Гранитоиды Кожимского массива (Приполярный Урал): u Pb, Lu Hf данные Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 550.93 (234.852)

DOI 10.19110/1994-5655-2020-1-96-105

О.В. УДОРАТИНА***, А.С. ШУЙСКИЙ,* В.А КАПИТАНОВА*

ГРАНИТОИДЫ КОЖИМСКОГО МАССИВА (ПРИПОЛЯРНЫЙ УРАЛ): U-PB, LU-HF ДАННЫЕ

*Институт геологии им. акад. Н.П. Юшкина ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар

**Томский государственный университет,

г. Томск

udoratina@seo.komisc.ru

O.V. UDDRATINA*'**, A.S. SHUISKY*, V.A. KAPITANDVA*

GRANITOIDS OF THE KDZHIM MASSIF (SUBPOLAR URALS): U-PB,LU-HF DATA

*N.P. Yushkin Institute of Geology, Federal Research Centre Komi Science Centre,

Ural Branch, RAS, Syktyvkar ** Tomsk State University, Tomsk

Аннотация

Установлен возраст (U-Pb, SIMS), особенности распределения РЗЭ, Ti, Hf, Y, а также Lu-Hf изотопно-геохимические характеристики в цирконах лейкогранитов Кожимского массива (Приполярный Урал). Выделены две возрастные группы цирконов: 619 и 485 млн лет. Породы массива по своим петро-геохимическим характеристикам отнесены к А-гранитам. Полученные новые петро-геохимические, изотопно-геохимические и геохронологические данные указывают на возможность кристаллизации пород на рубеже кембрия-ордовика. Цирконы с более древними возрастами наследованы от более ранних этапов.

Ключевые слова:

А-граниты, цирконы, U-Pb (SIMS), изотопно-геохимические характеристики, Приполярный Урал

Abstract

The age (U-Pb, SIMS), distribution features of REE, Ti, Hf, Y in zircons of leucogranites of the Kozhim massif (Subpolar Urals) were established, isotope-geochemical data (Lu-Hf), allowing to establish the isotope-geochemical characteristics of rock protoliths were obtained. Two age groups of zircons that differ in age, geochemical (REE distribution), thermal (t crystallization), isotopic (Lu-Hf) characteristics, and calculated model ages of protoliths are distinguished. Zircons with an age of 619 Ma crystallized at a temperature of 808-717°С, have crust-mantle values of the hafnium isotopic composition (+ 0.87- + 1.41), the model age of the protolith TDM2 is 1.33-1.31 Ga. Zircons with an age of 485 Ma were formed at a temperature of 868-742°С, have more mantle characteristics of the hafnium isotopic composition (+ 2.50- + 3.42) and the model age of the protolith TDM2 1.15-1.07 Ga. New petro-geochemical, iso-tope-geochemical and geochronological data indicate crystallization of rocks at the Cambrian-Ordovician boundary. New petro-geochemical, iso-tope-geochemical and geochronological data indicate the possibility of crystallization of rocks at the Cambrian-Ordovician boundary. The obtained time in the evolution of this part of the Subpolar Urals correlates with riftogenic geodynamic conditions (520-480 Ma), under which granites with the characteristics of A granite type were melted. Zircons with older ages are inherited from earlier stages.

Keywords:

A-granites, zircons, U-Pb (SIMS), isotope-geoche-mical characteristics, Subpolar Urals

Введение

Гранитоиды Кожимского массива выведены на поверхность в верховьях р. Кожим на Приполярном Урале (рис. 1, а). Структурно массив расположен в северной части Ляпинского антиклинория (Хобеизская антиклиналь, Няртинский блок), вме-

Рис. 1. а) Схема размещения гранитоидных массивов ядра Хобеизской антиклинали. 1 - образования Западно-Уральской мегазоны; 2-3 - образования Центрально-Уральской мегазоны: 2 - среднего рифея-венда, 3 - нижнего-среднего рифея (ядро Хобеизской антиклинали); 4 - комплексы Тагильской мегазоны; 5 - гранитоидные массивы ядра Хобеизской антиклинали; 6-8 - интрузивные комплексы позднего рифея-кембрия в обрамлении ядра Хобеизской антиклинали: 6 - сальнерско-маньхамбовский, 7 - панэчаизский, 8 - парнукский; 9 - разломы; 10 - надвиги. Цифрами на схеме обозначены массивы: 1 - Николайшор-ский, 2 - Базисный, 3 - Амбаршорский, 4 - Хальмеръюский, 5 - Пальникшорский, 6 - Маньсаранизский, 7 - Западносвободненский, 8 - Лавкашорский, 9 - Свободненский, 10 - Балашовский, 11 - Устьняртин-ский.

б) Геологическая карта Кожимского массива (фрагмент [1]). 1 - Щокурьинская свита; 2 - Пуйвинская свита; 3 - Мороинская свита; 4 - Хобеинская свита; 5 - Парнукский комплекс диорит-габбровый гипабис-сальный; 6 - Сальнерско-маньхамбовский комплекс, вторая фаза; 7 - метабазит-слюдяносланцевый подкомплекс; 8 - гнейсо-амфиболит-кристаллосланцевый подкомплекс; 9 - Погурейская свита; 10 - граница метаморфических фаций и субфаций. Эпидот амфиболитовая фация; 11 - контактовые роговики; 12 -несогласное залегание; 13 - надвиг; 14 - элементы залегания слоистости (наклонного); 15 - шарьяж; 16 -образец.

