CC BY
11УДК 550.2:551.72
В.Е. Стриха
ГРАНОСИЕНИТ-ЛЕЙКОГРАНИТОВАЯ АССОЦИАЦИЯ СТАНОВОГО ТЕРРЕЙНА:
НОВЫЕ ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ И ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ*
Приведены результаты геохронологических (U-Pb метод по цирконам на микрозонде SHRIMP-II) и изотопно-геохимических исследований пород Чубачинского массива граносиенит-лейкогранитовой ассоциации Станового террейна. Для граносиенитов I фазы получен изотопный возраст в 144±3 млн. лет, при СКВО =0,072. Гранитоиды характеризуются близкими значениями (87Sr/86Sr)o = 0,707178-0,707216 и различными sNd= -11,48 --15,47, что указывает на метамагматический состав и разный возраст протолитов. Двухстадийный модельный возраст TNd(DM-2st) граносиенитов и субщелочных гранитов составляет 1,9 и 2,2 млрд. лет соответственно. Содержания радиогенного Nd в гранитоидах свидельствуют об их существенно коровом составе.
Ключевые слова: Становой террейн, граносиенит-лейкогранитовая ассоциация, U-Pb метод по циркону, SHRIMP-II, изотопный состав Sr и Nd, раннепротерозойская кора.
GRANOSIENITIC-LEUCOGRANITICASSOCIATION OF THE STANOVOY TIRREYN: THE NEW GEOCHRONOLOGICAL AND ISOTOPE-GEOCHEMICAL DATA
Results geochronological (U-Pbmethod on zircon are given in SHRIMP-II microprobe) and isotope - geochemical researches of breeds of the Chubachinsky massif of granosiyenit-leykogranitovy association of Stanovoy terreyn. For granosienitesthe I phases the isotope age in 144±3 million years is received, at MSWD =0,072. Granitoids are characterized by close valuesf7S/86Sr) o = 0,707178-0,707216 and various sNd =-11,48-15,47that points to metamagmatic-content and various age of protolitas. The two-phasic model age of TND (DM-2st) granosienites and subalkaline granites makes 1,9 and 2,2billion years respectively. Maintenance of radiogenic Nd in granitoids specifies about them significantly to crust content.
Keywords: Stanovoy terreyn, granosiyenit-leykogranitovy association, U-Pb a method on zircon, SHRIMP-II, isotope content of Sr and Nd, early Proterozoic bark.
В пределах Станового террейна широко развиты массивы граносиенит-лейкогранитовой ассоциации условно позднеархейского позднестанового комплекса и условно раннепротерозойского тукурингрского комплекса [1], расположенные преимущественно в его западной части. Геохронологическими исследованиями последних лет установлено, что среди субщелочных гранитоидов данных
Автор благодарит Л.П. Курника, Н.Н. Петрук и В.В. Кошеленко за содействие в проведении исследований.
комплексов присутствуют позднемезозойские, для которых различными методами получены поздне-юрско-раннемеловые датировки.
Проведены исследования изотопного возраста граносиенитов I фазы и изотопно-геохимических особенностей пород граносиенит-лейкогранитовой ассоциации, что позволило уточнить возраст ее формирования, установить состав и возраст исходного субстрата. Это имеет большое значение для обоснования гранитоидного магматизма Верхнего Приамурья на рубеже в 150-130 млн. лет.
Аналитические методики
U-Pb датирование цирконов осуществлялось на ионном микрозонде SHRIMP-II в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ им. А.П. Карпинского. Измерения U-Pb отношений на SHRIMP-II проводились по методике, описанной в статье [2]. Интенсивность первичного пучка молекулярных отрицательно заряженных ионов кислорода составляла 5 нА, диаметр пятна (кратера) - 25 мкм. Обработка полученных данных осуществлялась с использованием программы SQUID [3]. U-Pb отношения нормализовались на значение 0,0668, приписанное стандартному циркону TEMORA, что соответствует возрасту этого циркона 416,75 млн. лет [4]. Погрешности единичных анализов (отношений и возрастов) приводятся на уровне одной сигма, погрешности вычисленных конкордантных возрастов и пересечений с конкордией - на уровне двух сигма. Построение графиков с конкордией [5] осуществлялось с использованием программы ISOPLOT/EX [6].
