CC BY
14
Труды Карельского научного центра РАН. 2022. № 5. С. 68-72 Transactions of the Karelian Research Centre RAS. 2022. No. 5. P. 68-72 DOI: 10.17076/geo1670
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ Short communications
УДК 553.411 (470.21)
АРХЕЙСКАЯ ЭПОХА РЕДКОМЕТАЛЛЬНОГО (Li, Cs) ПЕГМАТИТООБРАЗОВАНИЯ В СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ФЕННОСКАНДИНАВСКОГО ЩИТА
Н. М. Кудряшов1*, Е. В. Галеева1, О. В. Удоратина2, А. А. Калинин1, М. Гроув3
1 Геологический институт ФИЦ КНЦ РАН (ул. Ферсмана, 14, Апатиты, Россия, 184209), * nik@geoksc.apatity.ru
2 Институт геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (ул. Первомайская, 54, Сыктывкар, Республика Коми, Россия, 167982)
3 Стэнфордский университет (Стэнфорд, Калифорния, США, 94305)
Приведены результаты изотопно-геохронологического изучения циркона из ред-кометалльных пегматитов месторождения Охмыльк и Васин-Мыльк. До настоящего времени не было достоверных данных о возрасте лепидолит-сподумен-поллу-цитовых пегматитов архейского зеленокаменного пояса Колмозеро - Воронья. Предполагаемые оценки указывали на довольно широкий временной диапазон от 2,7 до 1,7 млрд лет. Новые и-РЬ (SHRIMP-RG) изотопно-геохронологические данные по циркону из пегматитовых жил месторождения Охмыльк с возрастом 2607 ± 9 и 2619 ± 29 млн лет для месторождения Васин-Мыльк отражают время их кристаллизации. Полученные результаты свидетельствуют о неоархейском времени образования месторождений на рубеже 2,65-2,60 млрд лет, отражая глобальную эпоху архейского редкометалльного пегматитообразования. Изотопные данные с возрастом ~1,9-1,6 млрд лет указывают на более поздние, вероятно, гидротермально-метасоматические преобразования.
Ключевые слова: редкометалльные Се) пегматиты; и-РЬ изотопный возраст; SHRIMP-RG; циркон; месторождения Охмыльк и Васин-Мыльк; Фенноскан-динавский щит
Для цитирования: Кудряшов Н. М., Галеева Е. В., Удоратина О. В., Калинин А. А., Гроув М. Архейская эпоха редкометалльного Се) пегматитообразования в северо-восточной части Фенноскандинавского щита // Труды Карельского научного центра РАН. 2022. № 5. С. 68-72. СоИ 10.17076/део1670
Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 22-27-00589.
Transactions of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences. 2022. No. 5
N. M. Kudryashov1*, E. V. Galeeva1, O. V. Udoratina2, A. A. Kalinin1, M. Grove3. THE ARCHEAN STAGE OF RARE-METAL (Li, Cs) PEGMATITE FORMATION IN THE NORTH-EASTERN PART OF THE FENNOSCANDIAN SHIELD
1 Geological Institute, Kola Science Center, Russian Academy of Sciences (14 Fersmana St., 184209 Apatity, Murmansk Region, Russia), *nik@geoksc.apatity.ru
2 Insitute of Geology, Komi Science Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences (54 Pervomayskaya St., 167982 Syktyvkar, Komi Republic, Russia)
3 Stanford University, Department of Geological Sciences (Stanford, California, USA, 94305)
The results of an isotopic geochronological study of zircons from rare-metal pegmatite deposits Okhmyl'k and Vasin-Myl'k are presented. No reliable data on the age of pollu-cite-spodumene-lepidolite pegmatite veins in the Kolmozero - Voron'ya Archean greenstone belt were previously available and the age estimations varied in a long time interval from 2.7 to 1.7 Ga. New U-Pb (SHRIMP-RG) data for zircons indicate crystallization of pegmatite at 2607 ± 9 Ma in the Okhmyl'k and at 2619 ± 29 Ma in the Vasin-Myl'k. This age corresponds to the global Archean stage of rare-metal pegmatite formation at 2.65-2.60 Ga. Isotope dates of ~1.9-1.6 Ga indicate the age of later hydrothermal-meta-somatic processes in the pegmatite veins.
