Научная статья на тему 'Процессы гидротермального изменения в цирконе как отражение геохимии урана в породах(на примере уранового рудопроявления Скальное Лицевского района Кольского полуострова)'

Процессы гидротермального изменения в цирконе как отражение геохимии урана в породах(на примере уранового рудопроявления Скальное Лицевского района Кольского полуострова) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
300
57
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЦИРКОН / U-PB-ВОЗРАСТ / ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ / УРАНОВЫЕ РУДОПРОЯВЛЕНИЯ / ЛИЦЕВСКИЙ РАЙОН / ZIRCON / U-PB AGE / HYDROTHERMAL ALTERATION / URANIUM ORE OCCURENCES / LITSA DISTRICT

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Каулина Т. В., Лялина Л. М., Нерович Л. И., Аведисян А. А., Ильченко В. Л.

Проведено комплексное изучение внутреннего строения, химического состава и возраста циркона из гранитоидов уранового рудопроявления Скальное (Лицевский урановорудный район). Степень изменения циркона в гранитоидах на участках гидротермальных проявлений зависит от содержания урана в цирконе и от степени гидротермальной переработки пород. Локальное датирование показывает, что участки вторичных изменений в цирконе из щелочных и субщелочных гранитов Кольского региона образовались в результате гидротермальных процессов, с которыми связано формирование урановых концентраций.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Каулина Т. В., Лялина Л. М., Нерович Л. И., Аведисян А. А., Ильченко В. Л.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Zircon from granitoids of the Skalnoye uranium ore occurrence (Litsa uranium ore district) was investigated in details including internal structure, chemical composition and age. The degree of granitoid zircon alteration in hydrothermal manifestation areas depends on the zircon uranium content and the degree of hydrothermal processing of rocks. Zircon from plagiogranites with uranium content below 300 ppm does not change under hydrothermal conditions. Hydrothermal alteration is observed in high-uranium (2 400 ppm) zircon from alkaline granites, where zircon structure is disturbed by radioactive decay, and in zircon from metasomatite, in which, with a relatively low uranium content (up to 1000 ppm), the changes are stipulated by stronger hydrothermal influence. Local (SIMS and LA-ICPMS) age dating shows that secondary areas in zircon crystals from alkaline and subalkaline granites of the Kola Region (Litsa District, Javrozersky District, Keivy Block) are confined to the stages of hydrothermal activity at 1,78-1,65 and 0,42-0,38 Ga, which are associated with the formation of uranium concentrations.

Текст научной работы на тему «Процессы гидротермального изменения в цирконе как отражение геохимии урана в породах(на примере уранового рудопроявления Скальное Лицевского района Кольского полуострова)»

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

УДК 550.42-552.125

ПРОЦЕССЫ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО ИЗМЕНЕНИЯ В ЦИРКОНЕ КАК ОТРАЖЕНИЕ ГЕОХИМИИ УРАНА В ПОРОДАХ (НА ПРИМЕРЕ УРАНОВОГО РУДОПРОЯВЛЕНИЯ СКАЛЬНОЕ ЛИЦЕВСКОГО РАЙОНА КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА)*

Т. В. Каулина1, Л. М. Лялина1, Л. И. Нерович1, А. А. Аведисян1, В. Л. Ильченко1, В. Н. Бочаров2, Е. А. Ниткина1

ХФГБУН Геологический институт КНЦ РАН 2СПбГУ РЦ «Геомодель»

Аннотация

Проведено комплексное изучение внутреннего строения, химического состава и возраста циркона из гранитоидов уранового рудопроявления Скальное (Лицевский урановорудный район). Степень изменения циркона в гранитоидах на участках гидротермальных проявлений зависит от содержания урана в цирконе и от степени гидротермальной переработки пород. Локальное датирование показывает, что участки вторичных изменений в цирконе из щелочных и субщелочных гранитов Кольского региона образовались в результате гидротермальных процессов, с которыми связано формирование урановых концентраций. Ключевые слова:

циркон, U-Pb-возраст, гидротермальные изменения, урановые рудопроявления, Лицевский район.