Fig. 1. а) Layout of granitoid massifs of the core of the Khobeiz anticline. 1 - formations of the West Ural megazones; 2-3 - formations of the Central Ural megazone: 2 - Middle Riphean-Vendian, 3 - Lower-Middle Riphean (core of the Khobeiz anticline); 4 - Tagil megazone complexes; 5 - granitoid massifs of the core of the Khobeiz anticline; 6-8 — intrusive complexes of the Late Riphean-Cambrian framed by the core of the Khobeiz anticline: 6 - Salnier-Manhambov, 7 - Panechaiz, 8 - Parnuk; 9 - faults; 10 - thrusts. Numbers in the diagram indicate massifs: 1 - Nikolayshor, 2 - Basis , 3 - Ambarshor, 4 - Khalmeryu, 5 - Palnikshor, 6 - Mansaraniz, 7 - Zapadnosvobodnensk, 8 - Lavkashor, 9 - Svobodnensk, 10 - Balashov, 11 - Ustnyartin. б) Geological map of the Kozhim massif (fragment [1]). 1 - Shchokuryin suite; 2 - Puyvin suite; 3 - Moroin suite; 4 - Khobein suite; 5 - Parnuk complex of diorite-gabbro hypabyssal; 6 - Salner-Manhambov complex phase 2; 7 - metabasite-mica-shale subcomplex; 8 - gneiss-amphibolite-crystal-shale subcomplex; 9 - Pogurey suite; 10 - boundary of metamorphic facies and subfacies. Epidote amphibolite facies; 11 - contact hornfelses; 12 - dissonant bedding; 13 - thrust; 14 - elements of bedding (inclined); 15 - thrust nappe; 16 - sample.

щающими породами являются отложения пуйвин-ской, мороинской и хобеинской свит [1, 2].

Породы массива долгое время рассматривались как петротип молодого (верхнепалеозойского) кожимского гранитного комплекса [3]. Впоследствии возрастное положение пород этого комплекса неоднократно пересматривалось в связи с появлением новых геохронологических и геологических данных [4-7]. В последние годы в результате интенсивных исследований образований Няртинского блока, в том числе и гранитоидов в его обрамлении и появлением современных изотопно-геохимических данных, возраст пород принимается как среднери-фейский [7] или вендский [5] или поздневендско-раннекембрийский [1].

На картах последнего поколения породы массива отнесены к группе массивов лейкогранитов второй фазы сальнерско-маньхамбовского комплекса северного обрамления няртинского комплекса [1].

Начиная с середины прошлого века, благодаря многолетним тематическим исследованиям М.В. Фишмана, Б.А. Голдина, Е.П. Калинина [3, 7, 8], Л.В. Махлаева [9], А. М. Пыстина, Ю.И. Пыстиной [4-6], В.Л. Андреичева [10, 11], Ю.И. Денисовой [12], работе больших геолого-съемочных коллективов [1, 2, 13], происходило накопление геологических, петрографических, петрохимических, геохимических и изотопно-геохронометрических данных по породам Кожимского массива. Получение новых изотопно-

геохронологических данных по гранитам массива позволяет более точно определить изотопно-геохимические особенности плавящихся протолитов, определить температуры кристаллизации и возраст процессов гранитообразования.

Методы исследований

Исследования проведены в ЦКП «Геонаука» ИГ Коми НЦ УрО РАН (г. Сыктывкар): петрографические, химические (классический метод), количественный спектральный метод (Ga, F, Be, Y, Pb). Определения редких, рассеянных и редкоземельных элементов выполнены в ГЕОХИ РАН (г. Москва) методом нейтронной активации. Возраст цирконов исследован U-Pb (SIMS) методом на приборе SHRIMP RG в Стэнфордском университете, США, методика приведена в работе [14]. Изотопный состав гафния изучен в Институте геологии и минеральных ресурсов (г. Тяньцзинь, Китай) по методике, приведенной в работе [15].

Породы массива обнажены на территории притоков р. Кожим рек Кузь-Пуаю и Понъю. Известно два маломощных тела пластообразной, неправильной формы, одно более изометричное (северное), другое (южное) с извилистыми контурами (рис. 1, б), суммарная площадь выхода гранитоидов на поверхность составляет около 70 км2 [1]. А.М.Пыс-тиным северное тело рассматривается как отдельный Кузьпуаюский массив [6].

Массив сложен светлыми (бело-розовыми, бело-серыми с зеленоватым оттенком), мелко- и среднезернистыми биотитовыми и двуслюдяными (биотит-мусковитовыми) лейкогранитами. Редко отмечаются разности с порфировидной (КПШ) структурой. Минеральный состав лейкогранитов (об., %): кварц - 35-45, калиевый полевой шпат - 40-60, био-

тит до 5, мусковит до 5-7. Акцессорные минералы: циркон, апатит, титанит, алланит, торит. Рудные минералы: магнетит, сульфиды (пирит, халькопирит, галенит, сфалерит, молибденит). Вторичные минералы: серицит, мусковит, хлорит, кальцит, эпидот, клиноцоизит. Породы массива представлены преимущественно умеренно-щелочными лейкограни-тами, в несколько меньшей степени - лейкограни-тами. Незначительно отмечаются умеренно-щелочные граниты и граниты. Средний состав массива ^Ю2 - 75,52%; №20+К20 - 7,83%) соответствует лейкограниту, принадлежит калиево-натриевой серии (№20/К20 - 0,80), отвечает весьма высокоглинозёмистым породам (а1' - 5,0) [1].