Keywords: rare-metal (Li, Cs) pegmatite; U-Pb isotope age; SHRIMP-RG; zircon; Okhmyl'k and Vasin-Myl'k deposits; Fennoscandian Shield
For citation: Kudryashov N. M., Galeeva E. V., Udoratina O. V., Kalinin A. A., Grove M. The Archean stage of rare-metal (Li, Cs) pegmatite formation in the north-eastern part of the Fennoscandian Shield. Trudy Karel'skogo nauchnogo tsentra RAN = Transactions of the Karelian Research Centre RAS. 2022;5:68-72. doi: 10.17076/geo1670
Funding. The study was supported by the Russian Science Foundation grant # 22-27-00589.
Один из подходов к систематическому изучению эволюции Земли - это анализ глобальных геологических эпох [Bradley, 2011]. Выявление и обоснование подобных эпох в развитии планеты базируются прежде всего на сборе данных из большого количества опубликованных работ по распределению возрастных определений для пород и минералов. Месторождения редкометалльных пегматитов присутствуют на всех континентах и охватывают примерно 3 млрд лет истории Земли, начиная с мезоархея. Глобальное возрастное распределение эпох редкометалльного пег-матитообразования сходно с распределением обычных пегматитов, орогенных гранитов и детритовых цирконов. Пиковые временные импульсы образования пегматитов приходятся на рубежи около 2640, 1800, 960, 485 и 310 млн лет назад и соответствуют периодам коллизионного орогенеза и сборки суперконтинентов. Между этими импульсами были длительные промежутки времени, когда пегматиты формировались в незначительных масштабах или вообще не образовывались [Tkachev, 2011; McCauley, Bradley, 2014]. Среди архейских крупных месторождений семейства LCT (литий-цезий-тантал) можно отметить пегматиты Гринбушес в Западной Австралии (воз-
раст 2527 млн лет), пегматиты Бикита в Зимбабве (~ 2650 млн лет) и пегматиты Танко в Канаде (2640 млн лет).
Крупные месторождения редкометалльных LCT-пегматитов, которые выделяются в северо-восточной части Фенноскандинавского щита, сконцентрированы в зеленокаменном поясе Колмозеро - Воронья. Пояс расположен в зоне глубинного разлома на границе трех крупных блоков - Мурманского, Кольско-Нор-вежского и Кейвского, сложен преимущественно метаморфизованными осадочно-вулкано-генными породами позднеархейского возраста (2,9-2,8 млрд лет). Породы осадочно-вулкано-генного комплекса прорываются более поздними (2,73-2,68 млрд лет) высокомагнезиальными интрузиями дифференцированной серии габбро-гранодиорит-гранитного состава (са-нукитоиды), а также турмалин-мусковитовыми и микроклиновыми гранитами (2,7-2,5 млрд лет). В пределах пояса расположены два крупных поля редкометалльных пегматитов (Ы, Се с попутными ЫЬ, Та, Ве). В северо-западной части располагаются месторождения лития и цезия Охмыльк, Васин-Мыльк, Оленинское и Пол-мостундра, в юго-восточной части - крупнейшее литиевое месторождение сподуменовых пегматитов Колмозерское. Месторождения
Труды Карельского научного центра Российской академии наук. 2022. № 5
69
пегматитов, размещенные в северо-западной части, обнажаются среди амфиболитов пояса, Колмозерские сподуменовые пегматиты прорывают интрузивное тело габбро-анортозитов Патчемварекского массива с возрастом 2,93 млрд лет [Кудряшов, Мокрушин, 2011].
