Новые данные по геохимии и изотопии цирконов из раннекембрийских гранитов Уфалейского блока (Средний Урал): шаг к корректировке геодинамических представлений
https://doi.org/10.24930/1681-9004-2022-22-1-55-74
Аннотация
Объект исследований. Состав и изотопные параметры цирконов и вмещающих их гранитов битимского комплекса, локализованного в восточной части Уфалейского блока (Ср. Урал).
Методы. Определение микроэлементного состава и изотопов Lu-Hf в цирконах производилось методом LA-ICP-MS (ЦКП “Геоаналитик”, ИГГ УрО РАН, г. Екатеринбург).
Результаты и выводы. Облик и геохимические особенности главной популяции цирконов свидетельствуют об их магматическом генезисе и минимальных преобразованиях, что позволяет считать валидным венд-раннекембрийский (520.2 ± 9.1 млн лет) возраст гранитов. Более молодые цирконы (401–459 млн лет) по составу отличаются от более древних, были образованы при последующей тектонотермальной активности, возможно, под действием флюидной фазы. Изотопные параметры (87Sr/86Sr = 0.703389, εHf(t)ср = +6.3) и ряд характеристических отношений для цирконов и гранитов указывают на то, что субстрат для выплавления пород был мантийно-коровым. Скорректированы геодинамические представления об обстановке формирования гранитов битимского комплекса: в венде–начале кембрия в данном секторе развивалась окраина трансформного типа, дивергентные движения на которой сопровождались разрывом сплошности коры и внедрением глубинного мантийного диапира; допускается также участие в магмогенерации вещества слэба.
Практическое применение. Результаты могут применяться для целей геологического картирования и создания общей геодинамической картины зоны сочленения Уральского орогена с Восточно-Европейской платформой.
Ключевые слова
окраина континента,
трансформные процессы,
плюмзависимые серии,
Уральский подвижный пояс,
Восточно-Европейская платформа,
граниты,
цирконы,
геохимия,
геодинамика,
субстрат
При поддержке: Автор выражает глубокую признательность гл.н.с. ИГГ УрО РАН В.В. Холоднову и безвременно ушедшему А.А. Краснобаеву – за ценные советы при обсуждении материала; аналитикам М.В. Червяковской и В.С. Червяковскому – за качественное и своевременное выполнение определений микроэлементного состава цирконов. Мы чтим память замечательных геологов-съемщиков ОАО “Челябгеосъемка”: В.И. Петрова, Е.А. Белгородского, В.П. Савельева, выражаем искреннюю благодарность Б.А. Пужакову, Н.С. Кузнецову, А.В. Моисееву – роль этих ярких ученых в формировании представлений о строении восточного края ВЕП неоценима.
Об авторе
Г. Ю. Шардакова
Институт геологии и геохимии УрО РАН
Россия
Россия
620016, г. Екатеринбург, ул. Акад. Вонсовского, 15
Список литературы
1. Андреичев В.Л. (2010) Эволюция фундамента Печорской плиты по изотопно-геохронологическим данным. Автореф. дис. … докт. геол.-мин. наук. Екатеринбург, 47 с.
2. Аплонов С.В. (2001) Геодинамика: СПб.: Изд-во СПбГУ, 360 с.
3. Балашов Ю.А., Скублов С.Г. (2011) Контрастность геохимии магматических и вторичных цирконов. Геохимия, 6, 622-633. https://doi.org/10.1134/S0016702911040033
4. Белковский А.И. (2011) Геология и минералогия кварцевых жил Кыштымского месторождения (Средний Урал). Миасс, Екатеринбург, ИМин УрО РАН, 234 с.
5. Гаврилова С.П., Градовский И.Ф., Караулов В.Б., Малютин С.А., Пресс Д.А., Соколовский А.К., Успенская Е.А. (2007) Позднепротерозойский магматизм Уфалейского антиклинория. Изв. вузов. Геология и разведка, 1, 11-21.