PROCESSES OF HYDROTHERMAL CHANGE IN ZIRCON AS MANIFESTATION OF URANIUM GEOCHEMISTRY IN ROCKS (A CASE STUDY OF SKALNOYE URANIUM ORE OCCURRENCE IN LITSA REGION, KOLA PENINSULA)

111 1 Tatiana V. Kaulina , Lyudmila M. Lyalina , Lyudmila I. Nerovich , Anaida A. Avedisyan , 1 2 1 Vadim L. Il'chenko , Vladimir N. Bocharov , Elena A. Nitkina

1Geological Institute of the KSC of the RAS

Centre for Geo-Environmental Research and Modelling (GEOMODEL)

Abstract

Zircon from granitoids of the Skalnoye uranium ore occurrence (Litsa uranium ore district) was investigated in details including internal structure, chemical composition and age. The degree of granitoid zircon alteration in hydrothermal manifestation areas depends on the zircon uranium content and the degree of hydrothermal processing of rocks. Zircon from plagiogranites with uranium content below 300 ppm does not change under hydrothermal conditions. Hydrothermal alteration is observed in high-uranium (2 400 ppm) zircon from alkaline granites, where zircon structure is disturbed by radioactive decay, and in zircon from metasomatite, in which, with a relatively low uranium content (up to 1000 ppm), the changes are stipulated by stronger hydrothermal influence. Local (SIMS and LA-ICPMS) age dating shows that secondary areas in zircon crystals from alkaline and subalkaline granites of the Kola Region (Litsa District, Javrozersky District, Keivy Block) are confined to the stages of hydrothermal activity at 1,781,65 and 0,42-0,38 Ga, which are associated with the formation of uranium concentrations.

Keywords:

zircon, U-Pb age, hydrothermal alteration, uranium ore occurences, Litsa District.

* Работа выполнена в рамках госзадания Геологического института КНЦ РАН с использованием оборудования ресурсного центра Научного парка СПбГУ «Геомодель».

Введение

Циркон — основной минерал-геохронометр, используемый для датирования процессов в широком диапазоне температур и давлений. Изотопная и-РЬ-система циркона представляет собой мощный инструмент прецизионного датирования магматических, метаморфических и метасоматических процессов. Известно также, что растворимость циркона повышается в присутствии воды, С02 флюидов и в щелочных магмах [1-3]. Способность циркона к изменению возрастает у кристаллов с нарушенной структурой: обычно это происходит вследствие метамиктности (см. работу [4] и ссылки в ней), а также в результате механической трещиноватости или пластической деформации. Циркон с высокими концентрациями и и ТЪ обычно более подвержен изменениям, поскольку радиоактивный распад этих элементов со временем вызывает серьезное нарушение кристаллической структуры минерала. Степень метамиктности циркона зависит от его возраста и содержания и. Существенное нарушение структуры у докембрийских цирконов наблюдается при содержаниях урана более 1000 ррт, тогда как у циркона моложе 1 млн лет аморфная структура обнаруживается при содержаниях урана в несколько тысяч частей на миллион [4].

Метамиктный циркон создает проблемы при датировании, поскольку под воздействием флюидов выщелачивается в первую очередь РЬ и, следовательно, возрастает степень дискордантности И-РЬ-возрастов [1, 5]. Тем не менее, именно благодаря способности метамиктного циркона к растворению его можно использовать для датирования наложенных гидротермальных процессов.

Циркон является основным концентратором урана (и тория) в породе. Считается, что он содержит в 150-250 раз больше урана и в 15-20 раз больше тория, чем порода-хозяин [6]. Поскольку уран, как несовместимый элемент, накапливается в расплаве, наиболее высокое его содержание отмечается в магматическом цирконе из гранитов и пегматитов, то есть связь магматического циркона с геохимией урана очевидна. Наша задача — проследить связь вторичных преобразований циркона с геохимией урана.

Экспериментальное изучение поведения циркона в гидротермальных условиях показывает, что происходит как частичное растворение исходного зерна циркона с нарушением его и-РЬ-системы, так и образование новой фазы циркона [1, 5, 7]. Нарушение И-РЬ-системы исходного циркона, обычно определяемое нижним пересечением дискордии с конкордией, а также возраст нового циркона могут отражать время гидротермального процесса, что говорит о применимости циркона как геохронометра в низкотемпературных флюидонасыщенных зонах.