Изотопно-геохронологические определения жил различных пегматитов и гранитоидов, выделяемых в пределах пояса, по имеющимся данным, охватывают довольно широкий временной диапазон - 2,7-1,7 млрд лет. В последние годы были получены новые изотопно-геохронологические результаты для грани-тоидов, как возможных источников вещества для редкометалльных пегматитов. Возрастные данные для турмалин-мусковитовых гранитов северо-западного поля оцениваются в ~ 2,6-2,5 млрд лет, для юго-восточной части пояса, в районе размещения сподуменовых пегматитов Колмозерского месторождения, определен возраст турмалин-мусковитовых гранитов 2,8-2,7 млрд лет [КиСгуаэИоу е1: а1., 2020]. Эти разрозненные данные до настоящего времени не позволяли дать точную оценку возраста каждого из месторождений, поэтому были поставлены задачи изотопно-геохронологического изучения циркона из пегматитовых жил локальным и-РЬ (SHRIMP-RG) методом.
Месторождение Охмыльк. Пегматитовое поле месторождения занимает площадь около 600 м2, прослеживается по простиранию на 1,25 км и характеризуется высокой насыщенностью пегматитовыми жилами. Для геохронологического изучения была взята проба из жилы лепидолит-турмалин-сподумено-вого состава. Циркон, выделенный из пробы, представлен идиоморфными, изометричными и близкими к изометричным дипирамидаль-ными и дипирамидально-призматическими полупрозрачными трещиноватыми кристаллами, реже ксеноморфными зернами серого, серо-коричневого цвета. Размеры не превышают 1 мм и наиболее часто составляют 0,3-0,5 мм. Индивиды циркона развиты преимущественно с альбитом и кварцем, присутствуют срастания циркона с минералами группы колумбита. Внутреннее строение циркона характеризуется центральными участками в виде пятнистой текстуры с включениями урановых оксидов, во внешних частях некоторых кристаллов отчетливо выделяются узкие участки с признаками поздней перекристаллизации.
Для четырех проанализированных точек циркона из центральных зон получен дискор-дантный возраст 2607 ± 9 млн лет, СКВО = 0,87 (рис.), который отражает время форми-
рования пегматитов месторождения Охмыльк. Аналитические данные для двух точек из перекристаллизованных зон по 207Pb/206Pb составили ~1,7-1,6 млрд лет, что указывает на более поздние, вероятно, метасоматически-гидро-термальные процессы.
Месторождение Васин-Мыльк. Пегматитовое поле месторождения Васин-Мыльк с продуктивной ассоциацией лепидолит-аль-бит-микроклин-сподумен-поллуцит расположено среди амфиболитов. Незначительные по размеру участки выходов пегматитов на поверхность прослежены на глубину при прохождении шурфов и скважин. Месторождение представляет собой субпараллельные пологие зональные жилы протяженностью до 220 м при мощности 5 м. Среди разнообразных минералов, часто представленных в пегматитовых жилах несколькими генерациями, к наиболее ранним относятся минералы группы колумбита-танталита, микролит, симпсонит, торолит, циркон [Волошин, Пахомовский, 1988]. Ранее был проанализирован микролит ранней генерации U-Pb (ID TIMS) методом, возраст которого составил 2454 ± 8 млн лет [Кудряшов и др., 2015]. Циркон из пегматитовых жил здесь представлен двумя резко отличающимися по составу генерациями: высокоурановые единичные кристаллы ранней генерации, а также основная масса практически безуранового вы-сокогафниевого циркона поздней генерации. Для циркона поздней генерации, в котором содержание урана составляло всего 0,2-0,3 ppm, не представлялось возможным определение U-Pb-возраста [Kudryashov et al., 2019]. U-Pb-методом были проанализированы несколько кристаллов циркона ранней генерации. Циркон этой генерации представлен идиоморфными, изометричными дипирамидально-призматиче-скими полупрозрачными трещиноватыми кристаллами темно-коричневого и серого цвета. Внутреннее строение циркона характеризуется фазовой неоднородностью, где выделяются центральные и краевые зоны. Центральные зоны обогащены ураном, РЗЭ и иттрием, 232Th/238U = 0,01-0,02. Краевые участки содержат значительно меньшие концентрации урана, иттрия и РЗЭ, 232Th/238U = 0,3-0,8.