6. Гребенников А.В. (2014) Гранитоиды А-типа: проблемы диагностики, формирования и систематики. Геология и геофизика, 55(9), 1356-1373. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2014.08.003
7. Гребенников А.В., Попов В.К., Ханчук А.И. (2013) Опыт петрохимической типизации кислых вулканических пород различных геодинамических обстановок. Тихоокеан. геология, 32(3), 68-73. https://doi.org/10.1134/S1819714013030044
8. Гребенников А.В., Ханчук А.И. (2021) Геодинамика и магматизм трансформных окраин тихоокеанского типа: основные теоретические аспекты и дискриминантные диаграммы. Тихоокеан. геология, 40(1), 3-24. https://doi.org/10.30911/0207-4028-2021-40-1-3-24
9. Диденко А.Н., Ханчук А.И. (2019) Смена геодинамических обстановок в зоне перехода Тихий океан–Евразия в конце раннего мела. Докл. АН, 487(4), 56-59. https://doi.org/10.31857/S0869-56524874405-408
10. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Наталов Л.М. (1990) Тектоника литосферных плит территории СССР. Т. 2. М: Недра, 334 с.
11. Каулина Т.В. (2010) Образование и преобразование циркона в полиметаморфических комплексах. Апатиты, Кольский НЦ РАН, 144 с.
12. Кейльман Г.А. (1974) Мигматитовые комплексы подвижных поясов. М.: Недра, 200 с.
13. Коротеев В.А., Огородников В.Н., Ронкин Ю.Л., Сазонов В.Н., Поленов Ю.А. (2009) Полигенность и полихронность пегматитов гнейсово-амфиболитовых комплексов как результат прерывисто-непрерывного развития шовных зон. Докл. АН, 429(4), 513-518. DOI:10.1134/S1028334X09090074
14. Краснобаев А.А., Русин А.И., Бушарина С.В., Чередниченко Н.В., Давыдов В.А. (2010) Состав, цирконы и цирконовая геохронология метаморфитов уфалейского комплекса. Ежегодник-2009. Екатеринбург, ИГГ УрО РАН, 273-279.
15. Кузнецов Н.Б. (2008) Кембрийский ороген протоуралид-тиманид: структурные доказательства коллизионной природы. Докл. АН, 423(6), 774-779. https://doi.org/10.1134/S1028334X08090122
16. Кузнецов Н.Б., Соболева А.А., Удоратина О.В., Герцева М.В. (2005) Доордовикские гранитоиды ТиманоУральского региона и эволюция протоуралид-тиманид. Сыктывкар: Геопринт, 100 с.
17. Махлаев Л.В. (1996) Гранитоиды севера ЦентральноУральского поднятия: Полярный и Приполярный Урал. Екатеринбург: УрО РАН, 149 с.
18. Нечеухин В.М., Краснобаев А.А., Соколов В.Б. (2000) Геохронология и структурное положение нижнего докембрия в Уральском аккреционно-складчатом обрамлении Русской плиты. Общие вопросы расчленения докембрия. Апатиты: КНЦ РАН, 201-203.
19. Огородников В.Н., Поленов Ю.А., Недосекова И.Л., Савичев А.Н. (2016) Гранитные пегматиты, карбонатиты и гидротермалиты Уфалейского метаморфического комплекса. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 283 с.
20. Пучков В.Н. (2010) Геология Урала и Приуралья (актуальные вопросы стратиграфии, тектоники, геодинамики и металлогении). Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 280 с.
21. Пучков В.Н. (2018) Плюм-зависимый гранит-риолитовый магматизм. Литосфера, 5, 692-705. DOI:10.24930/1681-9004-2018-18-5-692-705.
22. Пыстин А.И., Пыстина Ю.А. (2010) Гранитоидные комплексы и геохронология процессов гранитообразования на Приполярном Урале. Магматизм и метаморфизм в истории Земли. Мат-лы XI Всерос. петрограф. совещ. Т. 2. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 163-164.
23. Рыкус М.В., Сначёв В.И., Насибуллин Р.А., Рыкус Н.Г., Савельев Д.Е. (2002) Осадконакопление, магматизм и рудоносность северной части зоны Уралтау. Уфа, 266 с.
24. Отчет по объекту “Геологическая съемка ГДП-200 N-41-I (Кыштымская площадь). (2009). Челябинск: Челябинскгеосъемка, ч. 1, 259 с.
25. Самыгин С.Г., Белова А.А., Рязанцев А.В., Федотова А.А. (2010) Фрагменты вендской конвергентной окраины на Южном Урале. Докл. АН, 432 (5), 644-649.
26. Свяжина И.А., Петров Г.А. (2011) Миграция террейнов Уральского подвижного пояса и палеозойские аккреционные события на уральской окраине Восточно-Европейского палеоконтинента. Литосфера, 6, 3-13.
27. Соболева А.А., Кузенков Н.А., Удоратина О.В., Ларионов А.Н., Матуков Д.И., Пресняков С.Л. (2005) Возраст цирконов из гранитов ядра Хобеизского гранитогнейсового купола (Приполярный Урал). Происхождение магматических пород: Матер. Междунар. петрограф. совещ. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 236-238.
