Редкоэлементный состав циркона из гранитоидов неоархейской щелочной провинции Кольского полуострова

Объект исследования. Циркон из гранитоидов А- и I-типов неоархейской Кольской щелочной провинции Балтийского (Фенноскандинавского) щита. Цель. Определение редкоэлементного состава циркона для характеристики условий его образования в разных типах гранитоидов. Использование этих данных совместно с имеющимися результатами U-Pb датирования и Lu-Hf изотопного состава изученных кристаллов циркона в целях оценки количества мантийного и корового вещества в составе протолитов и влияния условий кристаллизации на редкоэлементный состав циркона. Материалы и методы. Изучены 50 кристаллов циркона из 5 образцов главных разновидностей гранитоидов провинции. Концентрации редких элементов определены на ионном микрозонде Cameca IMS-4f (ЯФ ФТИАН, г. Ярославль). Точки для анализов выбирались при помощи оптических и катодолюминесцентных снимков. Размер кратера не превышал 20 мкм, относительная ошибка измерений для преобладающей части элементов установлена в 10–15%, порог обнаружения элементов – 10 мг/т. Результаты. Установлены два главных типа циркона неоархейского возраста – циркон-1 и циркон-2, образованных соответственно на магматической и автометасоматической стадиях кристаллизации, циркон-4 во включениях в цирконе-1 и палеопротерозойский циркон-3 метаморфического генезиса. Средний изотопный состав Hf в цирконе-1 и цирконе-2 различных массивов изменяется незначительно, количество мантийного компонента (Xm) – в пределах от 23 до 30%, что может свидетельствовать об относительно постоянном и существенно коровом составе их протолитов. Выводы. Изменение редкоэлементного состава неоархейских цирконов контролировалось главным образом составом протолитов и окислительно-восстановительными условиями кристаллизации. В восстановительных условиях наибольшую химическую активность приобретали легкие (La–Nd) лантаноиды, для которых установлена прямая зависимость от величины Ce/Ce*. Для тяжелых лантаноидов с близкими размерами ионов относительно Zr+4 кристаллохимические факторы имели более важное значение и определяли уменьшение зависимости концентраций тяжелых лантаноидов в цирконе от Ce/Ce*.

1. Батиева И.Д. (1976) Петрология щелочных гранитоидов Кольского полуострова. Л.: Наука, 224 с.

2. Балашов Ю.А. (1996) Геохронология раннепротерозойских пород Печенгско-Варзугской структуры Кольского полуострова. Петрология, 4(1), 3-25.

3. Балашов Ю.А., Скублов С.Г. (2011) Контрастность геохимии магматических и вторичных цирконов. Геохимия, (6), 622-633.

4. Ветрин В.Р. (2018) Изотопно-геохимическая систематика (Sm-Nd, Lu-Hf) неоархейских субщелочных и щелочных пород Кейвской структуры (Кольский полуостров): возрастные и генетические соотношения. Зап. РМО, CXLVII(4), 1-13.

5. Ветрин В.Р., Белоусова Е.А. (2021) Состав, условия образования известково-щелочных гранитов и проблемы генезиса неоархейской Кейвской щелочной провинции Кольского полуострова. Зап. РМО, CL(3), 27-49. https://doi.org/10.31857/S0869605521030126

6. Ветрин В.Р., Кременецкий А.А. (2020) Lu-Hf изотопногеохимическая систематика циркона и генезис неоархейских щелочных гранитов Кейвского мегаблока, Кольский полуостров. Геохимия, 65(6), 533-547. https://doi.org/10.31857/S0016752520060126

7. Ветрин В.Р., Родионов Н.В. (2009) Геология и геохронология неоархейского анорогенного магматизма Кейвской структуры, Кольский полуостров. Петрология, 17(6), 578-600.

8. Ветрин В.Р., Скублов С.Г., Балашов Ю.А., Лялина Л.М., Родионов Н.В. (2014) Время образования и генезис иттрий-циркониевого оруденения массива Сахарйок, Кольский полуостров. Зап. РМО, CXLIII(2), 1-22.

9. Геологическая карта Кольского региона (северо-восточная часть Балтийского щита) м-ба 1 : 500 000. (1996) (Под ред. Ф.П. Митрофанова). Апатиты: Издво КНЦ РАН, 54 с.

10. Зозуля Д.Р., Баянова Т.Б., Серов П.Н. (2007) Возраст и изотопно-геохимические характеристики архейских карбонатитов и щелочных пород Балтийского щита. Докл. АН, 415(3), 383-388.

11. Когарко Л.Н., Асавин А.М. (2007) Региональные особенности щелочных первичных магм Атлантического океана. Геохимия, (9), 915-932.

12. Ионова Г.И., Вохмин В.Г., Спицын В.И. (1990) Закономерности изменения свойств лантаноидов и актиноидов. М.: Наука, 240 с.

13. Митрофанов Ф.П., Зозуля Д.Р., Баянова Т.Б., Левкович Н.В. (2000) Древнейший в мире анорогенный щелочногранитный магматизм в Кейвской структуре Балтийского щита. Докл. АН, 374(2), 238-241.