Анализ изотопного состава Sr и Nd выполнен на многоколлекторном масс-спектрометре TRITON (Thermo) (Центр изотопных исследований, ВСЕГЕИ) по стандартной методике. Уровень холостого опыта в процессе проведения аналитических работ составлял для Rb-0,01 нг, Sr-0,2 нг, Sm-0,01 нг, Nd-0,05 нг. Средняя точность определения изотопных отношений (2а) составила:8^Ы8^г -0,7 %,87Sr/86Sr- 0,002%, 147Sm/144Nd - 0,3%, 143Nd/144Nd - 0,005%. Изотопный состав стандарта NIST 987: 87Sr/86Sr = 0,710244±0,000011. Изотопный состав стандарта Nd JNdi-1: 143Nd/144Nd = 0,512106±0,000002. При расчете величин sNd(T) и модельных возрастов TNd(DM) использованы современные значения CHUR по [7] (143Sm/144Nd = 0,512638, 147Sm/144Nd = 0,1967) и DM по [8] (143Nd 144Nd = 0,513151, 147Sm/144Nd = 0,2136). При расчете двухстадийных модельных возрастов TNd(DM-2st) принята среднекоровая величина отношения 147Sm/144Nd=0,12 [9].
Геологическое строение массива
Чубачинский гранитоидный массив является петротипическим для граносиенит-лейкогранитовой ассоциации Станового террейна [10]. Массив расположен в междуречье истоков рек Нюкжа и Тимптон (рис. 1). В плане массив имеет близкую к овальной форму, несколько вытянутую в субширотном направлении и занимает площадь около 2500 км2. В его строении участвуют образования трех фаз, между которыми установлены интрузивные соотношения: I фаза - граносиениты, II фаза - граниты и лейкограниты нормальной и умеренной щелочности, III фаза -ультракислые лейко-граниты нормальной и умеренной щелочности. Жильные образования комплекса представлены апли-тами, пегматитами и пегматоиднымигранитами. Наибольшим площадным развитием характеризуются умеренно-щелочные двуслюдяные граниты II фазы. С севера массив ограничен Становым структурным швом. К востоку от массива расположено несколько мелких массивов порфировидных биотитовых и двуслюдяных гранитов, представляющих, вероятно, его сателлиты [11]. Породы массива прорывают метаморфические и магматические образования раннего архея с образованием в них апофиз, а также содержат многочисленные их ксенолиты и ксеноблоки размером до первых километров, часть из которых, вероятно, является провесами кровли. В свою очередь породы Чубачинского массива прорваны интрузивными телами позднемезозойского возраста, а также рассечены разновозрастными дайками различной основности, которые нередко сгруппированы в дайковые пояса (рои) различной ориентировки. Массив перекрывается нижнемеловыми вулканогенно-осадочными отложе-
ниями карауловской свиты. Изотопный возраст вулканитов свиты, установленный K-Ar методом, варьирует от 129 до 95 млн. лет [1].
б)
Рис. 1. Фото цирконов из граносиенитов I фазы Чубачинского массива (обр. С-60-198).
Номера проб - см. табл. 2.
Рис. 2. Диаграмма с конкордией для цирконов из граносиенитов I фазы Чубачинского массива
(табл. 2, обр. С-60-198).
Петрохимические и геохимические особенности
Характеристика пород Чубачинского массива основана на данных, опубликованных в работах [10, 12].
Гранитоиды массива в целом характеризуются как мета- и перглиноземистые I типа, преимущественно субщелочной серии. От граносиенитов I фазы к ультракислым гранитам III фазы в целом отмечается снижение суммы щелочей. Содержания K2O при этом слабо растут, а Na2O заметно снижаются. По соотношению SiO2 и K2O в преобладающем большинстве они являются высококалиевыми породами, а степень окисленности железа свидетельствует об их принадлежности к магнетитовой серии.
Гранитоиды граносиенит-лейкогранитовой ассоциации отличаются от других мезозойских гранитоидов Верхнего Приамурья наиболее низкими содержаниями Cs, Rb, Th, U, высокими - Ba, Sr (кроме ультракислых гранитов III фазы); по отношению к примитивной мантии в них отмечаются отрицательные аномалии Cs, Rb, Th, U, Ta, Nb, Hf, Ti, положительные -Ba, K, La, Sr, P, Sm.
Граносиениты I фазы граносиенит-лейкогранитовой ассоциации в отличие от аналогичных мезозойских пород Верхнего Приамурья содержат больше Sr (1181-2123 г/т), Ba (1135-2314 г/т), меньше Rb (41-58 г/т), Cs (0,9-1,5 г/т), Ni (16-21 г/т), Co (1-3 г/т), V (16-58 г/т), РЗЭ (84 -96 г/т).
