CC BY
15
УДК 550.93:[546.35+546.42].02:552.322
О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Rb/Sr И Sm/Nd ИЗОТОПНЫХ СОСТАВОВ ГРАНИТОИДОВ ДЛЯ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕКОНСТРУКЦИЙ С.В.Ефремов1
Институт геохимии СО РАН, 664033, г.Иркутск, ул. Фаворского, 1а
Статья посвящена оценке достоверности генетической информации, получаемой на базе Rb/Sr и Sm/Nd изотопных характеристик гранитоидов, что часто используется при метал-логенических исследованиях. Согласно полученным результатам было установлено, что в большинстве гранитоидных систем не наступает изотопное равновесие. Это не позволяет использовать модели, базирующиеся на этом принципе, для расчета генетических параметров, таких как первичные отношения и модельные возраста. Прежде чем рассчитывать эти параметры, необходимо доказать наступление изотопного равновесия в системе. Ключевые слова: гранитоиды, изотопный возраст, ультракалиевые базиты. Библиогр. 10 назв. Ил. 3.
ON THE POSSIBILITY TO USE RB/SR AND SM/ND ISOTOPIC COMPOSITIONS OF GRANITOIDS FOR GENETIC RECONSTRUCTIONS
S.V.Efremov
Institute of Geochemistry of Siberian Department of Russian Academy of Sciences. 664033, 1a Favorskii St., Irkutsk.
The article is devoted to the assessment of the reliability of genetic information obtained on the basis of Rb / Sr and Sm / Nd isotopic characteristics of granitoids, ^t make uses in metal-logenic recearch. The obtained results revealed that isotopic equilibrium does not occur in most granitoid systems. This does not allow to use the models based on this principle to calculate the genetic parameters such as the primary relationships and model ages. Before calculating these parameters it is necessary to prove the presence of isotopic equilibrium in the system. Key words: granitoids, isotopic age, ultrapotassic basites. 10 sources. 3 figures.
Введение
В процессе металлогенических исследований часто наиболее дискуссионным является вопрос о возрасте рудоносных магматических комплексов. Для его решения во многих случаях используются изотопные составы элементов, присутствующих в минералах гранитоидов. Од-
нако использование этих данных требует определенной осторожности.
В качестве объекта исследований были выбраны меловые гранитоиды Центральной Чукотки, которым свойственна явная несогласованность геологических и изотопных данных.
Ефремов Сергей Васильевич - кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник. Тел: (3952) 42-99-35. Е-mail: esv@igc.irk.ru.
Efremov Sergey Vasiljevich - a candidate of geological and mineralogical sciencies, a senior scientific worker. Phone: (3952) 42-99-35. E-mail: esv@igc.irk.ru
В пределах Центральной Чукотки выделяются два этапа мезозойского гра-нитообразования: позднеорогенный (К1) и посторогенный (К2) [1, 5, 8]. Образование позднеорогенных гранитоидов связано с коллизией Чукотской и Евроазиатской плит [6, 19], а посторогенных - с заложением Охотско-Чукотского вулканогенного пояса (ОЧВП) [3].
Согласно результатам, полученным при ЯЬ/Бг датировании гранитоидов, в регионе выделяются четыре возрастных этапа гранитообразования: 147-139, 127126, 107-100 и 85-82,5 млн. лет [2, 3, 7]. Если этап 85-82,5 млн. лет (постороген-ные гранитоиды), может быть сопоставлен с заложением ОЧВП, то первые три этапа соответствуют позднеорогенным гранитоидам и должны быть сопоставлены с коллизионным событием, произошедшим в аптское время. Учитывая то, что все позднеорогенные гранитоиды не несут следов динамического воздействия и участвуют в строении единых складчатых структур, можно предположить, что ЯЬ/Бг датировоки не отражают реальный возраст образования гранитоидов.
Этот вывод был косвенно подтвержден прецизионным изотопным датированием (Лг/Лг по биотиту, и/РЬ по цирконам), выполненным по позднеороген-ным гранитоидам в сопредельных районах [9, 11]. Полученные этими авторами
возрасты колеблются от 115 до 107 млн. лет. В качестве возраста позднеороген-ных гранитоидов Центральной Чукотки взята датировка 110 млн. лет, полученная по гранитоидам Пырканайского массива (Западная Чукотка), являющегося аналогом Певекского массива, использованного как модельный объект в настоящей работе.