Для определения возможной связи процессов гидротермального преобразования циркона с геохимией урана в породах был изучен циркон из гранитоидов рудопроявления Скальное Лицевского урановорудного района и проведено сравнение полученных результатов с изученным ранее цирконом из гранитов других районов Кольского п-ова: Яврозерского района пояса Танаэлв и хребта Серповидного Кейвского блока [7] (рис. 1). Общее для всех этих районов — повышенная проницаемость пород в результате процессов деформации: Лицевский район находится в зоне пересечения разломных и сдвиговых зон [8], пояс Танаэлв — в зоне сдвиговых деформаций регионального масштаба, район хребта Серповидного находится в подошве надвиговой пластины [9, 10], следовательно, флюидная переработка пород там повышена, соответственно высокоурановый циркон из гранитов должен подвергаться изменению и/или растворению.

Рудопроявление Скальное было выбрано как урановорудный объект, на котором время проявления гидротермальных процессов можно контролировать прямым датированием урановых минералов, связанных с этими процессами.

а б

Рис. 1. Положение Лицевского района в пределах Кольского региона (а) и геологическая карта участка Скальное [по 11] с точками отбора проб (б)

Краткая геология участка Скальное

Рудопроявление Скальное находится в Лицевском урановорудном районе [8], который выделен на северо-западе Кольского п-ова (рис. 1). В региональном масштабе участок Скальное расположен в зоне сочленения Центрально-Кольского и Мурманского блоков и северо-западного продолжения зоны Колмозеро-Воронья.

В геологическом строении участка Скальное основная роль принадлежит мигматизированным гранат-биотитовым гнейсам кольской серии с телами плагиогранитов и прослоями амфиболовых гнейсов, сланцев и амфиболитов. В плагиогранитах отмечаются жилы и небольшие тела крупнозернистых микроклиновых гранитов.

На участке широко развиты процессы катаклаза и брекчирования. Проведенные нами петрофизические исследования пород показывают, что район подвергался неоднократному динамическому воздействию, причем главные составляющие полей напряжений, выявленные в образцах, имели разные ориентировки. Интересно, что большая часть образцов с участков урановых аномалий относится к умеренно или слабоанизотропным, что обусловлено, вероятно, гидротермальной проработкой (несущей урановую минерализацию) с эффектом залечивания микротрещин. Также отмечаются участки с высоким уровнем микротрещиноватости и соответственно с повышенным уровнем напряженно-деформированного состояния пород. Об этом свидетельствуют высокие показатели анизотропии упругих свойств с эффектами «разбегания» значений показателей анизотропии А и В (А — для скоростей распространения продольных волн, В — для поперечных волн), характерными для пород, которые в значительно меньшей степени оказались подверженными гидротермальной переработке (т. е. с незалеченной микротрещиноватостью) [12].

Пробы на участке Скальное были отобраны из плагиогранитов (проба КТ-1/12, КТ-2/12), микроклиновых (щелочных) гранитов (проба КТ-3/12) и из кварц-альбит-микроклинового метасоматита из зоны дробления и брекчирования (проба КТ-4а/12) (рис. 1, б).

Плагиограниты представляют собой средне- и мелко-среднезернистые биотитовые и мусковит-биотитовые плагиогранитоиды с разной степенью сохранности магматической гипидиоморфнозернистой структуры. Породы имеют повышенное отношение (Al/(Ca + Na + K), mol.) и относятся к пералюминиевым образованиям.

Микроклиновые (щелочные) граниты представляют собой массивные крупнозернистые породы с хорошо проявленной гипидиоморфнозернистой (и пойкилитовой) структурой, с отчетливым идиоморфизмом плагиоклаза по отношению к кварцу и микроклин-пертиту. Содержание SiO2 варьирует от 69,1 до 73,8 %, Na2O + K2O в пределах 8,66-11,41 %, тип щелочности — натрий-калиевый, при Na2O/K2O = 0,3-0,6.

Метасоматиты представляют собой массивную, крупно-среднезернистую катаклазированную и брекчированную породу, образовавшуюся по граниту, в которой микроклин-пертит, плагиоклаз (альбит) и амфибол погружены в кварцевый цемент.

Методы исследования

Изучение строения циркона из гранитоидов участка Скальное в обратно-рассеянных электронах (BSE) и определение состава отдельных участков циркона было проведено в ГИ КНЦ РАН (г. Апатиты) на электронном микроскопе LEO 1450 с волновым спектрометром QUANTAX 200 Bruker и на микроанализаторе Cameca MS-46. Рамановская спектрометрия циркона проводилась в Ресурсном центре «Геомодель» (Санкт-Петербург) на рамановском спектрометре HORIBA Jobin-Yvon Labram HR800, Ar-лазер 514,5 нм, время экспозиции — 3 с, число повторений — 5, мощность лазера — 50 мВт. Локальное U-Pb-датирование циркона проводилось в LA-ICP-MS лаборатории Университета Тасмании (Австралия) на масс-спектрометре Agilent 7700 c помощью аналитической системы Resonetics RESOlution для лазерной абляции. Система оснащена когерентным эксимером COMPex Pro ArF с длиной волны 193 нм.

