Геохимия циркона сиенитов и санукитоидов Карельского региона Балтийского щита (данные ионного микрозонда) как индикатор генезиса

Федотова А.А., Бибикова Е.В.

ГЕОХИ РАН, Москва

Развитие методов локального анализа сделало возможным комплексное исследование циркона методами геохронологии и геохимии в одних и тех же зернах или их зонах (ядра, оболочки, зоны роста). В связи с этим возник вопрос о связи микроэлементного состава циркона и его происхождения.

Одним из важных механизмов вхождения элементов-примесей, в первую очередь РЗЭ и Y, в кристаллическую решетку циркона считается гетеровалентый изоморфизм с компенсацией заряда фосфором. Нами выполнено сравнительное изучение содержаний РЗЭ на ионном микрозонде в цирконах из сиенитов, санукитоидов и тоналитов. Проведена оценка рассчитанных по содержаниям титана в цирконе (Watson et al., 2006) температур кристаллизации. Микроэлементный состав был изучен в цирконах, ранее датированных U-Th-Pb изотопным методом. Спектр нормированных к хондритовым концентраций РЗЭ в цирконах магматических пород √ график с резким ростом значений при увеличении атомного номера: (Yb/Gd)_N 17-30, (Yb/Sm)_N 70-170 (Hoskin, 2005). Для цирконов характерны максимумом Ce и минимумом Eu. Конфигурация графика не меняется при варьирующем уровне концентраций: Yb 170-770 ppm.

Цирконы из тоналитов Карельского региона Балтийского щита серии ТТГ с возрастом 2780 млн. лет (Бибикова и др., 1995) (полуостров Толстик) √ идиоморфные субпризматические зерна с четкой магматической зональностью, высокой интенсивностью катодной люминесценции (КЛ) (светлые тона изображений) показали спектр распределения РЗЭ, близкий к типичному: (Yb/Gd)N 12-25, (Yb/Sm)N 47-104, концентрации Yb около 250-350 ppm. Измеренные концентрации титана в цирконе указывают на температуру кристаллизации 650-700°С.

Цирконы из лейкократовых сиенитов Западно-Хижъярвинского многофазного массива Карелии с возрастом 2740 Ма (Бибикова и др., 2006)√ ксеноморфные зерна с низкой интенсивностью КЛ, рост которых происходил на поздней стадии кристаллизации. В них выявлен несколько более низкий уровень концентраций РЗЭ по сравнению с цирконами из тоналитов и типичная конфигурация графиков: (Yb/Gd)_N 25-37, (Yb/Sm)_N 33-107; Yb 150-250 ppm. Максимум Ce выражен отчетливо в отличие от минимума Eu (Eu/Eu* 0.6-0.7). Концентрации Ti отвечают кристаллизации циркона при температуре 700-740°С.

Цирконы из пород двух интрузий санукитоидов (2730-2750 млн лет) (Lobach-Zhuchenko et al., 2005; Bibikova et al., 2005) Карельского региона ЮВ части Балтийского щита: из монцодиоритов и кварцевых диоритов многофазного плутона Панозеро и кварцевых монцодиоритов недифференцированного тела Эльмус представляют собой идиоморфные кристаллы. От типичных цирконов магматических пород их отличают темные цвета КЛ, позволяющие, тем не менее, различить внутреннюю магматическую зональность.

Цирконы плутона Панозеро показали различные, от фракционированных до слабонаклонных, спектры распределения РЗЭ: (Yb/Gd)_N от 15 до 8; (Yb/Sm)_N от 44 до 10. Уровень содержаний РЗЭ в кварцевых диоритах (Yb 172-244 ppm) ниже, чем в монцодиоритах (Yb 306-423 ppm). Однако более поздние кварцевые диориты дают более высокие значения температур кристаллизации (780-840°С), чем монцодиориты (750-760°С), что представляется незакономерным.

Цирконы из кварцевых монцодиоритов недифференцированного тела Эльмус продемонстрировали большой разброс значений и чрезвычайно высокие содержания легких и средних лантаноидов: (Yb/Sm)_N 1-4, (Yb/Gd)_N 1-3 при несколько пониженных содержаниях тяжелых РЗЭ (Yb 112-125 ppm).

Цирконы санукитоидов, таким образом, проявили первичный избыток легких РЗЭ по сравнению с типичными цирконами магматических пород. Это явление принципиально отлично от обогащения метамиктных цирконов элементами-примесями при наложенных процессах. В данном случае конкордантность U-Pb изотопных возрастов цирконов из санукитоидов показывает, что структура циркона не потеряла подвижный при поздних процессах радиогенный свинец, является первичной, что видно и по данным КЛ.

Состав микроэлементов для цирконов из сиенитов и тоналитов не показывает значимых различий; цирконы из санукитоидов отличаются существенно. Для объяснения закономерностей рассмотрены два механизма. Во-первых, цирконы сиенитов кристаллизовались из остаточного расплава, возможно, уже обедненного микроэлементами. Во-вторых, избыток легких РЗЭ связывают с ростом минерала (⌠гидротермального циркона■) в присутствии флюида (Hoskin, 2005). Такой механизм может быть предложен и для цирконов санукитоидов, кристаллизовавшихся из расплава при высокой температуре и аномальном флиюдном режиме, характерном для этих пород (King et al., 1998).

Авторы выражают благодарность С.Г. Симакину за проведенные аналитические исследования. Работа выполнена при поддержке Программы ╧8 ОНЗ РАН и РФФИ, проект ╧ 06-05-64458.

Литература

Бибикова Е.В., Арестова Н.А., Иваников В.В. и др. Изотопная геохронология архейской посттектонической ассоциации санукитоидов, сиенитов и гранитоидов в Центральной Карелии // Петрология. 2006. ╧ 1. С. 44-55.

Бибикова Е.В., Богданова М.Н., Шельд Т. Новые U-Pb изотопные данные для архея Северо-западного Беломорья // ДАН. 1995. Т. 344. ╧ 6. С. 794-797.

Bibikova E.V., Petrova A., Claesson S. NORDSIM U-Th-Pb isotopic study of zircons from sanukitoids of the Karelian craton, Baltic Shield // Lithos. 2005. V. 79. P. 129-145.

Hoskin P.W.O. Trace-element composition of hydrothermal zircon and the alteration of Hadean zircon from the Jack Hills, Australia // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2005. V. 69. No 3. P. 637-648.

King E.M., Valley J.W., Davis D.W., Edwards G.R. Oxygen isotope ratios of Archean plutonic zircons from granite√greenstone belts of the Superior Province: indicator of magmatic source. Precambrian Research. 1998. V. 92. P. 365√387.

Lobach-Zhuchenko S.B., Rollinson H.R., Chekulaev V.P. et al. The Archaean sanukitoid series of the Baltic Shield: geological setting, geochemical characteristics and implication for their genesis // Lithos. 2005. V. 79. P. 107-128.

Watson E.B., Wark D.A., Thomas J.B. Crystallization thermometers for zircon and rutile // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2006. V. 151. P. 413-433.

зеркало на сайте "Все о геологии"