Для четырех проанализированных точек циркона из центральных зон получен близ-конкордантный возраст 2619 ± 29 млн лет, СКВО = 2,2 (рис.), который отражает время формирования пегматитов месторождения Ва-син-Мыльк. Аналитические данные трех точек из краевых зон по отношению 207Pb/206Pb составили 1,9-1,6 млрд лет, что указывает на более поздние события.
70
Transactions of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences. 2022. No. 5
1 <I I ! i i i Г
0 4 К 12 16 20
Диаграмма с конкордией для циркона из месторождений Охмыльк (красные эллипсы) и Васин-Мыльк (зеленые эллипсы) Concordia diagram for the magmatic zircon from the Okhmil'k (green ellipses), Vasin-Mylk (red ellipses) deposits
Полученные изотопные возрасты магматического циркона 2607 ± 9 млн лет для месторождения Охмыльк и 2619 ± 29 млн лет для месторождения Васин-Мыльк служат надежной оценкой времени их кристаллизации, отражая глобальную эпоху пегматитообразования, с которой связаны формирования крупнейших мировых редкометалльных месторождений на рубеже 2,60-2,65 млрд лет. Образование внешних каем связано с полной перекристаллизацией циркона в палеопротерозойское время на рубеже 1,9-1,6 млрд лет назад. Анализ литературных данных показывает, что основные геол ого-минералогич еские и геохимические характеристики LCT-пегматитов со временем практически не изменялись. Тем не менее отмечается, что архейские LCT-пегма-титы образовались из метаглиноземистых исходных расплавов, в отличие от более молодых пегматитов, связанных с перглиноземистыми расплавами [Martin, De Vito, 2005]. Этот вывод подтверждается и изучением древнейшего (ха-дейского) обломочного циркона Джек-Хиллз [Trail et al., 2017].
Литература
Волошин А. В., Пахомовский Я. А. Минералогия тантала и ниобия в редкометалльных пегматитах. Л.: Наука, 1988. 240 с.
Кудряшов Н. М., Мокрушин А. В. Мезоархейский габбро-анортозитовый магматизм Кольского региона: петрохимические, геохронологические и изотопно-геохимические данные // Петрология. 2011. Т. 19, № 2. С. 173-189.
Кудряшов Н. М., Лялина Л. М., Апанасевич Е. А. Возраст редкометалльных пегматитов месторождения Васин-Мыльк (Кольский регион): результаты геохронологического U-Pb-исследования микролита // ДАН. 2015. Т. 461, № 4. С. 437-441.
Bradley D. C. Secular trends in the geologic record and the supercontinent cycle // Earth-Science Reviews. 2011. Vol. 108, iss. 1-2. P. 16-33. doi: 10.1016/j. earscirev. 2011.05.003
Kudryashov N. M., Udoratina O. V., Coble M., Steshenko E. N. Geochronological and geochemical study of zircon from tourmaline-muscovite granites of the Archaean Kolmozero-Voronya Greenstone Belt: Insights into sources of the rare-metal pegmatites // Minerals. 2020. Vol. 10(9). Art. 760. doi: 10.3390/ min10090760
Kudryashov N. M., Skublov S. G., Galankina O. L., Udoratina O. V., Voloshin A. V. Abnormally high-hafnium zircon from rare-metal pegmatites of the Vasin-Mylk deposit (the northeastern part of the Kola Peninsula) // Geochemistry. 2019. Vol. 80, no. 3. doi: 10.1016/j. geoch.2018.12.001
Martin R. F., De Vito C. The patterns of enrichment in felsic pegmatites ultimately depend on tectonic setting // Can. Mineral. 2005. Vol. 43. P. 2027-2048.