Граниты II фазы отличаются от мезозойских гранитов Верхнего Приамурья высокими содержаниями Ba (1601-2841 г/т) и, наряду с гранитами других ассоциаций Станового пояса, характеризуются низкими содержаниями Rb (50-97 г/т), Cs (0,2-0,6 г/т), а кроме того -Nb (0,4-9 г/т), V (15-47 г/т), Yb (0,07-0,54 г/т), Ta (0,2-0,5 г/т), Th (0,8-4,3), U (0,1-0,5 г/т),ТРЗЭ (0,5-7,2 г/т).
Лейкограниты III фазы по сравнению с аналогичными по кремнекислотности породами других мезозойских гранитоидных ассоциаций Верхнего Приамурья обладают высокими содержаниями Sr (230-596 г/т), Sc (3,5 г/т), Ba (1058 г/т), РЗЭ (339,5 г/т), низкими - Cs (0,9-1,5 г/т), Y (0-15 г/т), Nb (0-6 г/т), Ni (16-21 г/т)^ (16-58 г/т), Hf (0,55 г/т), Ta (0,6 г/т), Th (6,6 г/т).
Таблица 1
U-Pb изотопные определенные методом SHRIMP-П для пород граносиенит-лейкогранитовой
ассоциации Станового террейна
Точка Содержания, г/т Изотопные соотношения Возраст, млн. лет
И 1Ь 206РЬ* РЬ* /235и ±% 206РЬ* /238и ±% 206РЬ /238И
С60.6.1 1128 327 21 0.1441 3,4 0,0217 2.1 138±3
С60.2.1 324 81 6,19 0,151 7,2 0,0222 2.4 142±3
С60.7.1 419 59 8,1 0,150 7,0 0,0225 5.5 143±8
С60.10.1 163 483 3,19 0,128 26,0 0,0225 3,0 143±4
С60.1.1 80 5 1,56 0,161 10,0 0,0228 3.4 145±5
С60.4.1 312 51 6,18 0,163 7,1 0,0231 2.4 147±4
С60.3.1 291 35 5,84 0.1542 6,0 0,0233 2.4 149±4
С60.5.1 215 29 4,32 0,164 6,4 0,0234 2.7 149±4
С60.9.2 212 67 5,86 0,294 5,0 0,0322 2.4 204±5
С60.9.1 248 776 70,2 5,260 2,3 0,3301 2.1 1839±33
Примечание. * Радиогенная часть свинца. Изотопные отношения скорректированы по 204РЬ. Неточности измерений изотопных соотношений и возраста даны при 1 о.
Возраст массива
Для определения и-РЬ изотопного возраста граносиенитов I фазы Чубачинского массива на микрозонде БНММР-П использовались цирконы обр. С-60-198.
Цирконы граносиенитов I фазы представлены прозрачными, бесцветными или желтоватыми субидиоморфными и идиоморфными кристаллами. Форма изменяется от дипирамидально-длиннопризматической до дипирамидально-короткопризматической и изометричной. Цирконы содержат немногочисленные минеральные включения темно-бурого цвета. Катодолюминесцентное изображение цирконов демонстрирует концентрическую и секториальную зональности роста, свидетельствующие о магматическом происхождении цирконов (рис. 1).
В результате датирования И-РЬ методом по циркону на микрозонде БНЫМР-П граносиенитов I фазы Чубачинского массива получен изотопный возраст в 144±3 млн. лет, при СКВО =0,072 (табл. 2).
Таблица 2
Изотопный состав Sr и Nd пород граносиенит-лейкогранитовой ассоциации Верхнего Приамурья
Показатели Проба С-60-198 Проба Б-1
Возраст, млн лет 140 140
ЯЬ,ррш 55,6 42,2
Бг,ррш 1476 1620,7
8/ЯЬ/86Бг 0,10892 0,07527
87БГ/86БГ 0,707395 0,707366
Бш, ррш 4,66 2,1
Ш,ррш 31,31 15,31
14/Sш/144Nd 0,08997 0,08287
143ш/144ш 0,511952 0,511741
-11,48 -15,47
Т(ОМ) 1476 1640
Т(БМ2) 1902 2231
(87БГ/86БГ)0 0,707178 0,707216
40,33 40,87
Примечание. С-60-198 - граносиениты I фазы, Б-1 - субщелочные граниты II фазы.