28. Удоратина О.В., Соболева А.А., Кузнецов Н.Б., Родионов Н.В., Пресняков С.Л. (2006) Возраст гранитоидов Маньхамбовского и Ильяизского массивов (Северный Урал): U-Pb данные. Докл. АН, 406(6), 810-815. DOI:10.1134/S1028334X06020309
29. Хаин В.Е. (2001) Тектоника континентов и океанов. М.: Науч. мир, 606 с.
30. Хераскова Т.Н., Буш В.А., Диденко А.Н., Самыгин С.Г. (2010) Распад Родинии и ранние стадии развития палеоазиатского океана. Геотектоника, 1, 5-28. https://doi.org/10.1134/S0016852110010024
31. Холоднов В.В., Бушляков И.Н. (2002) Галогены в эндогенном рудообразовании. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 391 с.
32. Холоднов В.В., Шардакова Г.Ю., Пучков В.Н., Петров Г.А., Шагалов Е.С., Салихов Д.Н., Коровко А.В., Прибавкин С.В., Рахимов И.Р., Бородина Н.С. (2021) Палеозойский гранитоидный магматизм Северного, Среднего и Южного Урала как отражение этапов геодинамической и геохимической эволюции коллизионного орогена. Геодинамика и тектонофизика, 12(2), 225-245. https://doi.org/10.5800/GT-2021-12-2-0527
33. Шардакова Г.Ю. (2015а) Состав минералов и условия формирования гранитоидов битимского комплекса (Никольский массив, Уфалейский блок). Ежегодник-2014. Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 162, 144-147.
34. Шардакова Г.Ю. (2015б) Новые данные о Rb-Sr возрасте гранитов Никольского массива (Уфалейский блок). Литосфера, 4, 93-98.
35. Шардакова Г.Ю. (2016) Гранитоиды Уфалейского блока: геодинамические обстановки, возраст, источники, проблемы. Литосфера, 4, 133-137.
36. Шардакова Г.Ю., Савельев В.П. (2010) Полихронные гранитоиды Никольского массива как отражение сложной геологической истории Уфалейского блока. Ежегодник-2009. Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 157, 93-96.
37. Шардакова Г.Ю., Червяковская М.В. (2020) Вендкембрийские гранитоиды Уфалейского блока (Средний Урал): новые изотопные данные, состав субстрата, потенциальная рудоносность. Изв. Уральского государственного горного университета, 2(58), 48-63. doi.org/10.21440/2307-2091-2020-2-48-63
38. Шенгер А.М., Натальин Б.А., Буртман В.С. (1994) Тектоническая эволюция алтаид. Геология и геофизика, 35(7-8), 41-58.
39. Abratis M., Worner G. (2001) Ridge collision, slab-window formation, and the flux of Pacific asthenosphere into the Caribbean realm. Geol., 29(2), 127-130. http://dx.doi.org/10.1130/0091-7613(2001)029%3C0127:RCSWFA%3E2.0.CO;2
40. Altherr R., Holl A., Hegner E., Langer C., Kreuzer H. (2000) High-potassium, calc-alkaline I-type plutonism in the European Variscides: northern Vosges (France) and northern Schwarzwald (Germany). Lithos, 50, 51-73. http://dx.doi.org/10.1016/S0024-4937(99)00052-3
41. Bonin B. (2007) A-type granites and related rocks: Evolution of a concept, problems and prospects. Lithos, 97, 1-29.
42. Calmus T., Pallares C., Maury R.C., Aguillon-Robles A., Bellon H., Benoit M., Michaud F. (2011) Volcanic markers of the post-subduction evolution of Baja California and Sonora, Mexico: Slab tearing versus lithospheric rupture of the Gulf of California. Pure Appl. Geophys., 168, 1303-1330. http://dx.doi.org/10.1007/s00024-010-0204-z
43. Castillo P.R. (2008) Origin of the adakite–high-Nb basalt association and its implications for postsubduction magmatism in Baja California, Mexico. Geol. Soc. Amer. Bull., 120, 451-462. http://dx.doi.org/10.1130/B26166.1
44. Chauvel C., Blichert-Toft J. (2001) A hafnium isotope and trace element perspective on melting of the depleted mantle. Earth Planet. Sci. Lett., 190(3-4), 137-151. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(01)00379-X
45. Eby G.N. (1992) Chemical subdivision of the A-type granitoids: petrogenetic and tectonic implications. Geol., 20, 641-644.