Породы массива нами опробованы в северной части южного тела в правом борту р. Кожим напротив впадения руч. Епко-Шор (рис. 1, б), здесь (65°07'27"; 60°52'06") в элювиальном развале породы светло зеленовато-белого цвета, массивные (слабополосчатые), среднезернистые. Минералогический состав (об., %): калиевый полевой шпат - 30-40, кварц - 2540, плагиоклаз (альбит) - 10-15, биотит-мусковит до 5. Акцессорные минералы: циркон, апатит, титанит; вторичные - серицит; рудные - магнетит.

Согласно Петрографическому кодексу, породы относятся к кислым плутоническим нормально-щелочным породам - лейкогранитам (табл. 1, рис. 2, а, б). Содержание мас., % составляет: кремнезема 73, глинозема 14.4, оксида натрия 3, оксида калия 4.7. Характеризуются небольшим преобладанием К20 над №20 (№20/К20-0.64). Порода с индексом агпаитности (0.7), индексом глиноземисто-сти ASI (1.33) и величиной коэффициента глинозё-мистости а1' - 6.5 - весьма глиноземистая, положение точки состава этой породы на диаграмме А1/(№+ К)-А!/(Са+№+К) указывает на весомый вклад коро-

Таблица 1

Химический состав (мас. %), содержание элементов примесей (г/т) и индикаторные отношения в породе

Table 1

Chemical composition (wt. %), the content of impurity elements (ppm) and indicator ratios in the rock

Химический состав /Chemical composition

9-114 SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 ППП

73.91 0.10 14.35 1.19 0.S0 0.04 0.21 0.43 3.00 4.71 0.02 1.0S

Индикаторные отношения / Characteristic rations

9-114 ASI Ga/ Al K/Rb а.и. Кф al' Fe* Na2O+K 2O Na2O/ K2O (La/Yb )n Eu/Eu ^РЗЭ

1.33 3.29 236 0.70 0.9 6.5 0.7S 7.71 0.64 3.3 0.94 99.95

Элементы /Elements

9-114 Sr Rb Ba Ta Hf Zr Be* Ga* Y* F* Pb* La

S0 165 570 1.6 4.25 150 4.5 25 30 110 10 17.0

Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb

35.0 4.1 17.0 4.4 1.49 5.4 0.S5 5.2 1.22 3.6 0.57 3.5

Lu Cs Sc Cr Co Ni As Sb Th U Br Au

0.61 3.3 7.S 5.6 0.33 39 57.6 0.23 17.S 16.1 0.27 0.011

Примечание: Определения проведены методом классической химии. * - элементы определены количественным спектральным методом, остальные методом нейтронной активации. Fe* - железистость (FeOtot/(FeOtot+MgO)); а.и. - агпаитовый индекс (Na+K/Al); ASI - [Al/Ca-1.67P+Na+K]; ^=(FeO+Fe2O3)/ (MgO+FeO+Fe2O3); al'=AI2O3/(Fe2O3+FeO+MgO).

Note: "—" not determined. Fe* - iron index (FeOtot/ (FeOtot+MgO)); ал - agpait index (Na+K/Al); ASI -[Al/Ca-1.67P +Na +K]; ^=(FeO+Fe2O3)/ (MgO+FeO+Fe2O3); aF=Al2O3/(Fe2O3+FeO+MgO).

Рис. 2. Диаграммы (Na2O+K2O)-SiO2 (a), классификационная диаграмма О^Коннора (б), Al/(Na+K)/ Al(Ca+Na+K) (в), концентрации насыщения цирконием расплавов разного состава (параметр М) и генезиса при различных температурах по [15], экспериментальные данные по [16], экспериментальные данные по [17] (г). Условные обозначения: 1 - по данным Ю.В. Денисовой [12], 2 - по данным М.В. Фишмана, Б.А. Голдина [3], 3 - по данным Л.В. Махлаева [9], 4 - исследованная порода.

Fig. 2. Diagrams (Na2O + K2O) -SiO2 (a), O'Connor classification diagram (б), Al/(Na+K)/Al(Ca+Na+K) (в), the zirconium saturation concentrations of the melts of different composition (parameter M) and genesis at different temperatures [15), experimental data after [16], experimental data after [17] (г). Legend: 1 -according to Yu.V. Denisova [12], 2 - according to M.V. Fishman, B.A. Goldin [3], 3 - according to L.V. Makhlaev [9], 4 - investigated rock.

вого материала в плавящийся субстрат (рис. 2, в). Точка состава на диаграмме Zr-М располагается на границе S и А-типов гранитов (рис. 2, г). Анализ петро-геохимических характеристик пород позволяет отнести их к А-типу гранитов. Полученные нами данные подтверждают более ранние работы Л.В. Махлаева [9], где показано, что по своим характеристикам граниты Кожимского массива сопоставимы с гранитами А-типа.

Содержание редкоземельных элементов (РЗЭ) в породе низкое и составляет 99.95 г/т (табл. 1), в спектрах распределения РЗЭ (рис. 3, а) наблюдается небольшое преобладание легких РЗЭ над тяжелыми ^ам/УЬм-3.3), практически отсутствует Еи-аномалия (Еи/Еи*-0.94). На мультиэле-ментных диаграммах наблюдается преобладание

крупнокатионных элементов над высокозарядными элементами (рис. 3, б), отмечаются положительные аномалии Cs, К, и, Рь и отрицательные Р, Т На диаграммах, применяемых для реконструкции геодинамических условий формирования пород, точки состава лежат в поле постколлизионных внутри-плитных образований (рис. 4, а, б).

