Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Эволюция палеопротерозойских высокоуглеродистых пород Онежской структуры по изотопным данным
ВАК РФ 25.00.09, Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых
Автореферат диссертации по теме "Эволюция палеопротерозойских высокоуглеродистых пород Онежской структуры по изотопным данным"
005005317
ГОЛЬЦИН Николай Александрович
эволюция палеопротерозойских
высокоуглеродистых: пород онежской структуры по изотопным данным
Специальность 25.00.09 - Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук
- 8 ДЕК 2011
Санкт-Петербург 2011
005005317
Работа выполнена в Центре изотопных исследований Федерального государственного унитарного предприятия «Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А. П. Карпинского» (ФГУП «ВСЕГЕИ»)
Научные руководители:
Прасолов Эдуард Михайлович, доктор геол,-минер. наук (ФГУП «ВСЕГЕИ»), Лохов Килилл Игоревич, кандидат геол.-минер. наук (СПбГУ)
Официальные оппоненты: Ланда Эдуард Александрович, доктор геол.-
минер. наук (ФГУП «ВСЕГЕИ»), Савичев Андрей Александрович, кандидат геол.-минер. наук (СПГГУ)
Ведущая организация:
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН
Защита диссертации состоится 27 декабря 2011 года в 15.00 на заседании Диссертационного совета Д 216.001.01 при Всероссийском научно-исследовательском геологическом институте им. А. П. Карпинского по адресу: Санкт-Петербург, В. О., Средний пр., 74.
С диссертацией можно ознакомиться во Всероссийской геологической библиотеке.
Автореферат разослан « 21 » ноября 2011 г.
Отзывы и замечания на автореферат, заверенные печатью (в двух экземплярах), просим направлять по адресу: 199106, Санкт-Петербург, Средний пр., д. 74, Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А. П. Карпинского на имя ученого секретаря Диссертационного совета Д 216.001.01 Р. Л. Бродской и на e-mail Rimma_Brodskaya@vsegei.ru.
Учёный секретарь Диссертационного совета Д. 216.001.01 доктор геол.-минер. наук ^ЩиРф&^^А*/' ^ Бродская
L 1 '
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования.
Изотопно-геохимические исследования актуальны и необходимы в Онежской структуре Балтийского щита. В разрезе нижнепротерозойского -Карельского комплекса этой структуры широко распространены шунги-ты - уникальные природные восстановленные соединения углерода (ВСУ). Происхождение шунгитов рассматривается и обсуждается с альтернативных точек зрения уже не одно десятилетие, но до настоящего времени остается невыясненным. Данная работа направлена на достижение положительных результатов в указанных направлениях и, прежде всего, на выявление и датирование этапов преобразования пород.
Цель диссертации. Выявление возможных причин и условий преобразования высокоуглеродистых пород по данным об изотопах легких элементов (С, О, Ы, Б) на основе датирования вещества (11-РЬ, Бт^с!, Ьи-Ш) шун-гитсодержащих пород разного типа: поствулканических гидротермальных, метаморфических.
Задачи исследования:
1. Изучение особенностей геохимии стабильных изотопов углерода, кислорода, серы и азота в метаосадках из палеопротерозойского разреза Онежской структуры с целью определения условий осадконакопления, а также выявления пород с разной степенью переработки.
2. Изучение уран-свинцовой (11-РЬ) системы в углеродистой породе в целом - для оценки степени воздействия вторичных процессов.
3.11-РЬ датирование цирконов из метаосадков и метавулканитов людико-вия.
4. Определение морфологических, геохимических (спектры распределения РЗЭ) и изотопно-геохимических (НГ и N(1) характеристик цирконов, маркирующих различные геохронологические рубежи.
5. Выявление этапов образования и преобразования пород и связи отдельных этапов с эндогенными процессами на Балтийском щите.
Фактический материал и методы исследований. Каменный материал был отобран из керна скважин и при полевых работах в ходе учебно-производственной практики в СПбГУ летом 2001, 2004 и 2005 гг. под руководством Ю.С. Полеховского.
В ходе исследования был проанализирован изотопный состав ВСУ в 20 образцах, изотопный состав серы в 18 образцах сульфидов, изотопный состав углерода и кислорода в 10 образцах карбонатных пород, изотопный состав азота в 2 образцах шунгитовых пород. Также были изучены цирконы из 8 проб (2 метаосадочных и 6 метавулканических пород).