46. Ferry J.M., Watson E.B. (2007) New thermodynamic models and revised calibrations for the Ti-in-zircon and Zr-in‐rutile thermometers. Contrib. Mineral. Petrol., 154, 429-437. https://doi.org/10.1007/s00410-007-0201-0
47. Frost B.R., Barnes C.G., Collins W.J., Arculus R.J., Ellis D.J., Frost C.D. (2001) A geochemical classification for granitic rocks. J. Petrol., 42, 1771-1802. http://dx.doi.org/10.1093/petrology/42.11.2033
48. Frost C.D., Frost B.R. (2011) On ferroan (A-type) granitoids: their compositional variability and modes of origin. J. Petrol., 52, 39-53. http://dx.doi.org/10.1093/petrology/egq070
49. Fu B., Mernagh T.P., Kita N.T., Kemp A.I.S., Valley J.W. (2009) Distinguishing magmatic zircon from hydrothermal zircon: a case study from the Gidginbung high-sulphidation Au-Ag-(Cu) deposit, SE Australia. Chem. Geol. 259, 131-142. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2008.10.035
50. Geisler T., Pidgeon R.T., Kurtz R., Van Bronswijk W., Schleicher H. (2003) Experimental hydrothermal alteration of partially metamict zircon. Amer. Miner., 88(10), 1496-1513. https://doi.org/10.2138/am-2003-1013
51. Gorring M.L., Kay S.M. (2001) Mantle processes and sources of Neogene slab window magmas from southern Patagonia, Argentina. J. Petrol., 42, 1067-1094. http://dx.doi.org/10.1093/petrology/42.6.1067
52. Griffin W.L., Wang X., Jackson S.E., Pearson N.J., O’Reilly S.Y., Xu X.S., Zhou X.M. (2002) Zircon chemistry and magma mixing, SE China: In-situ analysis of Hf isotopes, Tonglu and Pingtan igneous complexes. Lithos, 61, 237-269. doi:10.1016/S0024-4937(02)00082-8
53. Grimes C.B., Joh B.E., Kelemen P.B., Mazdab F.K., Wooden J.L., Cheadle M.J., Hanghoj K., Schwartz J.J. (2007) Trace element chemistry of zircons from oceanic crust: A method for distinguishing detrital zircon provenance. Geol., 35, 643-646. https://doi.org/10.1130/G23603A
54. Hanchar J.M., Watson E.B. (2003) Zircon saturation thermometry. Rev. Mineral. Geochem., 53(1), 89-112. https://doi.org/10.2113/0530089
55. Hoskin P.W.O. (2005) Trace-element composition of hydrothermal zircon and the alteration of Hadean zircon from the Jack Hills, Australia. Geochim. Cosmochim. Acta, 69, 637-648. http://dx.doi.org/10.1016/j.gca.2004.07.006
56. Hoskin P.W.O., Ireland T.R. (2000) Rare earth element chemistry of zircon and its use as a provenance indicator. Geol., 28, 627-630. http://dx.doi.org/10.1130/0091-7613(2000)28%3C627:REECOZ%3E2.0.CO;2
57. Hoskin P.W.O., Schaltegger U. (2003) The composition of zircon and igneous and metamorphic petrogenesis. Zircon. Rev. Mineral. Geochem., 53, 7-62. http://dx.doi.org/10.2113/0530027
58. Kostitsyn Y.A., Belousova E.A., Silant’ev S.A., Bortnikov N.S., Anosova M.O. (2015) Modern problems of geochemical and U-Pb geochronological studies of zircon in oceanic rocks. Geochem. Int., 53(9), 759-785. https://doi.org/10.1134/S0016702915090025
59. Lenting C., Geisler T., Gerdes A., Kooijman E., Scherer E.E., Zeh A. (2010) The behavior of the Hf isotope system in radiation-damaged zircon during experimental hydrothermal alteration. Amer. Miner., 95(8-9), 1343-1348. https://doi.org/10.2138/am.2010.3521
60. Linnemann U., Gehmlich M., Tichomirova M., Bushmann B., Bombach K. (1998) Tectonostratigraphic Events of the Peri-Gondwanan Basement of the SaxoThuringian Composite Terrane (Central European Variscides) Schr. Staatl. Mus. Min. Geol. Dresden., 1(9), 159-161.