Цирконы, выделенные из гранита (проба (9114)) для геохронологических исследований, светло-желтые и медово желтые, прозрачные, коротко-и длиннопризматического габитуса, или обломки, размер кристаллов 50-100 мкм, Ку (коэфф. удлинения) 1:2. В отраженном свете поверхность гладкая. Катодолюминесцентные изображения со светлыми центральными зонами с просматриваемой зональностью и широкими черными каймами (рис. 5).

Рис. 3. Распределение РЗЭ в породах (a) и мультиэлементная диаграмма (б). На диаграммы нанесены профили спектров гранитоидов Кожимского массива: серое поле - данные Л. В. Махлаева [9], заштрихованное поле - данные Ю. В. Денисовой [12]. Белый квадрат - данные для продатированного образца. Fig. 3. REE distribution in rocks (a) and multi-element diagram (б). The diagrams show the profiles of the spectra of granitoids of the Kozhim massif, gray field - data of L.V. Makhlaev [9], shaded field - data of Yu.I. Denisova [12]. White square - data for the dated sample.

Rb/30

Yb

Рис. 4. Диаграммы Ta-Yb, Hf-Rb/30-Ta*3 для реконструкции геодинамических обстановок формирования пород. Условные обозначения см. рис. 2.

Fig. 4. Diagrams Ta-Yb, Hf-Rb / 30-Ta * 3 for the reconstruction of geodynamic settings. Legend see Fig. 2.

470±7 +3.42 1.07

496±9 498±6 +21'51°5

643±17

601±4

N

560±4 623±16 -3.35 +0.87 1.49 1.33

50 мкм

Рис. 5. Катодолюминесцентные изображения цирконов из пробы 9-114 с номерами датированных зерен, аналитическими кратерами, возрастом, данным sHf и модельным возрастом протолита - млрд лет. Fig. 5. Cathodoluminescence image of zircon from sample 9-114 with numbers of dated grains, analytical craters, age, date of sHf and model age of protolith.

Был определен и-РЬ возраст цирконов в 11 точках (табл. 2). Как видно из анализа табл. 2, для измеренных значений характерна высокая дискор-дантность, только три измеренных значения имеют дискордантность ниже 10% (7.1(601+4), 10.1 (623+16), 11.1 (636+8)), дискордантность 29-62% характерна для 36 % замеров (4.1 (237±8), 1.1 (470±7), 5.1 (498±6), 2.1 (681±29)). Исключив из расчета значения возраста в точках 2.1, 4.1, 8.1, полученные зна-

чения возрастов образуют две основные группы (кластера) (рис. 6, а). Точки группируются: 1) 681601 млн лет, точки 7.1, 10.1, 11.1, 6.1, 2.1; 2) 498470 млн лет, точки 1.1, 3.1, 6.2, 5.1. Для каждой из групп был рассчитан возраст. Средневзвешенный возраст первой группы составил 619.8+9.1 млн лет, (СКВ0=0.67, 2а) для более древних цирконов (рис. 6, б). Средневзвешенный возраст для группы более молодых цирконов составляет 485.5+6.4 млн лет,

Результаты U-Pb изотопных исследований цирконов Results of U-Pb isotope studies of zircons

Таблица 2 Table 2

Зерно, кратер

Pbc, %

Содержания, мкг

)bPb*

U

Th

232Th/ 238U

Возраст,

2UbPb/

238, ,

млн лет. +1ст

207

20b"

Pb/ Pb

D, %

Изотопные отношения

-207

20b

Pb/ Pb

Pb/

235U

+%. 1a -20b

6Pb/ 238U

Rho

4.1

20.51

104

32bb

4048

1.28

237±8

b12±118b

+62

0.0b03±54.9

0.31±55.0

0.037±3.5

0.1

1.1

2.81

19

303

152

0.52

470±7

772±500

+41

0.0b50±23.7

0.b8±23.8

0.07b±1.5

0.1

3.1

0.97

1b

24b

153

0.b4

475±b

558±79

+15

0.0588±3.b

0.b2±3.8

0.07b±1.2

0.3

b.2

0.25

20

293

178

0.b3

0.083 data-point error ellipses are 2 с г В

0

0.081

Ö 0.079 s

л Он

0.077

0.075

0.073

9.45 ..... "РЬ/Ч °-75 °-85 95

49b±9

408±49

-22

0.0549±2.2

0.b1±2.9

0.080±1.9

0.7

5.1

0.73

1b

498±b

390±8b

-29

0.0545±3.8

0.b0±4.0

0.080±1.2

0.3

8.1

3.b7

19

5b0±4

882±2b5

+38

0.0b85±12.8

0.8b±12.8

0.091±0.8

0.1

7.1

1.01

32

b01±4

bb3±45

+ 10

0.0b17±2.1

0.83±2.2

0.098±0.7

0.3

10.1

-0.02

25

b23±1b

594±29

-5

0.0597±1.3

0.84±3.0

0.101±2.7

0.9

11.1

-0.13

39

b3b±8

b00±3b

-b

0.0599±1.b

0.8b±2.1

0.104±1.3

0.b

b.1

2.95

22

b43±17

544±300

-19

0.0584±13.7

0.84±14.0

0.105±2.8

0.2

2.1

0.19

215

b81±29

558±91

-23

0.0588±4.2

0.90±b.2

0.111±4.5

0.7

Примечание. 206Pb

206т

6Pbc и ...... __________

скорректированы по измеренному 204Pb. D - дискордантность: D = 100х[возраст (207Pb/206Pb) / возраст (206Pb/238U) - 11. Rho - коэффициент корреляции между ошибками определения изотопных отношений 206Pb/238U и 2°7Pb/235U.