Петрографические характеристики пород и структурно-морфологические особенности минералов исследовались оптическими методами в шлифах. Выделение цирконов проводилось в лабораториях кафедры ГМПИ СПбГУ и ЦИИ ФГУП «ВСЕГЕИ» с применением тяжелых жидкостей и электромагнитной сепарации.
Весь комплекс изотопных и локальных геохимических исследований был осуществлен в ЦИИ ФГУП «ВСЕГЕИ». Автор участвовал в получении изотопных и геохимических данных при помощи системы лазерной абляции с использованием масс-спектрометров с индуктивно-связанной плазмой (LA-ICPMS), а также участвовал в подготовке препаратов для измерения и в обработке результатов. Изучение стабильных изотопов было осуществлено на масс-спектрометрическом комплексе (IRMS) - ThermoFinnigan Delta plus XL с элементным анализатором CE/NA-1102 и системой разложения карбонатов (GasBench) ортофосфорной кислотой.
Датирование цирконов производилось при помощи прецизионного вторично-ионного изотопного масс-спектрометра высокого разрешения SIMS SHRIMP-II. Измерения проводились по методике, описанной в работе (Williams, 1998). Локальный элементный анализ в цирконах также осуществлялся на SHRIMP-II по методике, описанной в (Hoskin and Ireland, 2000).
Изучение U-Pb и Sm-Nd изотопных систем в породах осуществлялось по стандартной методике химической пробоподготовки с изотопным разбавлением и с проведением измерений на TIMS ThermoFinnigan Tritone.
Определение изотопного состава гафния в цирконах было выполнено при помощи системы лазерной абляции (LA-MCICPMS) с ультрафиолетовым лазером (New Wave DUV-193) и масс-спектрометра с ионизацией в индуктивно-связанной плазме (ThermoFinnigan Neptune MCICP-MS), следуя аналитическим процедурам (Лохов К. И. и др., 2009).
Научная новизна и практическая значимость работы. Диссертация является первым комплексным исследованием, посвященным выявлению этапов преобразования высокоуглеродистых пород Онежской структуры.
В данной работе впервые были получены следующие результаты:
1. Осуществлено изучение U-Pb системы в цирконах из вулканогенно-осадочных пород заонежской свиты.
2. Изучены спектры распределения редкоземельных элементов в цирконах различных морфологических типов и различных возрастных групп.
3. Исследованы изотопные системы U-Pb и Lu-Hf в цирконах, Sm-Nd, U-Pb в породах для выявления различных генетических типов цирконов.
Впервые выделены этапы образования и преобразования высокоуглеродистых пород, установлены неоднократные этапы активизации в период времени от палеопротерозоя до мезозоя.
Для решения поставленных геологических задач в данном регионе необходимо именно комплексное изотопное изучение пород и минералов.
Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшего изучения метаморфических преобразований, процессов протерозойской и фанерозой-ской активизаций на Балтийском щите, а также для выяснения процессов концентрирования металлов в углеродсодержащих породах.
Защищаемые положения.
1. Широкие вариации значений 513С и öl5N в шунгитах, 813С и 5180 в карбонатах и 534S в сульфидах являются следствием метаморфо-метасоматического преобразования высокоуглеродистых пород людиковийской толщи.
2. Выявлена последовательность геологических событий в Онежской структуре. В метаосадочных и метавулканических породах заонежской свиты людиковия (2070-1975 млн лет) присутствуют генерации цирконов нескольких временных этапов (млн лет): 2748±15 (детриты), 1987±28 (предположительно, людиковийский вулканизм), 1746± 15 (свекофеннская орогения и метаморфизм), 1573 ±43 (формирование гранитов рапакиви). Выявлены цирконы со значением конкордантного U-Pb возраста в интервале от 1100 до 200 млн лет, отвечающие процессам, пока не выявленным в виде эндогенной активности в пределах Онежской структуры.
3. Для цирконов свекофеннского возраста характерен исключительно «магматический» тип распределения РЗЭ. В остальных возрастных группах цирконов присутствуют два типа распределения редкоземельных элементов: «магматический» и «гидротермальный».
4. По данным об изотопном составе неодима и гафния цирконы с возрастом более 2 млрд лет являются захваченными, а цирконы с возрастом менее 1740 млн лет имеют метаморфогенный генезис. Цирконы с фанерозойскими возрастами характеризуются избыточным радиогенным гафнием.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения и приложения общим объемом 127 страниц печатного текста. Работа включает 88 рисунков и фотографий, а также 17 таблиц. Список литературы состоит из 46 наименований публикаций отечественных и зарубежных авторов.