Полученные данные по возрасту граносиенитов I фазы являются нижней возрастной границей формирования гранитоидов II фазы и позволяют считать достоверной оценку их возраста и-РЬ методом по циркону в 138 ± 4,8 млн. лет [11], а также исключают оценку возраста гранитов в 147,3 ± 2,4 млн. лет, основанную на исследованиях апатита И-РЬ методом [13].
Таким образом, возрастной интервал формирования пород граносиенит-лейкогранитовой ассоциации, с учетом ошибки определения, оценивается в 147-133 млн. лет.
Наличие в граносиенитах реликтовых цирконов с возрастом в 204±5 млн. лет и 1839±33 млн. лет свидетельствует об участии в составе их протолита триасового и раннепротерозойского вещества.
Состав и возраст источников
В работах [10,12] показано, что породы граносиенит-лейкогранитовой ассоциации - продукты самостоятельных расплавов, не связанных с процессами дифференциации единого первичного расплава, а образованных при частичном плавлении континентальной коры. Обедненность пород ассоциации такими элементами как ЯЬ, С8, И, ТЬ, высокие содержания Ва, 8г, а также К в породах I и II фаз позволяют предполагать в качестве исходного для них субстрата гранатсодержащие гранулиты, которые характеризуются существенно полевошпатовым составом и, как известно, образуются в нижней части коры и обычно обеднены этими элементами. Наиболее вероятным первичным источником для пород граносиенит-лейкогранитовой ассоциации для граносиенитов I фазы являются гра-нулиты основного-среднего состава (метатрахибазальты-метатрахиандезиты?), а для гранитоидов II -гранулиты среднего-кислого состава (преимущественно метаграуваккового состава).
Участие корового вещества в составе мезозойских гранитоидов Верхнего Приамурья можно оценить по содержанию радиогенного который отражает состав источников гранитоидных магм. Количественная оценка содержаний корового компонента возможна с использованием Nd корового индекса (N0) Депаоло [14]. Расчеты проведены при значении деплетированной мантии (БЫ резервуара) при 8ш= +9,5, коровые резервуары взяты со средними значениями вш = -16 для раннепротеро-зойской коры по [11].
Согласно расчетам для граносиенитов I фазы раннепротерозойской провинции требуется 82% (обр. С-60-198), а для субщелочных гранитов II фазы - 98% (обр. Б-1) корового Ш при расчете с использованием среднего значения вш раннепротерозойской коры.
Для оценки возраста источников магм нередко используются анализы изотопного состава стронция и неодима [15]. Соотношения Nd и менее изменчивы, а соответственно и менее подвержены влиянию процессов внутрикорового плавления, метаморфизма, метасоматических преобразований, выветривания и осадкообразования, чем соотношения 8г и ЯЬ, вследствие чего являются надежными индикаторами источников. Эти особенности Nd и 8ш позволяют оценить возраст отделения первичных для гранитоидов расплавов от мантийного источника, а при их образовании за счет частичного плавления коровых пород - также и длительность пребывания в коре исходного субстрата. Эти задачи решаются на основе расчета модельных возрастов Т№(БЫ), которые фиксируют время, когда 143№/144№ в породе было таким же, как и в мантийном источнике (БЫ). Фракционирование № и 8ш во внутрикоровых процессах учитывается при расчете возраста по двухстадийной модели Тш(БЫ-281;), первая стадия которой отвечает времени от формирования корового источника до его плавления в коре, а вторая охватывает интервал от момента кристаллизации породы до настоящего времени [16, 17]. Важно подчеркнуть, что получаемые модельные возрасты коровых источников следует рассматривать как оценки нижнего предела возраста формирования коры [15].
Граносиениты I фазы граносиенит-лейкогранитовой ассоциации характеризуются умеренными значениями первичных изотопных отношений 8г (878г/868г)0= 0,7072, а также более радиогенным составом неодима еш= -11,48 и меньшим двухстадийным модельным возрастом Тш(БЫ-281;) =
1,9 млрд. лет по сравнению с гранитоидами II фазы. Умеренные значения первичных изотопных отношений Sr свидетельствуют о метамагматическом составе протолитов, а различия модельного возраста TNd(DM-2st) - о различии их возраста.
Значения TNd(DM-2st) для гранитоидов II фазы граносиенит-лейкогранитовой ассоциации варьируют в интервале 2,5-2,1 млрд. лет, а sNd = - 18,5-14,0, что указывает на более древний, чем для граносиенитов, смешанный источник родоначального для них расплава, состоящего преимущественно из вещества раннепротерозойской ювенильной коры с возрастом около 2 млрд. лет с небольшой долей архейского корового компонента [11, 18]. Наличие вещества архейской коры подтверждается присутствием в гранитоидах II фазы реликтовых цирконов с возрастом в 2,5 млрд. лет [13].