Note. 206Pbc and 206Pb * - ordinary and radiogenic lead. The isotopic ratios and contents of 206Pb are corrected for the measured 204Pb. D - discordance: D = 100 х [age (207Pb / 206Pb) / age (206Pb / 238U) - 1]. Rho

is the correlation coefficient between errors in determining the isotopic ratios 206Pb / 238U and ' 207Pb / 235U.

238t

I 207t

, 235-.

data-point error ellipses are 2 а б

0.116 0.112

Ö

I. g 0.108

0.104

0.100

!"Pb/!3sU

1.95 1.05

data-point error ellipses are 2 с В

Рис. 6. Данные U-Pb возраста цирконов пробы 9-114, п=11 (а), значения (п=5) 619.8+9.1 млн лет, MSWD = 0.67 (б), значения (n=4) 485.5±6.4 млн лет, MSWD = 0.22 (в).

Fig. 6. U-Pb Zircon Age Data of sample 9-114, n=11 (a), values (n=5) 619.8±9.1 Ma, MSWD = 0.67 (б), values (n=4) 485.5±6.4 Ma, MSWD = 0.22 (в).

(СКВО=0.22, 2а) (рис. 6, в). Возраст по отношению 206РЬ/238и для точки 4.1 определен как 237±8 млн лет, для точки 8.1 - 560± 9.1 млн лет.

Содержания (г/т) и в цирконах первой группы варьируют от 240 до 434 (в точке 2.1 2238), Т1п (г/т) от 149 до 246 (2.1-1385), в цирконах второй группы и (г/т) от 235 до 293 и Т1п (г/т) от 38 до 363. Содержания элементов-примесей в цирконах разных возрастных групп близки (табл. 3, рис. 7), анализировались цирконы магматического генезиса. Поведение РЗЭ отличается в измеренных точках (4.1; 2.1; 8.1) с нарушенными характеристиками. На графике распределения редкоземельных элементов (РЗЭ) в точках продатированных цирконов (в скобках цифры возраста в млн лет) 4.1 (237), 2.1 (681), 8.1 (560), 1.1 (470) видно высокое содержание легких РЗЭ, указывающее на наложенные процессы изменения, например, метасоматического, гидротермального характера. Точки 4.1, 2.1, 8.1, исключенные из расчета возрастов в связи с высокой дискордантностью, обнаруживают высокое содержание легких РЗЭ. Кроме того, в точке 4.1 определено высокое содержание железа и нереально высокая расчетная тем-

пература кристаллизации, а для точки 2.1 характерно высокое содержание урана и тория.

Модельная температура кристаллизации, рассчитанная по содержанию титана [18], в продатированных цирконах находится в интервале 808-717°С для первой группы (более древних) и в интервале 868-742°С для второй, более молодой по возрасту (табл. 3), в среднем температура кристаллизации цирконов (или кайм цирконов) второй группы более высокая. Температурный интервал значений, полученный по насыщению цирконием расплава (рис. 2, г), составляет 804°С. Расчетные температуры (°С), основанные на исследовании морфологии кристаллов, близкие к нашим значениям, получены ранее для цирконов гранитоидов Кожимского массива в интервале 856-722 [12 и ссылки в этой работе].

Изотопный состав гафния был измерен в шести точках, в цирконах первой возрастной группы (измеренный в точках 10.1, 11.1) варьирует от +0.87 до +1.41 и указывает на корово-мантийный (гибридный, смешанный) источник, модельный возраст протолита ТШ2 1.33-1.31 млрд лет (табл. 4, рис. 8).

Таблица 3

Содержания редкоземельных элементов, иттрия, гафния, железа и титана (г/т) и температуры кристаллизации (°C) в исследованных цирконах

Table 3

Content of yttrium, rare earth elements, iron and titanium (ppm) and crystallization temperature (°C)

in the studied zircons

_45тТ

Точки

Y

La

Ce

Nd

Sm

Eu

Gd

Dy

Er

Yb

Hf

Fe

T[

4.1

3055

68.54

201

45.7

28.7

6.33

91

317

563

1473

7197

3999

1361.3

1366.7

1843

1.1

2033

3.73

33

2.5

4.5

1.79

45

208

383

711

11571

52

14.2

14.3

857

3.1

1695

0.46

67

1.5

3.9

1.51

35

156

298

570

9346

97

10.2

9.6

819

6.2

1793

0.11

60

0.9

3.5

1.08

37

172

309

496

8784

4.7

4.6

742

5.1

3329

1.79

77

8.5

15.7

6.37

124

374

499

712

5864

12

15.7

15.7

868

8.1

752

0.28

1.0

1.6

0.13

16

76

120

185

12288

3.7

3.8

719

7.1

2194

0.14

16

1.6

4.9

0.88

53

230

401

651

11289

214

6.6

7.0

775

10.1

2070

0.09

28

3.7

7.3

1.56

59

223

367

581

9835

108

4.4

4.3

736

11.1

2004

0.02

19

1.0

3.7

0.69

44

203

366

617

12389

89

3.6

3.5

717

6.1

1254

8.31

41

2.3

3.1

1.32

30

114

200

337

6164

11

9.2

9.0

808

2.1

3159

8.35

39

6.0

11.4

2.70

104

346

530

894

8407

200

4.8

4.7

743

Рис. 7. Спектры распределения РЗЭ (нормированные на хондрит) в цирконах. Точки 2.1, 4.1, 8.1 - аномальные.