McCauley A., Bradley D. C. The global age distribution of granitic pegmatites // Can. Mineral. 2014. Vol. 52. P. 183-190. doi: 10.3749/canmin.52.2.183
Труды Карельского научного центра Российской академии наук. 2022. № 5
Tkachev A. V. Evolution of metallogeny of granitic pegmatites associated with orogens throughout geological time. Geological Society, London, Special Publications. 2011. Vol. 350. P. 7-23. doi: 10.1144/ SP350.2
Trail D., Tailby N., Wang Y., Harrison T. M., Boehnke P. Aluminum in zircon as evidence for peraluminous and metaluminous melts from the Hadean to present // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2017. Vol. 18, iss. 4. P. 1580-1593. doi: 10.1002/2016GC006794
References
Bradley D. C. Secular trends in the geologic record and the supercontinent cycle. Earth-Science Reviews. 2011; 108(1 -2): 16-33. doi: 10.1016/j. earscirev.2011.05.003
Kudryashov N. M., Mokrushin A. V. Mesoarchean gabbroanorthosite magmatism of the Kola Region: Petrochemical, geochronological, and isotope-geoche-mical data. Petrology. 2011;19:167-182. doi: 10.1134/ S086959111102007X
Kudryashov N. M., Lyalina L. M., Apanasevich E. A. Age of rare metal pegmatites from the Vasin-Mylk deposit (Kola Region): Evidence from U-Pb geochronology of microlite. Doklady Earth Sciences. 2015;461(2):321-325. doi: 10.1134/S1028334X15040042
Kudryashov N. M., Udoratina O. V., Coble M., Steshenko E. N. Geochronological and geochemical
study of zircon from tourmaline-muscovite granites of the Archaean Kolmozero-Voronya Greenstone Belt: Insights into sources of the rare-metal pegmatites. Minerals. 2020;10(9):760. doi: 10.3390/ min10090760
Kudryashov N. M., Skublov S. G., Galankina O. L., Udoratina O. V., Voloshin A. V. Abnormally high-hafnium zircon from rare-metal pegmatites of the Vasin-Mylk deposit (the northeastern part of the Kola Peninsula). Geochemistry. 2019;80(3): 125489. doi: 10.1016/j. geoch.2018.12.001
Martin R. F., De Vito C. The patterns of enrichment in felsic pegmatites ultimately depend on tectonic setting. Can. Mineral. 2005;43:2027-2048.
McCauley A., Bradley D. C. The global age distribution of granitic pegmatites. Can. Mineral. 2014;52: 183-190. doi: 10.3749/canmin.52.2.183
Tkachev A. V. Evolution of metallogeny of granitic pegmatites associated with orogens throughout geological time. Geological Society, London, Special Publications. 2011;350:7-23. doi: 10.1144/SP350.2
Trail D., Tailby N., Wang Y., Harrison T. M., Boehnke P. Aluminum in zircon as evidence for peraluminous and metaluminous melts from the Hadean to present. Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2017;18(4):1580-1593. doi: 10.1002/2016GC006794
Voloshin A. V., Pakhomovsky Ya. A. Ta and Nb mineralogy in rare-metal pegmatites. Leningrad: Nauka; 1988. 240 p. (In Russ.)
Поступила в редакцию / received: 22.08.2022; принята к публикации / accepted: 25.08.2022. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов / The authors declare no conflict of interest.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Кудряшов Николай Михайлович
канд. геол.-мин. наук, ведущий научный сотрудник e-mail: nik@geoksc.apatity.ru
Галеева Елена Викторовна
аспирант
e-mail: uthg@mail.ru
Удоратина Оксана Владимировна
канд. геол.-мин. наук, ведущий научный сотрудник e-mail: udoratina@geo.komisc.ru
Калинин Аркадий Авенирович
канд. геол.-мин. наук, ведущий научный сотрудник e-mail: kalinin@geoksc.apatity.ru
Гроув Мартин
профессор геологических наук e-mail: coblem@stanford.edu
CONTRIBUTORS:
Kudryashov, Nikolai
Cand. Sci. (Geol.-Miner.), Leading Researcher
Galeeva, Elena
Graduate Student
Udoratina, Oksana
Cand. Sci. (Geol.-Miner.), Leading Researcher Kalinin, Arkady
Cand. Sci. (Geol.-Miner.), Leading Researcher Grove, Martin
Professor of Geological Sciences
o-
\__y Transactions of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences. 2022. No. 5
