Дайка карбонатитового кимберлита массива Фишер (В. Антарктика): возраст и генезис на основании новых изотопно-геохимических данных

Беляцкий Б.В.¹, Антонов А.В.², Родионов Н.В.², Лайба А.А.³

1 - ВНИИОкеангеология,2 -  ЦИИ ВСЕГЕИ,3 -  ПМГРЭ, Санкт-Петербург.

В центральной части гор Принс-Чарльз на массиве Фишер в 1989 году была обнаружена дайка ╚карбонатитовых кимберлитов╩ (Егоров и др., 1993) (рис.1). Маломощная (20√25 см) кимберлитовая дайка обнажена в юго-восточном борту массива, где протягивается прерывистой полосой на 450 м и прорывает мезопротерозойские метадиориты Фишерского комплекса. Общее простирание дайки √ меридиональное, падение на запад под углами 25-50^о. Карбонатитовые кимберлиты состоят из вкрапленников флогопита (до 10 %), единичных кристаллов зеленой слюды, оливина и магнетита, погруженных в тонкозернистую флогопит-магнетит-кальцит-оливиновую основную массу с примесью апатита, серпофита и хромита. Порода имеет линзовидно-полосчатую текстуру, выраженную чередованием светлых и темных полос, различающихся относительным количеством, морфологией и размерностью выделений кальцита и темноцветных минералов (рис.2). Большую часть интерстиций в породе составляет кальцит. Его доля колеблется от 25-60% в светлых слойках и достигает 80-90% в шлирах глобулярной текстуры. Различаются первично-магматические и метасоматическкие выделения кальцита (Егоров и др., 1993). Химический состав пород при относительно небольших потерях (3-6%) характеризуется значительными вариациями содержаний основных компонентов (в вес. %, по 5 анализам): SiO₂=8√22, Fe₂O₃*=8√15, MgO=4√19, CaO=20√43%, CО₂=15√32, K₂O=0.2√1.3, Na₂O=0.01√0.3, P₂O₅=1.6√3.3, что, очевидно, связано с неоднородностью петрографического состава магматически-расслоенной породы. На основании минералого-геохимических данных предполагается, что карбонатитовые кимберлиты массива Фишер в своих главных чертах являются аналогами пород из нижнего кимберлитового силла группы Бенфонтейн в ЮАР (Dawson et al., 1973, Егоров и др., 1993).

Чтобы оценить возраст дайки кимберлитов было выделено около 20 зерен циркона из одного штуфного образца весом 1.5-2.0 кг. Зерна циркона представлены крупными прозрачными слабоокрашенными кристаллами и обломками кристаллов магматического габитуса (рис.3). Внутренняя структура этих цирконов (CL фото, рис.3) является типичной для циркона щелочно-ультраосновных пород и кимберлитов (Belousova et al., 1998, 2001) и характеризуется блоковым строением повторяющихся темных и светлых зон. соответствующих значительным вариациям в содержании U, Th, Pb и REE. Что определяется в свою очередь спецификой кристаллизации циркона в условиях флюидонасыщенного кимберлитового расплава. U-Pb изотопный состав был измерен в 6 крупных зернах циркона с помощью локального ионного зонда SHRIMP√II (ЦИИ ВСЕГЕИ). Полученные результаты, несмотря на значительные вариации в элементном составе [U]: 18 √ 348 ppm, [Th]: 5 √ 1069 ppm, [Pb]: 0.3 √ 5.9 ppm и присутствию значительной доли нерадиогенного Pb (до 12 %), позволили построить дискордию и оценить возраст кристаллизации циркона как 122.1 ╠ 1.3 млн. лет. Полученная возрастная оценка, несомненно отражает магматическую кристаллизацию циркона, поскольку не только Th/U отношение имеет величину типичную для магматических цирконов 0.3 √ 3.2, но и распределение REE в изученных цирконах соответствует типично магматическому фракционированию при кристаллизации циркона из расплава (рис.3). В тоже время, особенности кристаллизации циркона, и прежде всего, взаимодействие вещества кристаллизующегося циркона с обогащенным литофильными элементами флюидом, приводят к образованию отдельных зон внутри зерен циркона, характеризующихся специфическим метасоматическим ╚карбонатитовым╩ распределением REE (рис.3). Мы также изучили изотопный состав Nd, Sr, Pb, Os карбонатитового кимберлита и основных породообразующих минералов (флогопит, карбонат). Минеральная Rb-Sr изохрона (по трем точкам) соответствует возрасту 118.4 ╠ 3.2 млн. лет при начальном изотопном составе ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr_i = 0.703407, что хорошо совпадает с результатами полученными при U-Pb датировании циркона и свидетельствует о гомогенизации изотопного состава стронция на минеральном уровне при кристаллизации дайки и отсутствии значительных нарушений в последующее время. Первичный изотопный состав неодима (ε_Nd = -0.96), Os (¹⁸⁷Os/¹⁸⁶Os=0.23351) и Pb (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.339, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.517) свидетельствует о слабо обогащенном характере мантийного источника карбонатитового кимберлита, который может быть связан с деятельностью мантийного плюма в данном регионе в мезозойское время (Кергелен-плюм).

Рис.1. Схематическая геологическая карта северной части гор Принс-Чарльз (В. Антарктида) и укрупненная схема участка массива Фишер с дайкой карбонатитового кимберлита.

На карте цифрами обозначены: 1 √ юрские щелочные пикриты, 2 √ пермо-триасовые угленосные осадки, 3 √ кристаллические породы докембрия, 4 √ тектонические нарушения.

Рис.2. Штуфной образец карбонатитовго кимберлита. Хорошо видно полосчатое строение дайки с крупнозернистыми обособлениями флогопита и глобулами карбоната в осевой части.

Рис.3. Изображения зерен циркона в катодных лучах (CL) √ A, и в проходящем свете √ В, распределение REE √ C, U-Pb изотопный состав - D проанализированных цирконов карбонатитового кимберлита. Анализ состава редких земель проводился по тем же аналитическим точкам, в которых измерялся изотопный состав урана и свинца.