Fig. 7. REE distribution spectra (normalized to chondrite) in zircons. Points 2.1, 4.1, 8.1 - abnormal.

2

5

Таблица 4

Изотопный состав Hf в цирконах

Table 4

Hf isotope composition of zircons

Зерно Grain Т(млн лет) T(Ma) 176Yb/177Hf 2а 176Hf/177Hf 2а 176Lu/177Hf 2а Том(млрд лет) T(Ga) /"(Lu/Hf) £Hf(0) £ Hf(t) Tdm2 (млрд лет) T(Ga)

4.1 237 0.068221 0.000288 0.282572 0.000029 0.002803 0.000011 1.01 -0.92 -7.07 -2.37 1.18

1.1 470 0.058706 0.000350 0.282602 0.000028 0.002426 0.000017 0.96 -0.93 -6.03 3.42 1.07

6.2 496 0.043583 0.000275 0.282550 0.000018 0.001697 0.000013 1.01 -0.95 -7.84 2.50 1.15

8.1 560 0.027502 0.000200 0.282345 0.000021 0.001069 0.000008 1.28 -0.97 -15.11 -3.35 1.49

11.1 636 0.048236 0.000256 0.282440 0.000026 0.001944 0.000010 1.18 -0.94 -11.73 1.41 1.31

10.1 623 0.081585 0.000823 0.282447 0.000032 0.003174 0.000029 1.21 -0.90 -11.50 0.87 1.33

30

20

Возраст, млн лет

■ -1 D-2 0-3

Рис. 8. Изотопный состав Hf. Условные обозначения: 1 - цирконы кембрий-ордовикского возраста; 2 - цирконы среднерифейского возраста; 3 - данные по цирконам, не вошедшим в расчет возраста. Fig. 8. Isotopic composition of Hf. Legend: 1 -zircons of the Cambrian-Ordovician age; 2 - zircons of the Middle Riphean age; 3 - data on zircons not included in the age calculation.

Изотопный состав гафния в цирконах второй возрастной группы (1.1, 6.2) составляет +2.50 - +3.42, т.е. имеет чуть более мантийные характеристики и более молодой расчетный модельный возраст про-толита TDM2 1.15-1.07 млрд лет. В точках с нарушенными характеристиками 4.1 и 8.1 отмечены ко-ровые значения eHf.

Обсуждение результатов

Долгое время возраст гранитоидов этого района был предметом широких дискуссий: доор-довикский или послеордовикский. Отнесение пород массива к молодым верхнепалеозойским образованиям обусловлено появлением первых датировок абсолютного возраста, полученных K-Ar методом по слюдам на уровне 300+15 млн лет [3]. Таким образом, на долгие годы возрастное положение гранитоидов было утверждено и закреплено в схеме корреляции магматических комплексов европейского Северо-Востока [11, 13]. Лишь намного позже, с

появлением новых методов абсолютного датирования, появились данные, указывающие на средне-рифейский, вендский, поздневендско-раннекемб-рийский возраст гранитоидов [1, 6-7]. Исследования единичных зерен цирконов, накопленные к настоящему моменту, убедительно показывают, что гранитоиды Кожимского массива содержат различные цирконы. Поскольку в выборках присутствуют цирконы с различными возрастами, установленный ранее по единичным цирконам U-Pb (SIMS) возраст 593+3 млн лет [6] в южной части опробованного нами массива указывает, что в выборку попало больше цирконов с более древними возрастами. Отсутствие изображений цирконов в работе предшественников затрудняет дальнейший анализ. Полученные нами новые данные по цирконам пробы гранитов из северного контакта южного тела, собственно Кожимского массива по А.М.Пыстину, показывают, что процессы гранитогенеза проявились на уровне границы кембрия-ордовика, так как каймы имеют более молодой возраст, на 150-100 млн лет моложе ядер. Очень показателен продатированный кристалл циркона: точка 6.1 - центр и точка 6.2 -кайма, в центре возраст составляет 643 млн лет, а в кайме 496. Таким образом, если рассматривать центральные части циркона с более древними возрастами как время кристаллизации циркона из расплава, то возраст пород массива удревняется. Можно отметить, что согласно полученным данным гранитоиды формировались на уровне позднего кембрия - раннего ордовика, а более древние ядерные части или генерации цирконов с древними (позднерифейскими) возрастами наследованы, либо формирование пород происходило на уровне 640 млн лет, а преобразование или повторное плавление на уровне 500 млн лет. Возможно, появятся новые данные для решения этой проблемы. Полученные также в каймах молодые возраста, на уровне 300 млн лет, подтверждают имеющиеся цифры K-Ar датирования слюд и указывают, что в это время происходили неустановленные процессы (метаморфические, метасоматические, гидротермальные), отразившиеся в появлении генерации цирконов. Кроме того, показателен изменившийся геохимический состав этих цирконов.