Фактический материал
Главным требованием, предъявляемым ко всем генетическим моделям, основанным на изотопных данных, является наступление изотопного равновесия [10]. Простейшим приемом оценки этого параметра может быть диаграмма вида (Ы/81)о-1/Б1, где Ы-радиогенный, а стабильный изотопы. При изотопном равновесии все точки составов должны иметь единое первичное отношение и лежать на прямой линии, параллельной оси абсцисс диаграммы. Любые наклонные векторы фиксируют его нарушение. Данное условие не выполняется для всех позднеорогенных гранитоидов (рис.1). Это позволяет заключить, что их ЯЬ/Бг возрасты не имеют геологического смысла. На самом деле, «изохроны» отражают процесс смешения первичных мантийных магм с веществом континентальной коры
87 86 86
Рис.1. Диаграмма ( Бг/ Бг)о-1/ Бг для позднеорогенных гранитоидов Чукотки. Оценки составов смешивающихся компонентов: черные квадраты - первичные мантийные магмы; незалитая окружность - кислый коровый расплав; залитые окружности - составы позднеорогенных гранитоидов Чукотки. ЯЬ/Бг датировки даны цифрами: 147 млн. лет - Пе-векский массив; 126 млн. лет - Пырканайский массив; 100 млн лет - Вешкапский массив. Стрелками даны линии смешения. Расчет первичных отношений проводился на 110 млн. лет
Учитывая полученные результаты, шениям изотопов и модельным датиров-
кам.
0,51230 h ■ 0 г-
Все это может быть проиллюстрировано с помощью диаграммы (рис.2), где приведена линия смешения для гра-нитоидов Певекского массива, в координатах (87Sr/86Sr)o - (143Nd/144Nd)o. Первичные отношения изотопов Sr и Nd в этой системе будут зависеть от места отбора пробы (разные Rb/Sr и Sm/Nd отношения), а не от изотопной характеристики геохимического резервуара-источника породы. Оно будет варьировать в пределах гранитоидного массива, причем величина вариаций будет пропорциональна углу наклона «изохроны». Эти вариации могут достигать нескольких единиц и повлиять на вывод о «коровом» или «мантийном» источнике гранитоидных магм.
Не менее проблематичным является расчет модельных изотопных датировок. В качестве иллюстрации был выполнен расчет T(DM)Nd для крайних точек составов нашего примера. Разница в возрасте составила около 1 млрд. лет.
Учитывая вышеизложенное, необходимо оценить, насколько широко распространено изотопное неравновесие в гранитоидных системах. Для этого, по литературным данным, случайным образом, было отобрано несколько разновозрастных гранитоидных массивов. Результаты этих исследований приведены на рис.3.
Согласно полученным данным, ни в одном из отобранных гранитоидных массивов изотопное равновесие не наступило (отсутствуют горизонтальные векторы). Это свидетельствует о том, что генетиче-
Рис.2. Диаграмма (143Ш/144Ш)о -(8г/8г)о для гранитоидов Певекского массива: широкая серая стрелка отражает эволюцию составов первичных мантийных магм; тонкими стрелками показан диапазон вариаций изотопных составов 8г и № в системе; остальные условные обозначения см. на рис.1
можно заключить, что существование Rb/Sr возрастных рубежей в позднеоро-генных гранитоидах вряд ли связано со сменой тектонического режима. С большей степенью вероятности оно может быть обусловлено постоянством составов мантийного и корового протолитов и различными пропорциями их смешения при образовании «разновозрастных» грани-тоидных магм.
Обсуждение результатов
Полученные результаты имеют очень важное значение. Они требуют критичного отношения к генетическим параметрам, рассчитанным для реальных геологических объектов на базе равновесной изотопной модели. В первую очередь, это относится к первичным отно-
Рис.3. Диаграммы (8^Лг)о-1^г и (143Ш/144Ш)о-1/Ш для разновозрастных гранитоидных плутонов (по литературным данным): данные взяты из [12-18, 20]
ские параметры, рассчитанные на базе изотопных характеристик гранитоидов, должны использоваться крайне осторожно. Для того чтобы использовать их, необходимо доказать изотопное равновесие в системе.
Заключение
Полученные результаты показывают, что в пределах многих гранитоидных массивов не достигается изотопное равновесие. Ввиду этого генетические параметры, рассчитанные на базе равновесной изотопной модели, не имеют геологического смысла. Перед расчетом этих параметров необходимо доказать, что система достигла изотопного равновесия. В противном случае выводы о возрасте рудоносных гранитоидов, а следовательно, и о металлогенических эпохах, могут быть ошибочными.
Библиографический список
1. Гельман М.Л. Магматизм. Общий обзор // Геология СССР. -1970. -Т.30, ч.2. -С. 7-31.
2. Дудкинский Д.В., Ефремов С.В., Козлов В.Д. Геохимические особенности и результаты Rb/Sr датирования ред-кометалльных гранитоидов восточного побережья Чаунской губы (Чукотка) // Доклады АН СССР. -1992. -Т. 325, № 5. -С. 1039-1043.
