2014

Sr-Nd, Hf-Nd, Pb-Nd-ИЗОТОПНЫЕ СИСТЕМАТИКИ ИЛЬМЕНО-ВИШНЕВОГОРСКОГО КОМПЛЕКСА (УРАЛ, РОССИЯ)

Недосекова И.Л.

Институт геологии и геохимии УрО РАН, Екатеринбург, Россия; vladi49@yandex.ru

На основе данных, полученных при изотопном датировании Ильмено-Вишневогорского щелочно-карбонатитового комплекса (ИВК) и исследований различных изотопных систем (Rb-Sr, Sm-Nd, Lu-Hf, Pb-Pb) нами был выполнен анализ Sr-Nd, Hf-Nd, Pb-Nd-изотопных систематик, позволяющих интерпретировать источники вещества ИВК и проводить сопоставления с карбонатитовыми комплексами различных геодинамических режимов (щитов, обрамления платформ и складчатых зон).

Несмотря на значительную изученность ИВК результаты исследований изотопных систем и изотопного датирования комплекса продолжают оставаться предметом дискуссий. Необходимо отметить, что сложность датирования ИВК связана с его положением в коллизионной зоне Уральского складчатого пояса. В результате коллизионных процессов метаморфизма в породах и минералах ИВК произошло частичное нарушение изотопных систем и перераспределение химических элементов в минералах в соответствии с новыми термодинамическими условиями, в результате чего при датировании пород и минералов ИВК устанавливается несколько возрастных кластеров [1, 2, 3, 4, 5].

U-Pb-датирование цирконов ИВК, проведенное нами методом LA-ICP MS,  показало, что в породах ИВК сохранились цирконы (и неизмененные участки циркона), которые имеют ненарушенные изотопные системы (с дискордантностью D < 5 %). Эти цирконы датируются возрастами 428-410 млн лет и образуют конкордантные кластеры. U-Pb датирование ранних генераций циркона миаскитов показало возраст начальных стадий кристаллизации щелочных магм (T = 428 + 8 млн лет), а возраст конкордантного кластера, полученный для ранних генераций цирконов из карбонатитов (T = 417.3 + 2.8 млн лет), по-видимому, соответствует завершающей стадии функционирования щелочно-карбонатитовой магматической системы. Поздние генерации цирконов ИВК (которые встречаются как в миаскитах, так и в карбонатитах) датированы возрастом 250–350 млн лет, часто имеют нарушенные U-Pb и Lu-Hf изотопные системы и, вероятно, были сформированы на метаморфогенном этапе становления комплекса.

Rb-Sr и Sm-Nd данные также (как и U-Pb изотопные системы ранних цирконов ИВК) показывают возраст 439+ 8 млн лет, СКВО = 0.59 – для миаскитов (ранние стадии кристаллизации щелочного расплава) и 425+44 млн лет, СКВО = 0.16 – для карбонатитов (завершающие стадии кристаллизации щелочно-карбонатитового расплава). Здесь необходимо отметить, что Rb-Sr составы минералов миаскитов и карбонатитов образуют изохронную зависимость с возрастом 244+ 4 млн лет. При этом пересчет начальных отношений(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)₂₄₄ этой изохроны на возраст 440 млн лет показывает те же значения ((⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)₄₄₀ = 0.7033), что имеет изохрона с возрастом 439+ млн лет. Таким образом, достаточно вероятно, что изохрона с возрастом 244 млн лет является результатом метаморфических преобразований миаскитов, причем без привноса вещества.

Sr-Nd изотопные cоставы щелочных пород и карбонатитов ИВК соответствуют умеренно депелетированным составам (Вишневогорский массив) и умеренно обогащенным составам типа ЕМ1 (Булдымский массив) и аналогичны изотопным составам и линиям развития изотопных систем платформенных карбонатитовых комплексов УЩК. На диаграмме εSr-εNd точки составов пород ИВК находятся в пределах мантийного тренда, на линии, соединяющей деплетированную (DM) и обогащенную мантию типа ЕМ1. Аналогичная линия развития изотопных систем характерна для карбонатитовых комплексов Кольского полуострова, показывая смешение двух мантийных резервуаров FOZO и EM1 при процессах магмагенерации и отличаясь от линии Восточно-Африканских карбонатитов, в формировании которых предполагается значительное участие HIMU-компонента. Изотопные составы пород ИВК также отличаются от обогащенных радиогенными изотопами Sr и нерадиогенными изотопами Nd составов пород коллизионных карбонатитовых комплексов складчатых областей, которые известны в Гималаях, Тянь-Шане, В. Сибири и Монголии.