Выводы

Исследовались нормальнощелочные лейко-граниты северной части Кожимского массива. Установлено, что по своим минералого-петрографичес-

ким и петро-геохимическим характеристикам породы относятся к A-типу гранитов, с учетом полученных изотопно-геохронологических данных граниты формировались в постколлизионных переходных к рифтогенным геодинамических условиях. В породах обнаружены две возрастные группы цирконов -620 и -490 млн лет. Цирконы (кристаллы и каймы кристаллов) отличаются возрастами, геохимическими, термическими, изотопными (Hf) характеристиками, а также расчетными модельными возрастами про-толитов. Полученные новые данные показывают, что исследованные граниты с характеристиками гранитов А-типа могли формироваться на уровне границы кембрия и ордовика (485.5+6.4), цирконы с возрастами 619.8+9.1 млн лет нами рассматриваются как наследованные от предыдущего этапа. Полученное время в эволюции этой части Приполярного Урала коррелирует с рифтогенными геодинамическими условиями (520-480 млн лет), при которых выплавлялись граниты с характеристиками А-типа гранитов, последовавшими за надсубдукци-онно-аккреционными, коллизионными, синколлизи-онными и постколлизионными процессами (640-520 млн лет), при которых происходило формирование гранитоидов различных типов S, I, A [10, 19].

Авторы выражают благодарность М.А.Коблу (Стэнфордский университет, США) за возможность проведения U-Pb исследований, а также Ф. Мон и Ц. Ген (Китайская академия наук, г. Пекин и Институт геологии и минеральных ресурсов, г. Тяньцзинь, Китай) за предоставленную возможность исследования Lu-Hf системы цирконов.

Исследования выполняются в рамках госзадания № ГР АААА-А17-117121270035-0.

Литература

1. Иванов В.Н., Жаркова Т.Б., Курзанов И.Ю. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1: 200 000. Серия Северо-Уральская. Лист Q-41-XXV. Объяснительная записка. М.: МФ ВСЕГЕИ, 2013. 252 с.

2. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1 000 000 (третье поколение). Серия Уральская. Листы Р-40 - Североуральск. Объяснительная записка. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2005. 332 с.

3. Фишман М.В., Голдин БА. Гранитоиды Центральной части Приполярного Урала. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1963. 108 с.

4. Пыстин А.М., Пыстина Ю.И. Докембрий Приполярного Урала: хроностратиграфиче-ский аспект // Труды Карельского научного центра РАН. 2019. № 2. С 34-52.

5. Пыстин А.М., Пыстина Ю.И. Метаморфизм и гранитообразование в протерозойско-ран-непалеозойской истории формирования При-полярноуральского сегмента земной коры // Литосфера. 2008. № 6. С. 25-38.

6. Пыстин А.М., Пыстина Ю.И. Новые данные о возрасте гранитоидов Приполярного

Урала в связи с проблемой выделения ко-жимской среднерифейской гранит-риолито-вой формации // Известия Коми научного центра УрО РАН. 2011. Вып. 4(8). С. 73-78.

7. Голдин БА., Калинин Е.П., Пучков В.Н. Магматические формации западного склона севера Урала и их минерагения. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 1999. 214 с.

8. Голдин Б.А., Калинин Е.П. Доордовикский магматизм Севера Урала // Доордовикская история Урала. Свердловск, 1980. С. 3-30.

9. Махлаев Л.В. Гранитоиды севера Центрально-Уральского поднятия (Полярный и Приполярный Урал). Екатеринбург, 1996. 150 с.

10. Андреичев В.Л. Геохронология гранитоидно-го магматизма Приполярного Урала // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. 2010. №11. С. 7-12.

11. Андреичев В.Л. Изотопная геохронология до-уралид Приполярного Урала. Сыктывкар, 1999. 48 с. (Серия сообщ. «Научные доклады»/ Коми научный центр УрО Российской академии наук; Вып. 413).

12. Денисова Ю.В. Термометрия насыщения циркона, апатита, монацита (Кожимский массив, Приполярный Урал) // Известия Коми научного центра УрО РАН. 2019. №3(39). С. 47-52.

13. Корреляция магматических комплексов европейского Северо-Востока СССР/ В.Н.Охот-ников, В.И. Мизин, Л.Т. Белякова и др. Сыктывкар, 1985. 25 с.

14. Shuyskiy A.S., Udoratina O.V., Miller E.L., Coble MA. Granites of the Gerdiz massif (Polar Urals): new data // Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН. 2018. №12. С. 23-30.

15. Geng J.Z., Li H. K, Zhang J., Zhou H. Y, Li H. M. Zircon Hf isotope analysis by means of LA-ICP-MS // Geological Bulletin of China 30 (10). 2011. P. 1508-1513 (in Chinese with English abstract).

16. Hanchar J.M., Watson E.B. Zircon saturation thermometry // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2003. 53 (1). P. 89-112.

17. Kostitsyn YA., Belousova EA, Silant'ev SA., Bortnikov N.S., Anosova M.O. Modern problems of geochemical and U-Pb geochronolo-gical studies of zircon in oceanic rocks// Geochemistry International. 2015. 53 (9). P. 759785.

18. Watson E.B., Wark DA. and Thomas J.B. Crystallization thermometers for zircon and rutile // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2006. 151(4). P. 413-433.

19. Соболева АА., Удоратина О.В. Доуральские гранитоиды на Урале // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. Сыктывкар, 2010. №9 (189). Вып. 2. С. 16-17.

References

1. Ivanov V.N., Zharkova T.B., Kurzanov I.Yu. et al. Gosudarstvennaya geologicheskaya karta Rossiyskoy Federatsii. Masshtab 1 : 200 000. Seriya Severo-Ural'skaya. List Q-41-XXV. Ob"yasnitel'naya zapiska [State geological

map of the Russian Federation. Scale 1: 200 000. North Urals Series. Sheet Q-41-XXV. Explanatory note]. Moscow: MF VSEGEI, 2013. 252 p.