61. Loucks R.R., Fiorentini M.L., Rohrlach B.D. (2018) Divergent T–ƒO2 paths during crystallisation of H 2O-rich and H2O-poor magmas as recorded by Ce and U in zircon, with implications for TitaniQ and TitaniZ geothermometry. Contrib. Mineral. Petrol., 173(12), 1-21. doi.jrg/00410-018-1529-3.
62. Patchett P.J., Chase C.G. (2002) Role of transform continental margins in major crustal growth episodes. Geol., 30, 39-42
63. Pearce J.A. (2008) Geochemical fingerprinting of oceanic basalts with applications to ophiolite classification and the search for Archean oceanic crust. Lithos, 100(1), 14-48. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2007.06.016
64. Pelleter E., Cheilletz A., Gasquet D., Mouttaqi A., Annich M., Hakour A.E., Deloule E., Feraud G. (2007) Hydrothermal zircons: A tool for ion microprobe U-Pb dating of gold mineralization (Tamlalt-Menhouhou gold deposit – Morocco). Chem. Geol., 245, 135-161. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2007.07.026
65. Rubatto D. (2002) Zircon Trace Element Geochemistry: Partitioning with Garnet and the Link between U-Pb Ages and Metamorphism. Chem. Geol., 184 (1-2), 123-138. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(01)00355-2
66. Scarrow J.H., Pease V., Fleutelot C., Dushin V. (2001). The late Neoproterozoic Enganepe ophiolite, Polar Urals, Russia: an extension of the Cadomian arc. Precambr. Res., 110, 255-275.
67. Sun S.-S., McDonough W.F. (1989) Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Magmatism in Ocean Basins. Geol. Soc. Spec. Publ. Lond., 42, 313-345.
68. Sylvester P.J. (1998) Post-collisional strongly peraluminous granites. Lithos, 45, 29-31.
69. Torsvik T.H., Smethurst M.A. (1999) Plate tectonic modelling: virtual reality with GMAP. Comp. Geosci., 25, 395-402.
70. Trail D., Watson E.B., Tailby N.D. (2012) Ce and Eu anomalies in zircon as proxies for the oxidation state of magmas. Geochim. Cosmochim. Acta, 97 (1), 70-87
71. Udoratina O.V., Kulikova K.V., Shuyskii A.S., Sobolevа A.A., Andreichev V.L., Golubeva I.I., Kapitanova V.A. (2021) Granitoid magmatism in the north of the Urals: U-Pb age, evolution, sources. Geodynam. Tectonophys., 12(2), 287-309.
72. Wang F.Y., Liu S.A., Li S.G., Yongsheng H. (2013) Contrasting Zircon Hf-O Isotopes and Trace Elements between Ore-Bearing and Ore-Barren Adakitic Rocks in Central-Eastern China: Implications for Genetic Relation to Cu-Au Mineralization. Lithos, 156–159. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2012.10.017
73. Watson E.B. (1979) Zircon saturation in felsic liquids: experimental results and applications to trace element geochemistry. Contrib. Mineral. Petrol., 70, 407-419. https://doi.org/10.1007/BF00371047
74. Watson E.B., Wark D.A., Thomas J.B. (2006) Crystallization thermometers for zircon and rutile. Contrib. Mineral. Petrol., 151(4), 413-433. https://doi.org/10.1007/s00410-006-0068-5
75. Whalen J.B., Currle K.L., Chappell B.W. (1979) A-type granites: Geochemical characteristics, discrimination and petrogenesis. Geol. Soc. Amer. Abstract with Programs, 539.
76. Wilson J.T. (1965) A new class of faults and their bearing on continental drift. Nature, 207, 343–347.
77. Zhong S., Feng C., Seltmann R., Li D., Qu H. (2018) Can magmatic zircon be distinguished from hydrothermal zircon by trace element composition? The effect of mineral inclusions on zircon trace element composition. Lithos, 314–315, 646-657. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2018.06.029
Рецензия
Для цитирования:
Шардакова Г.Ю. Новые данные по геохимии и изотопии цирконов из раннекембрийских гранитов Уфалейского блока (Средний Урал): шаг к корректировке геодинамических представлений. Литосфера. 2022;22(1):55–74. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2022-22-1-55-74
For citation:
Shardakova G.Yu. New data on the trace element composition and Lu-Hf isotopic system of zircons from the Early Cambrian granites of the Ufaley block (Middle Urals): a step to the correction of geodynamic concepts. LITHOSPHERE (Russia). 2022;22(1):55–74. (In Russ.) https://doi.org/10.24930/1681-9004-2022-22-1-55-74
Просмотров: 653
Послать статью по эл. почте 