Изотопно-геохимические различия пород I и II фаз в совокупности с геохимическимии петро-химическими особенностями пород подтверждают вывод об автономности формирования исходных для них расплавов.
1. Мартынюк, М.В., Рямов, С. А., Кондратьев, В. А. Объяснительная записка к схеме расчленения и корреляции магматических комплексов Хабаровского края и Амурской области (Отчет по теме № 330 за 1987-1990 гг.). - Хабаровск, 1990. - 250 с.
2. Williams, I.S. U-Th-Pb Geochronology by Ion Microprobe. In: McKibben, M.A., Shanks III, W.C. and Ridley, W.I. (Eds). Applications of microanalytical techniques to understandingmineralizing processes // Reviews in Economic Geology. - 1998. - V. 7. - Р.1-35.
3. Ludwig, K.R. SQUID 1.00. A User's Manual // Berkeley Geochronology Center Special Publication. - 2000. -№ 2.
4. Black, L.P., Kamo, S.L. // Chemical Geology. - 2003. - V. 200. - Р.155-170.
5. Wetherill, G.W. Discordant uranium-lead ages // Trans. Amer. Geophys. Union. - 1956. - V.37. - Р.320-326.
6. Ludwig, K.R., User 's manual for Isoplot/Ex, Version 2.10. A geochronological toolkit for Microsoft Excel // Berkeley Geochronology Center Special Publication. - 1999. - № 1a.
7. Jacobsen, S.B., Wasserburg, G.J. // Earth Planet. Sci. Lett. - 1984. - V. 67. - P. 137-150.
8. Goldstein, S.J., Jacobsen ,S.B. // Earth Planet. Sci. Lett. - 1988. - V. 87. - P. 249-265.
9. Taylor, S.R., McLennan, S.M. The continental crust: its composition and evolution. Blackwell:Oxford. - 1985. -P. 312.
10. Стриха, В.Е. Mезозойские гранитоиды золотоносных районов Верхнего Приамурья. - Благовещенск: Изд-во АмГУ, 2012. - Часть I. - 188 с.
11. Ларин, А.М., Котов, А.Б., Сальникова, Е.Б. и др. Мезозойские граниты Чубачинского массива туку-рингрского комплекса (Джугджуро-Становая складчатая область): новые геохимические, геохронологические и изотопно-геохимические данные // Петрология. - 2001. - Т. 9. - № 4. - С. 416-432.
12. Стриха, В.Е. Позднемезозойские коллизионные гранитоиды Верхнего Приамурья: новые геохимические данные // Геохимия. - 2006. - № 8. - С. 855-872.
13. Неймарк, Л.А., Ларин, А.М., Овчинникова, Г.В. и др., Свинцово-изотопные свидетельства архейского источника вещества в золоторудных месторождениях зон мезозойской активизации южной части Алдано-Станового щита // Петрология. - 1996. - Т. 4. - № 4. - С. 421-435.
14. DePaolo, D.J., Perry, F.V., Baldridge, W.S. Crustal versus mantle sources of granitic magma: a two parameter model based on Nd isotopic studies // Transaction of Royal Society of Edinburg, Earth Science. - 1992. - V. 83. - P. 435-446.
15. Коваленко, В.И., Ярмолюк, В.В., Ковач, В.П. и др. Источники фанерозойских гранитов Центральной Азии: Sm-Nd изотопные данные // Геохимия. - 1996. - №8. - С. 699-712.
16. Jacobsen, S.B. Isotopic constrants on crustal growth and recycling // Earth Planet. Sci. Lett. - 1988. - V. 88. -P. 315-329.
17. Liew, T.C., Hofmann, A.W. Precambrian crustal components, plutonic associations, plate environment of the Hercynian Fold Belt of central Europe: Indications from a Nd and Sr isotopic study // Contrib. Mineral. Petijl.- 1988. -V. 98. - P. 129-138.
18. Ларин, А.М., Котов, А.Б., Ковач, В.П. и др. Этапы формирования континентальной коры центральной части Джугджуро-Становой складчатой области (Sm-Nd изотопные данные по гранитоидам) // Геология и геофизика. - 2002. - Т. 43, № 4. - С. 395-399.