2. Gosudarstvennaya geologicheskaya karta Rossiyskoy Federatsii. Masshtab 1:1 000 000 (tret'ye pokoleniye). Seriya Ural'skaya. Listy R-40 - Severoural'sk. Ob"yasnitel'naya zapiska [State geological map of the Russian Federation. Scale 1: 1 000 000 (third generation). Series Ural. Sheets R-40 - Severouralsk. Explanatory note]. St.Petersburg: VSEGEI Cartographic Factory, 2005. 332 p.

3. Fishman M.V., Goldin BA. Granitoidy Tsent-ral'noy chasti Pripolyarnogo Urala [Granitoids of the Central part of the Subpolar Urals]. Leningrad: USSR Ac. Sci. Publ., 1963. 108 p.

4. Pystin AM, Pystina Yu.I. Dokembriy Pripo-lyarnogo Urala: khronostratigraficheskiy aspekt [Precambrian of the Subpolar Urals: chronostratigraphic aspect] // Transactions of the Karelian Sci. Centre, RAS. 2019. №. 2. P. 34-52.

5. Pystin A.M., Pystina Yu.I. Metamorfizm i granitoobrazovaniye v proterozoysko-rannepa-leozoyskoy istorii formirovaniya Pripolyar-noural'skogo segmenta zemnoy kory [Meta-morphism and granite formation in the Prote-rozoic-Early Paleozoic history of the formation of the Subpolar Ural segment of the Earth's crust] // Lithosphere. 2008. №. 6. P. 25-38.

6. Pystin A.M., Pystina Yu.I. Novyye dannyye o vozraste granitoidov Pripolyarnogo Urala v svyazi s problemoy vydeleniya kozhimskoy srednerifeyskoy granit-riolitovoy formatsii [New data on the age of granitoids of the Subpolar Urals in connection with the problem of isolating the Kozhym Middle Riphean gran-ite-rhyolite formation] // Proc. of the Komi Sci. Centre, Ural Branch, RAS. 2011. Issue 4 (8). P. 73-78.

7. Goldin BA, Kalinin E.P., Puchkov V.N. Magmaticheskiye formatsii zapadnogo sklona severa Urala i ikh minerageniya [Magmatic formations of the western slope of the north of the Urals and their mineralogy]. Syktyvkar: Komi Sci. Centre, Ural Branch, RAS, 1999. 214 p.

8. Goldin B.A., Kalinin E.P. Doordovikskiy mag-matizm Severa Urala [Pre-Ordovician mag-matism of the North of the Urals]// Pre-Ordovician history of the Urals. Sverdlovsk, 1980. P. 3-30.

9. Makhlaev L.V. Granitoidy severa Tsentral'no-Ural'skogo podnyatiya (Polyarnyy i Pripo-lyarnyy Ural) [Granitoids of the north of the Central Ural uplift (Polar and Subpolar Urals)]. Ekaterinburg, 1996. 150 p.

10. Andreichev V.L. Geokhronologiya granitoidno-go magmatizma Pripolyarnogo Urala [Ge-ochronology of granitoid magmatism of the Subpolar Urals] // Bull. of the Inst. of Geology, Komi Sci.Centre, Ural Branch, RAS. 2010. №. 11. P. 7-12.

11. Andreichev V.L. Izotopnaya geokhronologiya douralid Pripolyarnogo Urala [Isotopic geo-chronology of duralids of the Subpolar Urals]. Syktyvkar, 1999. 48 p. ("Sci. reports" / Komi Sci. Centre, Ural Branch, RAS; Issue 413).

12. Denisova Yu.V. Termometriya nasyshcheniya tsirkona, apatita, monatsita (Kozhimskiy massiv, Pripolyarnyy Ural) [Thermometry of saturation of zircon, apatite, monazite (Kozhim massif, Subpolar Urals)] // Proc. of the Komi Sci.Centre, Ural Branch, RAS. 2019. №3 (39). P. 47-52.

13. Korrelyatsiya magmaticheskikh kompleksov yev-ropeyskogo Severo-Vostoka SSSR [Correlation of magmatic complexes of the European Northeast of the USSR] / V.N. Okhotnikov, V.I. Mizin, L.T. Belyakova et al. Syktyvkar, 1985. 25 p.

14. Shuyskiy A. S., Udoratina О. V., Miller E. L., Coble МA Granites of the Gerdiz massif (Polar Urals): new data // Bull. of the Inst. of Geology, Komi Sci. Centre, Ural Branch, RAS. 2018. №12. P. 23-30.

15. Geng, J.Z, Li, H.K., Zhang, J., Zhou, H.Y., Li, H.M. Zircon Hf isotope analysis by means of LA-ICP-MS // Geological Bull. of China 30 (10). 2011. P. 1508-1513 (in Chinese with English abstract)

16. Hanchar J.M., Watson E.B., 2003. Zircon saturation thermometry // .Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 53 (1). P. 89-112.

17. Kostitsyn YA., Belousova EA., Silant'ev SA., Bortnikov N.S., Anosova M.O., 2015. Modern problems of geochemical and U-Pb geoch-ronological studies of zircon in oceanic rocks // Geochemistry International. 53 (9). P. 759785.

18. Watson E. B., Wark D. A. and Thomas J. B. Crystallization thermometers for zircon and rutile // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2006. 151(4). P. 413-433.

19. Soboleva A. A., Udoratina O. V. Doural'skiye granitoidy na Urale [Pre-Ural granitoids in the Urals] // Bull. of the Inst. of Geology, Komi Sci. Centre, Ural Branch, RAS. Syktyvkar, 2010. №. 9 (189). Issue 2. P. 16-17.

Статья поступила в редакцию 28.12.2019.