На диаграмме изотопных составов ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb-εNd составы пород ИВК находятся на трехкомпонентной линии смешения с участием DM-, EM1 и HIMU-компонента (аналогично составам платформенных УЩК-комплексов Карело-Кольско-Скандинавской провинции) и линии смешения (HIMU-EM1) (аналогично изотопным составам щелочных пород и карбонатитов Восточно-Африканского рифта). При этом необходимо отметить, что изотопные составы коллизионных карбонатитовых комплексов на этой диаграмме находятся за пределами «мантийного треугольника – DM-EM1-HIMU». Pb-Nd-систематика иллюстрирует отсутствие двухкомпонентного смешения DM-EM1, показывая линии смешения EM1-HIMI и необходимость участия обогащенного компонента, который обычно соотносится с плюмовым (HIMU или др). Природа этого обогащенного компонента нуждается в дальнейшем исследовании, но на данный момент можно констатировать то, что ИВК образует линии изотопной эволюции, аналогичные платформенным комплексам УЩК.

Hf-Nd систематика, на которой представлены изотопные составы Hf ранних и поздних генераций цирконов ИВК и изотопный состав Nd вмещающих их пород, также подтверждает мантийный характер источника магм и указывающий на участие в магмогенерации вещества DM и обогащенного источника (вероятен, нижнекоровый компонент). При этом ранние генерации цирконов ИВК (с T =430-410 млн лет) также имеют умеренно радиогенный изотопный состав Hf, находящийся в мантийной Hf-Nd области и коррелирующий с изотопным составом Nd в миаскитах, что свидетельствует о том, что ранний циркон кристаллизовался из миаскитовых магм. Изотопный состав Hf в поздних цирконах (с Т = 250=350 млн лет) выходит за пределы мантийной области и показывает отсутствие корреляций с Nd, что, свидетельствует об их метаморфогенном генезисе.

Таким образом, изотопные Sr-Nd, Hf-Nd, Pb-Nd сиcтематики Ильмено-Вишневогорского щелочно-карбонатитового комплекса Уральского подвижного пояса соответствуют умеренно деплетированным и умеренно обогащенным мантийным составам (типа ЕМ1) с вероятным смешением с плюмовым компонентом. Изотопные параметры ИВК аналогичны линиям развития изотопных систем платформенных рифтогенных карбонатитовых комплексов УЩК. ИВК имеет глубинный, и, достаточно вероятно, аналогичный платформенным УЩК-комплексам источник магмообразования, отличающийся от источников карбонатитовых комплексов консолидированных складчатых областей [5, 6].

Работа выполнена при финансовой поддержке совместных проектов УрО, СО и ДВО РАН № 12-С-5-103 и программы Президиума РАН № 12-П-5-2015.

Литература

1. Кононова В.А., Донцова Е.И., Кузнецова Л.Д. Изотопный состав кислорода и стронция Ильмено-Вишневогорского щелочного комплекса и вопросы генезиса миаскитов // Геохимия. 1979. № 12. С. 1784–1795

2. Крамм У., Чернышев И.В., Грауэрт Б., Кононова В.А., Брёкер В. Типология и U-Pb систематика цирконов: изучение цирконов в нефеоиновых сиенитах Ильменских гор, Урал // Петрология. 1993. Т.1. № 5. С. 536-549.

3. Краснобаев А.А., Русин А.И., Бушарина С.В. и др. Цирконология амфиболитовых миаскитов Ильменогорского массива (Южный Урал) // ДАН, 2010а. Т. 430. №2, С. 227–231.

4. Краснобаев А. А., Русин А. И., Вализер П. М., Бушарина С. В. Цирконология кальцитовых карбонатитов Вишневогорского Массива (Южный Урал) // ДАН, 2010б. Т. 431, № 3, с. 1–4.

5. Недосекова И.Л. Возраст и источники вещества Ильмено-Вишневогорского щелочного комплекса (Ю. Урал): геохимические и Rb-Sr, Sm-Nd, U-Pb и Lu-Hf изотопные данные // Литосфера. 2012. № 5. С. 77-95.

6. Nedosekova I.L., Belousova E.A., Sharygin V.V., Belyatsky B.V., Baynova T.B. Origin and evolution of the Il’meny-Vishnevogorsky carbonatites (Urals, Russia): insights from trace-elements compositions, Rb-Sr, Sm-Nd, U-Pb and Lu-Hf isotope data // Mineralogy and Petrology. 2013. V. 107. P. 101-123.