14. Смолькин В.Ф., Скублов С.Г., Ветрин В.Р. (2020) Редкоэлементный состав детритового циркона архейского возраста из ятулийских террогенных пород Фенноскандии. Зап. РМО, CXLIX(6), 27-49. https://doi.org/10.31857/S0869605521030126

15. Gorbunov I.A. (2021) Neoarchean A-type acid metavolcanics in the Keivy Terrane, northeastern Fennoscandian Shield: geochemistry, age, and origin. Lithos, 380381, 105899. https://doi.org/10.1016/j.lithos

16. Bea F., Pereira M.D., Stroh A. (1994) Mineral leucosome trace-element partitioning in a peraluminous migmatite (a laser ablation-ICP-MS study). Chem. Geol., 117, 291312.

17. Belousova E.A., Griffin W.L., O’Reilly S.Y. (2006) Zircon morphology, trace element signatures and Hf-isotope composition as a tool for petrogenetic modeling: examples from eastern Australian granitoids. J. Petrol., 47, 329-353.

18. Belousova E.A., Griffin W.L., O’Reilly S.Y., Fisher N.I. (2002) Igneous zircon: trace element composition as an indicator on source rock type. Contrib. Mineral. Petrol., 143, 602-622.

19. Eby G.N. (1992) Chemical subdivision of the A-type granitoids: petrogenetic and tectonic implication. Geology, 20, 641-644.

20. Geisler T., Schleicher H. (2000) Composition and U-Th-total Pb model ages of polygenetic zircons from the Vanga granite, south Sweden: An electron microprobe study. Geologiska Föreningens i Stockholm Förhandlingar, 122, 227-235.

21. Griffin W.L., Wang X., Jackson S.E., Pearson N.J., O’Reilly S.Y., Xu X., Zhou X. (2002) Zircon chemistry and magma genesis, SE China: in-situ analysis of Hf isotopes, Pingtan and Tonglu igneous complexes. Lithos, 61, 237-269.

22. Hawkesworth C.J., Kemp A.I.S. (2006) Using hafnium and oxygen isotopes in zircons to unravel the record of crustal evolution. Chem. Geol., 226, 144-162. https://doi.org/10.1016/j.2005.09.018

23. 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(3), 637-648.

24. Hoskin P.W.O., Black L.P. (2000) Metamorphic zircon formation by solid state recrystallization of protolith igneous zircon. J. Metamorp. Geol., 18, 423-439.

25. Hoskin P.W.O., Schaltegger U. (2003) The composition of zircon and igneous and metamorphic petrogenesis. Zircon. Rev. Mineral. Geochem., 53, 27-62.

26. Kemp A.I.S., Hawkesworth C.J., Foster G.L., Paterson B.A., Woodhead J.D., Hergt J.M., Gray C.M., Whitehouse M.J. (2007) Magmatic and Crustal Differentiation History of Granitic Rocks from Hf-O Isotopes in Zircon. Sci. New Ser., 315(5814), 980-983.

27. Levashova E.V., Mamykina M.E., Skublov S.G., Galankina O.L., Li Q.L., Li X.H. (2023) Geochemistry (TE, REE, Oxigen) of zircon from leucogranites of the Belokurikhinsky Massif, Gorny Altai, as indicator of formation conditions. Geochem. Int., 45(9), 841-856. https://doi.org/10.1134/S001670292311006X

28. Luo Y., Ayers J.C. (2009) Experimental measurements of zircon/melt trace element partition coefficients. Geochim. Cosmochim. Acta, 73, 3656-3679.

29. Mints M.V., Eriksson P.G. (2016) Secular changes in relationships between plate-tectonic and mantle-plume engendered processes during Precambrian time. Geodinamics & Tectonophysics, 7(2), 173-232.

30. Nardi L.V.S., Formoso M.L.L., Müller I.F., Fontana E., Jarvis K., Lamarão C. (2013) Zircon/rock partition coefficients of REEs, Y, Th, U, Nb and Ta in granitic rocks: Uses for provenance and mineral exploration purposes. Chem. Geol., 335, 1-7.

31. Poller U., Huth J., Hoppe P., Williams I.S. (2001) REE, U, Th, and Hf distribution in zircon from Western Carpathian variscan granitoids: a combined cathodoluminescence and ion microprobe study. Amer. J. Sci., 301, 858-876.

32. Romano S.S., Dörr W., Zulauf G. (2004). Cambrian granitoids in pre-Alpine basement of Crete (Greece): evidence from U-Pb dating of zircon. Int. J. Earth Sci. (Geol. Rundsch.), 93, 844-859.

33. Shannon R.D. (1976) Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides. Acta Crystallogr., A32, 751-767.

34. Sun S., McDonough W.F. (1989) Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Magmatism in the ocean basins. Geol. Soc. Lond., Spec. Publ., 42, 313-345.

35. Wang Q., Zhu D.-C., Zhao Z.-D., Guan Q., Zhang X.-Q., Qing-Lin Sui Q.-L., Hu Z.-C., Moaet X.-X. (2012) Magmatic zircons from I-, Sand A-type granitoids in Tibet: Trace element characteristics and their application to detrital zircon provenance study. J. Asian Earth Sci., 53(7), 59-66.

36. Watson E.B., Wark D.A., Thomas J.B. (2006) Crystallization thermometers for zircon and rutile. Contrib. Mineral. Petrol., 151(4), 413-433.

37. Williams I.S., Shah J.S., Stowe S. (1996) Elemental and isotopic microanalysis of zircons and backscattered electron contrast. Proceedings of the 6-th European Conference of Surface and Interface Analysis, 1007-1010.