3. Ефремов С.В., Козлов В.Д., Сандими-рова Г.П. Rb/Sr возрасты гранитоидов Центральной Чукотки - новый взгляд на историю геологического развития региона // Доклады РАН. 2000. -Т. 375, № 6. -С.816-819.
4. Ефремов С.В., Козлов В.Д. Ультракалиевые базиты Центральной Чукотки и их роль в понимании генезиса оловоносных гранитоидов // Геология и Геофизтка. -2007. -Т.48, № 2. -С. 283-286.
5. Загрузина И. А. Геохронология мезозойских гранитоидов Северо-востока СССР. -М.: Наука, 1977. -278с.
6. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., На-тапов Л.М. Тектоника литосферных
плит территории СССР. -М.: Недра, 1990. - Кн. 2. -332с.
7. Изотопное датирование ультракалиевого магматизма Центральной Чукотки. Rb/Sr возраст и геохимические особенности монцонитов штока Линкор /С.В. Ефремов [и др.] // Геология и Геофизтка - 2008. -Т.49, № 4. -С. 240-244.
8. Милов А.П. Позднемезозойские гра-нитоидные формации Центральной Чукотки. -М: Наука, 1975, -128с.
9. О возрасте гранитоидных интрузий Анюйско-Чукотской складчатой области /С.М. Катков [и др.] //Доклады РАН. -Т.414, № 2. -С. 215-219.
10. Фор Г. Основы изотопной геологии. -М.:Мир, 1989. -590с.
11. Amato J.M., Miller E.L., Calvert A.T., Toro J., Wright J.E. POTASSIC Mag-matism on st. Lawrence island, Alaska, and cape Dezhnev, Northeast Russia: evidence for early cretaceous subduction in the Bering strait region // Short Notes On Alaska Geology, 2003, -V. , -P. 120.
12. Frost C D., Frost B.R., Bell J.M., Chamberlain K.R. The relationship between A-type granites and residual magmas from anorthosite: evidence from the northern Sherman batholith, Laramie Mountains, Wyoming, USA. // Precam-brian Research, 2002, -V.119, -P. 45/71.
13. Guo F., Eizonakamuru, Fan W., Ko-bayoshi K., Li C. Generation of Palaeo-cene Adakitic Andesites by Magma Mixing;Yanji Area, NE China // Journal Of Petrology, 2007, -V. 48, № 4 -P. 661-6923.
14. Hergt J., Woodhead J., Schofield A. Atype magmatism in the Western Lachlan Fold Belt? A study of granites and rhyo-lites from the Grampians region, Western Victoria // Lithos, 2007, V.97, P. 122-139.
15. Janous V.C., Bowes1 D. R., Rogers G., Farrow C.M., 'Nek E.J. Modelling Diverse Processes in the Petrogenesis of a Composite Batholith: the Central Bohemian Pluton, Central European Her-
cynides. // Journal Of Petrology, 2000, -V. 41, № 4 -P. 511-543.
16. Jung S., Hoffer E., Hoernes S. Neo-Proterozoic rift-related syenites (Northern Damara Belt, Namibia): Geochemi-cal and Nd-Sr-Pb-O isotope constraints for mantle sources and petrogenesis // Lithos, 2007, -V.96, -P. 415-435.
17. Litvinovsky B.A., Jahn B., Zanvilevich A.N., Saunders A., Poulain S., Kuzmin D.V., Reichow M.K., Titov A.V. Petro-genesis of syenite-granite suites from the Bryansky Complex (Transbaikalia, Russia): implications for the origin of Atype granitoid magmas // Chemical Geology, 2002, -V.189, -P. 105- 133.
18. Mingram B., Trumbull R.B, Littman S., Gerstenberger H. A petrogenetic study of anorogenic felsic magmatism in the
Cretaceous Paresis ring complex, Namibia: evidence for mixing of crust and mantle-derived components // Lithos, 2000, -V.54, -P. 1-22.
19. Nokleberg W.J., Parfenov M.L., Monger J.W.H., Norton I.O., Khanchuk A.I. et al. Phanerozoic tectonic evolution of the Circum-North Pacific // USGS Oupen Report, Professional Paper, 1626 / http://geopubs.wr.usgs.gov/prof-paper/pp1626.
20. Smith DR., Noblett J., Wobus R.A., Unruh D., Douglass J. et All Petrology and geochemistry of late-stage intrusions of the A-type, mid-Proterozoic Pikes Peak batholith (Central Colorado, USA): implications for petrogenetic models. // Precambrian Research, 1999, -V. 98, -P. 271-305.
Рецензент: кандидат геолого-минералогических наук, профессор А.С.Механошин