Строение и состав циркона в гранитоидах участка Скальное

Циркон во всех пробах имеет сложное строение с ядрами, каймами и участками преобразования, которые хорошо проявлены в обратно-рассеянных электронах (рис. 2, 3). В плагиогранитах (проба КТ-1/12, рис. 2) циркон имеет типичный призматический габитус с тонкой магматической зональностью, характерной для магматического циркона. Процессы вторичных изменений циркона минимальны. В пробе щелочных гранитов (проба КТ-3/12, рис. 2) кристаллы циркона сохраняют длиннопризматический габитус и тонкую ростовую зональность, но процессы изменения более проявлены. Это выражается в появлении криволинейных, фестончатых участков другого оттенка в BSE, развитых по трещинам и зонам роста, что свидетельствует о частичном растворении участков циркона и росте новой генерации, которая отличается по химическому составу и структуре. Циркон в метасоматитах (проба КТ-4а/12, рис. 2) существенно более изменен, чем циркон из гранитов, тем более плагиогранитов, он теряет ростовую зональность, приобретает микроблочное строение и представляет собой смесь участков разного состава и строения.

Отличным инструментом для изучения радиационно-индуцированной метамиктизации циркона на микроуровне (< 1 мкм) является рамановская спектрометрия [13]) С увеличением структурных повреждений кристаллической решетки форма и положение отдельных рамановских мод изменяется: 1) полосы становятся шире; 2) уменьшается общая интенсивность спектра; 3) полосы смещаются в сторону меньших волновых чисел; 4) пики становятся асимметричными [13, 14].

Для обычного циркона с ненарушенной кристаллической структурой характерны следующие КР-полосы: 1008, 975, 439, 393, 355, 269, 225, 214 и 202 см-1 [15] (показаны пунктиром на рис. 2). Раман-спектры циркона из плагиогранитов соответствуют кристаллическому циркону (проба КТ-1/12, рис. 2), хотя в отдельных зернах отмечается некоторое снижение интенсивности пиков и смещение в сторону меньших длин волн. Раман-спектры циркона из метасоматитов показывают, что циркон имеет очень нарушенную структуру (проба КТ-4а/12, рис. 2). Интенсивность КР-полос падает, происходит уширение и смещение пиков, почти пропадает сигнал от 975 и от 1008 см-1, что свидетельствует о появлении аморфной фазы [16].

Проба КТ-3/12

Рис. 2. Фотографии циркона из гранитоидов участка Скальное в обратно-рассеянных электронах с точками микрозондового анализа (белые кружки) и точками анализа (цветные кружки) с соответствующими рамановскими спектрами. Масштабная линейка 100 мкм.

1903+5-.

2851±3

1 ш Щ

1?

1870±8 2774±3

2521 ±5*'./ • \ ^

19 £

2532+4

300 |ат

Рис. 3. Фотографии циркона в катодолюминесценции с точками ЬЛ-1СРМ8 анализа и 207РЪ/206РЪ-возрастом

Химический состав циркона

Изучение химического состава разных участков циркона показывает, что в изученных породах минерал существенно различается по химическому составу (табл. 1). Циркон в плагиогранитах содержит относительно невысокое количество элементов-примесей, в том числе и гафния, что приводит к высоким (до 62) Zr/Hf-отношениям; в щелочных гранитах и метасоматитах содержание всех его примесей повышается (табл. 1). Помимо первичных участков циркона с ростовой зональностью, появляются измененные участки с повышенным содержанием неформульных элементов (Ca, Mn, Fe, Al), что говорит о нарушении структуры и гидратации циркона, об этом же свидетельствует и значительное количество воды (до 6 вес. %). Повышается содержание гафния, особенно в цирконе метасоматитов, которое достигает 2,1 % и является самым высоким из всех изученных проб. Можно предполагать, что флюид был обогащен гафнием. Проба метасоматита показывает, что степень изменения циркона зависит от степени гидротермальной переработки пород.

Таблица 1

Микрозондовый анализ отдельных участков циркона из гнейсов и гранитоидов участка Скальное

Номер зерна - Элемент, ррт

номер точки Si А1 Р Са Мп Fe УЪ гг Ш гг/ш

Проба КТ-1/12 плагиогранит

1-1 14,546 0,041 0 0,555 0,078 0,245 0 47,291 1,232 38

1-2 15,067 0,040 0 0 0 0 0 48,930 1,449 34

2-1 14,958 0,031 0 0,014 0,032 0,010 0 49,287 0,798 62

2-2 15,054 0 0 0 0 0,011 0 49,313 0,800 62

2-3 14,817 0,046 0 0,077 0 0,087 0 48,956 1,142 43

Проба КТ-3/12 микроклиновый гранит

1-1 16,104 0,494 0,068 1,106 0,151 0,886 0,225 46,382 1,484 31

1-2 14,746 0,078 0 1,442 0,075 0,424 0 47,231 1,597 30

1-3 15,204 0,255 0 1,034 0,072 0,665 0 46,163 1,518 30

1-4 16,577 0,432 0 0,993 0,108 0,647 0,450 47,744 1,439 33

2-1 15,054 0 0 0,378 0,124 0,076 0 46,566 1,505 31

2-2 15,789 0,588 0 1,132 0,130 0,872 0,247 43,796 1,669 26

2-3 15,232 0,210 0 0,981 0,077 0,428 0 46,597 1,467 32

3-1 14,537 0,164 0,174 1,478 0 0,222 0,337 45,394 1,701 27

3-2 15,367 0 0 0,318 0,047 0 0 47,893 1,832 26

3-3 15,365 0 0,064 0,573 0,060 0,444 0 47,848 1,693 28

3-4 15,575 0 0 0 0 0 0 48,755 1,728 28

Проба КТ-4а кварц-альбит-микроклиновый метасоматит из зоны дробления

1-1 14,773 0,227 0,193 1,497 0,145 0,418 0,302 44,182 1,571 28

1-2 14,918 0,078 0,128 0,667 0,130 0,318 0 45,907 2,122 22

2-1 15,378 0,184 0 0,465 0,123 0,266 0 45,214 1,897 24

2-2 15,782 0,438 0 1,228 0,184 0,648 0,346 45,921 1,805 25

2-3 15,305 0,224 0,058 1,103 0,095 0,452 0 44,028 2,001 22

Примечания. Измерения химического состава циркона проведены на микроанализаторе Cameca MS-46 (ГИ КНЦ РАН, Апатиты) при ускоряющем напряжении 22 кВ и токе 40 нА.

Аналитические линии и эталоны: 2гЬа и SiKа — синтетический циркон; Н1ЪР1 — чистый металл.

и-РЪ-возраст циркона

Результаты ЬА-1СРМ8 анализа для циркона из плагиогранитов (пробы КТ-1/12 и КТ-2/12) показали, что возраст кристаллизации плагиогранитов составляет 2829 ± 10 млрд лет [17]. Наиболее характерные зерна магматического циркона из плагиогранитов приведены на рис. 3 (точки 14, 16). Ядра содержат мало урана — 214-245 ррт и имеют повышенные торий-урановые отношения 0,4-0,6 (табл. 2). Более высокоурановая кайма циркона (точки 11 и 12) имеет возраст 1,87-1,9 млрд лет. Надо отметить, что ядра практически не изменены, то есть при образовании кайм (скорее всего, из расплава, судя по тонкой зональности) они не растворялись и более поздняя гидротермальная переработка на цирконе никак не отразилась.

Таблица 2

Результаты ЬА-!СРМ8 анализа циркона из гранитоидов участка Скальное Лицевского района

Номер Изотопный состав, ррт Изотопные отношения Возраст, Ма

точки РЫй 232ТИ 238и 5<Те 178Ш 238И/206РЪ ±1с 207РЪ/206РЪ ±1с 207РЪ/206РЪ

Плагиограниты (проба КТ-2/12)

11 197 29 1404 2331 12360 7,89 0,09 0,1165 0,0007 1903±5

12 176 28 1381 3496 13071 8,64 0,13 0,1143 0,0010 1870±8

14 170 123 245 1277 11935 1,94 0,02 0,2031 0,0008 2851±3

15 223 106 275 393 13134 1,63 0,02 0,1937 0,0008 2774±3

16 158 129 214 801 10697 1,82 0,02 0,2005 0,0009 2830±4

Микроклиновые граниты (проба КТ-3/12)

17 740 45 2339 4239 13639 3,83 0,05 0,1663 0,0005 2521±3

18 646 191 2409 5782 15615 4,97 0,07 0,1674 0,0008 2532±4

19 208 11 1653 4488 14850 9,09 0,11 0,1040 0,0005 1696±4

Два зерна циркона с ростовой зональностью из микроклиновых гранитов (проба КТ-3/12) имеют возраст 2526 ± 19 млн лет (рис. 3). Точки очень дискордантны, что связано с сильными изменениями циркона. Химический состав циркона, определенный на масс-спектрометре (табл. 2), показывает, что он существенно обогащен ураном и железом, это подтвердил и микрозондовый анализ (табл. 1). Возраст измененного участка циркона — 1696 ± 4 млн лет (рис. 3), в пределах ошибки совпадает со временем гидротермальной переработки пород, определенной ЯЪ-8г-методом. ЯЪ-8г-возраст, который рассчитан по изохроне, построенной по точкам породы, апатита и мусковита из микроклиновых гранитов участка Скальное, определяет возраст метасоматоза в 1788 ± 32 млн лет [17]. Надо отметить, что здесь новый циркон образовался не в виде каймы, а как участок замещения в магматическом цирконе. Магматический циркон растворялся, скорее всего, из-за нарушений структуры в связи с повышенным содержанием урана (и тория) — до 2600 ррт (табл. 2).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Обсуждение результатов

Мы рассмотрели циркон из трех пород участка Скальное: плагиогранитов, микроклиновых (щелочных) гранитов и метасоматитов, которые различаются по содержанию урана и тория и геологическому положению. Как уже отмечалось, способность циркона к изменению пропорциональна содержанию в нем урана и возрасту. Концентрация урана и тория в плагиогранитах наиболее низкая: и — 0,5-1 ррт, ТИ — 1,1-1.5 ррт, соответственно магматический циркон в плагиогранитах содержит мало урана (214-275 ррт) и тория (106129 ррт). Несмотря на то, что плагиограниты — наиболее древние породы из рассматриваемых,

при таком низком содержании, как показывает рамановская спектроскопия, радиоактивных элементов существенного нарушения структуры циркона не происходит. Циркон из плагиогранитов не реагирует на гидротермальную переработку и не отражает ее.

Возраст гидротермальной переработки на участке Скальное, в результате которой образовалась урановая минерализация, определен в 1,79-1,83 млрд лет Rb-Sr-методом по WR + Ap + Mc из щелочных гранитов [17] и U-Pb-методом по ураниниту. Возраст уранинита участка Скальное, полученный на масс-спектрометре SHRIMP II, равен 1825 ± 20 млн лет [12], Также присутствует более поздний уранинит: по урановой смолке получен U-Pb-возраст в 455 ± 6 млн лет [12].

В щелочных гранитах содержание урана (и тория) повышается: U — до 5,3 ppm, Th — до 25 ppm, также увеличивается содержание урана — 2339-2314 ppm и в меньшей степени тория — 45-191 ppm в цирконе. При такой высокой концентрации урана структура циркона нарушается, хотя щелочные граниты на 300 млн лет моложе плагиогранитов. Наложенная гидротермальная переработка выражается в появлении участков замещения возраста 1,7 млрд лет в магматическом цирконе возраста 2,53 млрд лет.

Метасоматиты содержат несколько больше урана — 4,8 ppm и тория — 8,9 ppm, чем плагиограниты, но меньше, чем щелочные граниты. Циркон в метасоматитах содержит 900980 ppm урана (данные получены на электронном микроскопе в Ресурсном центре «Геомодель», СПбГУ). Возраст циркона не определялся, но на основании общей геологической ситуации и геохронологических данных по другим участкам Лицевского района [17], исходная магматическая порода (гранит) образовалась около 2,55 млрд лет, а метасоматические процессы в ней произошли после 2,3 млрд лет. Более низкие, чем в цирконе из щелочных гранитов, содержания урана не могли привести к полной метамиктизации структуры циркона. Вероятно, в данном случае проявился комплексный эффект повышенного содержания урана и высокой степени гидротермальной переработки пород, связанной с нахождением метасоматитов в зоне брекчирования. Надо отметить, что низкоуровневый циркон в гнейсах, находящихся на контакте с метасоматитами, никаких изменений не претерпел.

Анализ флюидных включений в кварце из плагиогранитов, щелочных гранитов и метасоматитов показал, что газовая составляющая флюида участка Скальное представлена практически чистым СО2 (99,3-100 мол. %), что, как известно, более способствует выщелачиванию урана из циркона и его переносу [3], поскольку в настоящее время общепризнано, что наиболее реальной формой переноса урана являются уранил-карбонатные ионы.

Изучение вторичных структур в цирконе из гранитоидов других районов Кольского п-ова, показало, что циркон с высоким содержанием урана отражает гидротермальные процессы. Локальное SIMS-датирование измененных участков циркона из субщелочных гранитов Яврозерского района и пород Кейвского блока с уран-ториевой минерализацией определяет два возраста — 1,78-1,76 и 0,48-0,40 млрд лет [7]. Эти данные говорят о приуроченности вторичных структур в цирконе к широко проявленным в Кольском регионе этапам гидротермальной переработки метаморфических комплексов пород в 1,78-1,65 и 0,42-0,38 млрд лет (см. [7] и ссылки там). С этими же рубежами связано перераспределение и накопление основных урановых концентраций [8].

Выводы

Степень изменения циркона в гранитоидах на участках гидротермальных проявлений зависит от содержания урана в цирконе и от степени гидротермальной переработки пород. Возраст измененных участков циркона из щелочных и субщелочных гранитов Кольского региона (Лицевский и Яврозерский районы, Кейвский блок) определяет интервалы 1,78-1,76 и 0,48-0,40 млрд лет, что говорит о приуроченности вторичных структур в цирконе к широко проявленным в Кольском регионе этапам гидротермальной переработки метаморфических комплексов пород, с которыми связано формирование урановых концентраций.

Процессы гидротермального изменения в цирконе как отражение геохимии урана... ЛИТЕРАТУРА

1. Динамика взаимодействия циркона с гидротермальным углекислым флюидом / Н. Г. Ризванова [и др.] // Геохимия. 1996. № 3. С. 253-263. 2. Watson E. B., Harrison T. M. Zircon saturation revisited: temperature and composition effects in a variety of crustal magma types // Earth and Planetary Science Letters. 1983. Vol. 64. P. 295304. 3. Keppler H., Wyllie P. J. Role of fluids in transport and fractionation of uranium and thorium in magmatic processes // Nature. 1990. 348. Р. 531-533. 4. Radiation effects in zircon / R. C. Ewing [et al.]; P. Hoskin (eds) // Zircon. Mineralogical Society of America Reviews in Mineralogy & Geochemistry. 2003. Vol. 53. P. 387-425. 5. Geisler T., Schaltegger U., Tomaschek F. Re-equilibration of zircon in aqueous fluids and melts // Elements. 2007. Nо. 3. P. 43-50. 6. Hoskin P., Rodgers K. A. Raman spectral shift in the isomorphous series (Zr-i_xHfx)SiO4 // Eur. J. Solid State Inorg. Chem. 1996. Vol. 33. P. 1111-1121. 7. Kaulina T. V., Sinai M. Yu., Savchenko E. E. Crystallogenetic models for metasomatic replacement in zircons: implications for U-Pb geochronology of Precambrian rocks // Intern. Geol. Rev. 2015. Vol. 57, Nо. 11-12. P. 1526-1542. 8. Урановое оруденение Лицевского района на Кольском полуострове (Россия) / А. В. Савицкий [и др.] // Геология рудных месторождений. 1995. № 5. С. 403-416. 9. Балаганский В. В. Главные этапы тектонического развития северо-Востока Балтийского щита в палеопротерозое: автореф. дис. ... д-ра геол.-мин. наук. СПб., 2002. 32 с. 10. Альпинотипная тектоника в палеопротерозойском Лапландско-Кольском орогене / С. В. Мудрук [и др.] // Геотектоника. 2013. № 4. С. 13-30. 11. Serov L. Métallogenèse de l'uranium dans la région de Litsa (Péninsule de Kola, Russie). Docteur de l'Université Henry Poincaré (en géosciences). Soutenance publique le 24 juin // Nancy. France. 2011. 166 p. 12. Ильченко В. Л., Афанасьева Е. Н. О вариациях анизотропии упругих свойств горных пород в районе U-рудопроявления Скальное, Центрально-Кольский мегаблок, Балтийский щит // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. 2011. № 8. С. 180-183. 13. Nasdala L., Irmer G., Wolf D. The degree of metamictization in zircon: a Raman spectroscopic study // Eur. J. Mineral. 1995. No. 7. P. 471-478. 14. Кожевников В. Н., Ивашевская С. Н., Кевлич В. И. Геохимия и рамановские спектры цирконов из рудных (PGE-Au) амфиболитов массива Травяная губа, Северная Карелия // Труды Карельского научного центра РАН. 2015. № 7. С. 36-53. 15. Hoskin P., Schaltegger U. The Composition of zircon and igneous and metamorphic petrogenesis // Reviews in mineralogy & geochemistry. 2003. Vol. 53. P. 27-62. 16. Metamictization of zircon: Raman spectroscopic study / M. Zhang [et al.] // J. Phys. 2000. Nо. 12. P. 1915-1925. 17. Поведение Rb-Sr и U-Pb-систем в породах и минералах Лицевского урановорудного района (Кольский полуостров) / Т. В. Каулина [и др.] // Геодинамика раннего докембрия: сходства и различия с фанерозоем и путеводитель научных экскурсий: материалы науч. конф. Петрозаводск, 2017. С. 110-113.

