробы D62-1, в зависимости от времени (глубины) абляции. Cпектры, характеризующие изменение интенсивности сигналов для элементов, полученные в программе Glitter [18]: a – нормальный спектр; б, в – аномальные спектры; г – конкретный пример изменения сигналов в цирконе, зерно 3

Скачать (1MB)
Метаданные
8. Рис. 7. Спектры комбинационного рассеяния (raw- спектры) в гетерогенных ядрах цирконов. В зерне Zrn3 – красные линии, в зерне Zrn5 – синии линии. Для сравнения типичный спектр циркона (Zrn4) представлен на примере зерна из популяции палеопротерозойского возраста в зерне 4 – зеленые линии. Звездочками отмечены линии кварца (~120 и 464 см−1). Лазер λ = 532 нм

Скачать (463KB)
Метаданные

© Докукина К.А., Конилов А.Н., Шешуков В.С., Окина О.И., Ван К.В., 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах