litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/1681-9004-2021-21-3-306-322litosphere-1444Research ArticleСтатьиArticlesЦирконы фенитов ильмено-вишневогорского комплекса (Южный Урал)Zircons of fenites of Ilmeno-Vishnevogorsky Complex (Southern Urals)КраснобаевА. А.KrasnobaevA. A.

620016, г. Екатеринбург, ул. Акад. Вонсовского, 15

15 Akad. Vonsovsky st., Ekaterinburg 620016, Russia

ВализерП. М.ValizerP. M.

456317, г. Миасс, Ильменский заповедник

Miass, 456317, Russia

valizer@ilmeny.ac.ruФарраховаН. Н.FarrakhovaN. N.

620016, г. Екатеринбург, ул. Акад. Вонсовского, 15

15 Akad. Vonsovsky st., Ekaterinburg 620016, Russia

Институт геологии и геохимии УрО РАНРоссияA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, Uralian Branch of RASRussian FederationИльменский государственный заповедник, УрО РАНРоссияIlmen State Reserve, SU FRC MG Uralian Branch of RAS, Ilmeny State ReserveRussian Federation202107072021213306322Copyright © Краснобаев А.А., Вализер П.М., Фаррахова Н.Н., 20212021Краснобаев А.А., Вализер П.М., Фаррахова Н.Н.Krasnobaev A.A., Valizer P.M., Farrakhova N.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.lithosphere.ru/jour/article/view/1444Объект исследований

Объект исследований. U-Pb датирование цирконов, а также петролого-геохимическое изучение вмещающих их образцов пироксен-амфиболового, пироксен-амфибол-биотитового и биотитового фенитов Центральной щелочной полосы ильмено-вишневогорского комплекса.

Методы

Методы. Возрастные определения цирконов получены с помощью ионного микрозонда (SHRIMP II, ЦИИ ВСЕГЕИ). Содержание РЗЭ и РЭ в цирконах установлено методом вторично-ионной масс-спектроскопии (CAMECA IMS-4F, Институт микроэлектроники и информатики РАН).

Результаты

Результаты. Минералогические и геохимические (U, Th, РЗЭ) особенности цирконов отражают их, а следовательно, и вмещающих их фенитов полигенно-полихронную природу. Большинство кристаллов цирконов обладают метастабильной матрицей. Они характеризуются усредненными содержаниями РЗЭ между магматическим и гидротермальным типами. От магматических цирконов их отличают высокие содержания ЛРЗЭ и низкие величины Ce-аномалий, от гидротермальных – дифференцированные спектры распределения РЗЭ. В эволюции цирконов установлено три возрастных рубежа: 2066–1686 (PR1), 425–404 (S2) и 284–266 (P1) млн лет. Цирконы PR1 отражают первичные особенности и степень изменения субстрата фенитов. Процесс миаскитообразования, датируемый цирконами S2, проявлен ограниченно, только в биотитовом фените. Надежно отражено влияние P1 метасоматической фенитизации, инициированной поздними сдвиговыми деформациями. Температура процессов фенитизации (по содержанию Ti в цирконе) оценена в 630–670°С для фенитов S2 и ≤ 600°С для фенитов P1.

Выводы

Выводы. Фениты Центральной щелочной полосы образованы в результате метасоматической фенитизации PR1 субстрата на этапе поздних (P1) постколлизионных деформаций, широко проявленных в ильмено-вишневогорском комплексе.

Research subject

Research subject. U-Pb zircon dating, as well as a petrological and geochemical study of pyroxene-amphibole-, pyroxeneamphibole- biotite- and biotite-bearing fenites from the Central Alkaline Band Ilmeno-Vishnevogorsky Complex.

Methods

Methods. The age of zircons was determined by an ion mass spectrometer (SHRIMP II, Centre of Isotopic Research VSEGEI). The content of REE and trace elements was estimated by secondary ion mass spectrometer methods (CAMECA IMS-4F, Valiev Institute of Physics and Technology RAS).

Results

Results. The mineralogical and geochemical (U, Th, REE) features of zircons, as well as fenites, reflect their polygenic-polychronous nature. Most zircon crystals have a metastable matrix and are characterized by averaged REE contents between igneous and hydrothermal types. These crystals are distinguished from magmatic zircons by high LREE contents and low values of Ce anomalies, and from hydrothermal zircons – by differentiated REE distribution spectra. Three ages of zircon were established: 2066–1686 (PR1), 425–404 (S2) and 284–266 (P1) Ma. PR1 zircons reflect the primary features and the degree of changes in the fenite substrate. S2 zircons, limited only to the biotite- bearing fenite, correspond to the age of the miaskite formation process. The P1 zircons clearly reflect the metasomatic process of fenitization initiated by late shear deformations. The temperature of the phenitization processes (based on the Ti content in zircons) was estimated at 630–670°C for S2 and ≤ 600°C for P1 fenites, respectively.

Conclusions

Conclusions. Central Alkaline Band fenites were formed by the metasomatic process of PR1 substrate fenitization in the late stage (P1) of shear strains, which are widely expressed in the Ilmeno-Vishnevogorsky Complex.

ильмено-вишневогорский комплексЦентральная щелочная полосафенитцирконвозрастредкие землиIlmeno-Vishnevogorsky ComplexCentral Alkaline Bandfenitezirconagerare earthsИсследование проведено в рамках государственного задания ИГЗ ЮУ ФНЦ МиГ УрО РАН “Геологическое строение и эволюция структурных единиц южного сегмента зоны ГУР” и темы № АААА-А19-119072990020-6 государственного задания ИГГ УрО РАНReferencesАбрамов С.С., Расс И.Т., Кононкова Н.Н. (2020) Фениты вишневогорского миаскит-карбонатитового комплекса (Южный Урал): происхождение метасоматической зональности, термодинамическое моделирование условий образования. Петрология, 28(3), 298- 323. DOI: 10.31857/S0869590320030024Abramov S.S., Rass I.T., Kononkova N.N. (2020) Fenites of the miaskite–carbonatite complex in the Vishnevye mountains, Southern Urals, Russia: origin of the metasomatic zoning and thermodynamic simulations of the processes. Petrology, 28(3), 263-286. (Translated from Petrologiya, 28(3), 298-323). DOI: 10.1134/S0869591120030029Баженов А.Г., Белогуб Е.В., Ленных В.И., Рассказова А.Д. (1992) Уфимская широтная структура Урала. Миасс: ИМин УрО РАН, 89 с.Bazhenov A.G., Belogub E.V., Lennykh V.I., Rasskazova A.D. (1992) Ufa latitudinal structure of the Urals. Miass, IMin UrO RAN, 89 p. (In Russian)Дегтярев К.Е., Кузнецов Н.Б., Павленко Т.И. (1997) Среднепалеозойские черносланцевые комплексы и проблема чехла Восточно-Уральского поднятия. Проблемы региональной геологии, нефтеносности и металлогении Республики Башкортостан. Уфа, 117-119.Degtyarev K.E., Kuznetsov N.B., Pavlenko T.I. (1997). Middle Paleozoic black shale complexes and the problem of the cover of the East Ural uplift. Problems of regional geology, oil content and metallogeny of the Republic of Bashkortostan. Ufa, 117-119. (In Russian)Иванов Б.Н., Баженов А.Г., Кутепова Л.А., Кошевой Ю.Н. (1978) Амфибол и пироксенсодержащие фениты и сиениты Центральной щелочной полосы в северной части Ильменских гор. Петрология ультраосновных и щелочных пород Урала. Свердловск: УНЦ АН СССР, 86-96.Hoskin P.W.O. (2005) Trace-element composition of hydrothermal zircon and the alteration of Hadean zircon from the Jack Hills, Australia. Geohim. Cosmochim. Acta, 69(3), 637-648. DOI: 10.1016/j.gca.2004.07.006Краснобаев А.А., Вализер П.М. (2019) Цирконовая геохронология гнейсов вишневогорской толщи ильмено-вишневогорского комплекса (Южный Урал). Вестн. ИГ Коми НЦ УрО РАН, 3, 9-13. DOI: 10.19110/2221–1381–2019–03–9–13Hoskin P.W., Schaltegger O. (2003) The composition of zircon and Igneous and metamorphic petrogenesis. Zircon. Rev. Mineral. Geochem., 53, 27-55. https://doi.org/10.2113/0530027Краснобаев А.А., Вализер П.М., Бушарина С.В., Медведева Е.В. (2016) Цирконология миаскитов Ильменских гор (Южный Урал). Геохимия, (9), 797-813. DOI: 10.7868/S0016752516070050Ivanov B.N., Bazhenov A.G., Kutepova L.A., Koshevoi Yu.N. (1978). Amphibole- and pyroxene-bearing fenites and syenites of the Central Alkaline Band in the northern part of the Ilmeny Mountains. Petrology of ultrabasic and alkaline rocks of the Urals. Sverdlovsk, UNTs AN SSSR, 86-96. (In Russian)Краснобаев А.А., Вализер П.М., Медведева Е.В., Немов А.Б., Перчук А.Л. (2020) U-Pb возраст цирконов и метаморфизм пород вишневогорской толщи (Южный Урал). Вестн. МГУ, сер. 4, геология, 2, 51-62. https://doi.org/10.33623/0579-9406-2020-2-51-62Krasnobaev A.A., Busharina S.V., Valizer P.M., Medvedeva E.V. (2016) Zirconology of miaskites from the Ilmeny Mountains, South Urals. Geochem. Int., 54(9), 765- 780. (Translated from Geokhimiya, 54(9), 797-813) DOI: 10.1134/S0016702916070041Краснобаев А.А., Вализер П.М., Русин А.И., Бушари- на С.В., Медведева Е.В. (2011) Цирконология фенитов Ильменских гор (Южный Урал). Докл. АН, 440(1), 100-104. DOI: 10.1134/S1028334X11090042Кrasnobaev A.A., Davydov V.A., Shchul’kin E.P., Cherednichenko N.V. (2001) Zirconology of the Selyankinsky block of the Ilmeny Mountains. Dokl. Akad. Nauk, 379(6), 807-811). (In Russian)Краснобаев А.А., Давыдов В.А., Щулькин Е.П., Чередниченко Н.В. (2001) Цирконология селянкинского блока Ильменских гор. Докл. АН, 379(6), 807-811.Krasnobaev A.A., Rusin A.I., Busharina S.V., Valizer P.M., Medvedeva E.V. (2011) Zirconology of fenites of the Ilmeny Mountains (Southern Urals). Dokl. Earth Sci., 440(1), 1265-1269. (Translated from Dokl. Akad. Nauk, 440(1), 100-104). DOI: 10.1134/S1028334X11090042Левин В.Я. (1974) Щелочная провинция Ильменских- Вишневых гор. М.: Наука, 221 с.Krasnobaev A.A., Valizer P.M. (2019) Geochronology of zircons from gneisses of Vishnevogorsky Sequence of Ilmeny-Vishnevogorcky Complex (South Urals). Bull. IG Komi SC UB RAS, 3, 9-13. DOI: 10.19110/2221–1381–2019–03–9–13 (In Russian)Левин В.Я., Роненсон Б.М., Самков В.С., Левина И.А., Сергеев Н.С., Киселев А.П. (1997) Щелочно-карбонатитовые комплексы Урала. Екатеринбург: Уралгеолком, 274 с.Krasnobaev A.A., Valizer P.M., Medvedeva E.V., Nemov A.B., Perchuk A.L. (2020) U-Pb age and metamorphism of rocks of Vishnevogorsky Sequence (South Ural). Bull. MSU, Ser. 4, Geol., 2, 51-62. https://doi.org/10.33623/0579-9406-2020-2-51-62 (In Russian)Ленных В.И., Вализер П.М. (2006) К геологической схеме ильменогорского комплекса. Геология Ильменских гор: ситуация и проблемы. Миасс: ИГЗ УрО РАН, 20-27.Lennykh V.I., Valizer P.M. (2006) To the geological scheme of the Ilmenogorsky complex. Geology of the Ilmeny Mountains: the situation and problems. Miass, IGZ UrO RAN, 20-27. (In Russian)Расс И.Т., Абрамов С.С., Утенков В.А., Козловский В.М., Корпечков Д.И. (2006) Роль флюидов в петрогенезе карбонатитов и щелочных пород: геохимические индикаторы. Геохимия, 7, 692-711.Levin V.Ya. (1974) The alkaline province of the Ilmeny-Vishnevy Mountains. Moscow, Nauka Publ., 221 p. (In Russian)Русин А.И., Краснобаев А.А., Вализер П.М. (2006) Геология и минералогия Ильменогорского комплекса. Геология Ильменских гор: ситуация, проблемы. Миасс: ИГЗ УрО РАН, 3-19.Levin V.Ya., Ronenson B.M., Samkov V.S., Levina I.A., Sergeev N.S., Kiselev A.P. (1997) Alkaline-Carbonatite Complexes of the Urals. Ekaterinburg, Uralgeolkom Publ., 274 p. (In Russian)Скублов С.Г., Лобач-Жученко С.Б., Гусева Н.С., Гембицкая И.М., Толмачева Е.В. (2009) Распределение редкоземельных и редких элементов в цирконах миаскитовых лампроитов Панозерского комплекса центральной Карелии. Геохимия, 9, 958-971.McDonoagh W.F., Sun S.S. (1995) The composition of the Bauth. Chem. Geol., 120, 223-253.Hoskin P.W.O. (2005) Trace-element composition of hydrothermal zircon and the alteration of Hadean zircon from the Jack Hills, Australia. Geohim. Cosmochim. Acta, 69(3), 637-648. DOI: 10.1016/j.gca.2004.07.006Rass I.T., Abramov S.S., Kozlovskii V.M., Korpechkov D.I., Utenkov V.A. (2006) Role of fluid in the genesis of carbonatites and alkaline rocks: geochemical evidence. Geochem. Int., 44(7), 636-655. (Translated from Geokhimiya, 44(7), 692-711). DOI: 10.1134/S0016702906070020Hoskin P.W., Schaltegger O. (2003) The composition of zircon and Igneous and metamorphic petrogenesis. Zircon. Rev. Mineral. Geochem., 53, 27-55. https://doi.org/10.2113/0530027Rusin A.I., Krasnobaev A.A., ValizervP.M. (2006) Geology and mineralogy of the Ilmenogorsky complex. Geology of the Ilmeny Mountains: the situation and problems. Miass, IGZ UrO RAN, 3-19. (In Russian)McDonoagh W.F., Sun S.S. (1995) The composition of the Bauth. Chem. Geol., 120, 223-253.Skublov S.G., Lobach-Zhuchenko S.B., Guseva N.S., Gembitskaya I.M., Tolmacheva E.V. (2009) Distribution of rare-earth and rare elements in the zircons of miaskite lamproites of the Panozero Complex of the Central Karelia. Geokhimiya, 47(9), 958-971. (In Russian)Watson E.B., Wark D.A., Thomas J.B. (2006) Crystallization thermometers for zircon and rutile. Contrib. Mineral Рetrol., 151, 413-433. DOI 10.1007/s00410-006-0068-5Watson E.B., Wark D.A., Thomas J.B. (2006) Crystallization thermometers for zircon and rutile. Contrib. Mineral. Petrol., 151, 413-433. DOI 10.1007/s00410-006-0068-5Whitney D.U., Evans B.W. (2010) Abbreviations for names of rock-forming minerals. Amer. Miner., 95, 185-187. DOI: 10.2138/am.2010.3371Whitney D.U., Evans B.W. (2010) Abbreviations for names of rock-forming minerals. Amer. Miner., 95, 185-187. DOI: 10.2138/am.2010.3371Williams I.S. (1998) U-Th-Pb Geochronology by ion microprobe. Applications of microanalitical technigues to understanding mineralizing processes. Rev. Econom. Geol., 7, 1-35. https://doi.org/10.5382/Rev.07.01Williams I.S. (1998) U-Th-Pb Geochronology by ion microprobe. Applications of microanalitical technigues to understanding mineralizing processes. Rev. Econ. Geol., 7, 1-35. https://doi.org/10.5382/Rev.07.01

The authors declare that there are no conflicts of interest present.