Сведения об авторах

Каулина Татьяна Владимировна — доктор геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник Геологического института КНЦ РАН E-mail: kaulina@geoksc.apatity.ru

Лялина Людмила Михайловна — кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Геологического института КНЦ РАН E-mail: lialina@geoksc.apatity.ru

Нерович Людмила Ивановна — кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Геологического института КНЦ РАН E-mail: nerovich@geoksc.apatity.ru

Аведисян Анаида Акоповна — кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Геологического института КНЦ РАН E-mail: avedisyan@geoksc. apatity.ru

Ильченко Вадим Леонидович — кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Геологического института КНЦ РАН E-mail: vadim@geoksc.apatity.ru

Бочаров Владимир Николаевич — специалист Ресурсного центра «Геомодель» СПбГУ E-mail :bocharov@molsp.phys.spbu.ru

Ниткина Елена Анатольевна — кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник Геологического института КНЦ РАН E-mail: nitkina@geoksc.apatity.ru

Autor Affiliation

Kaulina Tatiana Vladimirovna — Dr. Sci. (Geology & Mineralogy), Leading Researcher of the Geological Institute of the KSC of the RAS E-mail: kaulina@geoksc.apatity.ru

Lialina Lyudmila Mikhailovna — PhD (Geology & Mineralogy), Senior Researcher of the Geological Institute

of the KSC of the RAS

E-mail: lialina@geoksc.apatity.ru

Nerovich Lyudmila Ivanovna — PhD (Geology & Mineralogy), Senior Researcher of the Geological Institute

of the KSC of the RAS

E-mail: nerovich@geoksc.apatity.ru

Avedisyan Anaida Akopovna — PhD (Geology & Mineralogy), Senior Researcher of the Geological Institute

of the KSC of the RAS

E-mail: avedisyan@geoksc.apatity.ru

Il'chenko Vadim Leonidovich — PhD (Geology & Mineralogy), Senior Researcher of the Geological Institute

of the KSC of the RAS

E-mail: vadim@geoksc.apatity.ru

Bocharov Vladimir Nikolaevich — Researcher at the Centre for Geo-Environmental Research and Modelling (GEOMODEL)

E-mail: bocharov@molsp.phys.spbu.ru

Nitkina Elena Anatol'evna — PhD (Geology & Mineralogy), Researcher of the Geological Institute of the KSC of the RAS

E-mail: nitkina@geoksc.apatity.ru Библиографическое описание статьи

Процессы гидротермального изменения в цирконе как отражение геохимии урана в породах (на примере уранового рудопроявления Скальное Лицевского района Кольского полуострова) / Т. В. Каулина [и др.] // Вестник Кольского научного центра РАН. — 2017. — № 3 (9). — С. 54-63.

Reference

Kaulina Tatiana V., Lyalina Lyudmila M., Nerovich Lyudmila I., Avedisyan Anaida A., Il'chenko Vadim L., Bocharov Vladimir N., Nitkina Elena A. Processes of Hydrothermal Change in Zircon as Manifestation of Uranium Geochemistry in Rocks (A Case Study of Skalnoye Uranium Ore Occurrence in Litsa Region, Kola Peninsula). Herald of the Kola Science Centre of the RAS, 2017, vol. 4 (27), pp. 54-63. (In Russ.).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.