Апробация работы. Результаты исследования по теме диссертации были доложены на XVII Симпозиуме по геохимии изотопов (Москва, 2004),
II Российском совещании по органической минералогии (Петрозаводск, 2005),
III Российской конференции по изотопной геохронологии (Москва, 2006), 4th International SHRIMP Workshop (Санкт-Петербург, 2008), на конференции «Связь поверхностных структур земной коры с глубинными» (Петрозаводск, 2008), на I Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А. П. Карпинского (Санкт-Петербург, 2009).
Благодарности. Автор глубоко признателен к. г.-м. н. Ю. С. Полеховскому, предоставившему материал для исследования; благодарит и высоко ценит помощь и консультации научных руководителей проф. СПбГУ д. г-м. н. Э. М. Прасолова и к. г.-м. н. К. И. Лохова.
Особую благодарность автор выражает сотрудникам Центра изотопных исследований ВСЕГЕИ к.г.-м. н. С. А. Сергееву, к. ф.-м. н. Н. В. Родионову, с. н. с. С. Л. Преснякову, к.ф.-м. н. И. Н. Капитонову, к. х. н. Э. Б. Прилепскому, инж. Т. Назаровой, к. г.-м. н. А. К. Салтыковой, н. с. А. В. Антонову, к. х. н. Д. И. Матукову, к. х. н. А. Ф. Лобикову за предоставленную возможность и помощь в проведении аналитических работ по определению возрастных характеристик цирконов, содержания в них РЗЭ и изотопов Ш", с. н. с. Е. Н. Лепёхиной, к. г.-м. н. Е. В. Толмачевой, к. г.-м. н. А. Н. Ларионову за консультации при обсуждении полученных результатов, к. г.-м. н. Н. Г. Бережной, к. г.-м. н. Е. С. Богомолову, к. г.-м. н. П. Б. Лебедеву, инж. Ю. А. Быкову, с. н. с. Р. М. Рахманкулову, к. г.-м. н. Л. Е. Мордбергу и сотрудникам кафедры ГМПИ СПбГУ И. П. Тарасовой, А. П. Бороздину и Ю. С. Шелухиной за помощь в оформлении работы и всестороннюю поддержку на всех ее этапах.
Отдельную благодарность автор выражает к. г.-м. н. Л. И. Лукьяновой за помощь на всех этапах написания и оформления работы.
Обоснование защищаемых положений
1. Широкие вариации значений 513С и б1^ в шунгитах, б13С и б180 в карбонатах и б348 в сульфидах являются следствием метаморфо-метасо-матического преобразования пород людиковийской толщи.
Образцы для исследования стабильных изотопов были отобраны из трех скважин, по которым представлялось возможным построить сводный разрез (рис. 1).
Установлены широкие вариации изотопного состава 513С в шунгитах, 513С и 5180 в карбонатах и 5348 в сульфидах (рис. 1). Как и в предыдущих исследованиях (Органическое вещество, 1994; Филиппов и Голубев, 1995), выявлено некоторое уменьшение величины 513С как в шунгитах, так и в карбонатах вверх по разрезу. Установлено, что и карбонаты по изотопному составу углерода являются аномально легкими, а 813С в ВСУ шунгитов систематически на 15-20 %о легче, чем в карбонатах из карбонатно-терригенных пород тех же уровней разреза. Это отличает людиковийские толщи от типичных чернослан-цевых пород с органическим веществом, в которых карбонаты имеют величину 513С, близкую к нулевому значению, а биогенное органическое вещество в среднем легче на 25±4 %»(БЫсИоувку, 1987; Прасолов, 1990). Таким образом, и карбонатный углерод и ВСУ в породах людиковия являются аномально изотопно-легкими. Изотопные вариации углерода и кислорода в карбонатных породах показаны на рис. 2. Изотопно-легкий кислород в некоторых карбонатах указывает на существенную переработку не только при диагенезе, как это предполагается (Ме1егЫк, ЁаШск, 1999; Ме1егЫк, РШрроу, 2004), но и,
в большинстве случаев, при постдиагенетических гидротермальных процессах. Наиболее изотопно-легкие переработанные карбонаты соответствуют четвертой осадочной пачке общего разреза, к которой приурочены Зажогинское и Максовское месторождения шунгита.
В сульфидах изотопный состав серы крайне изменчив и варьирует в диапазоне от -22 %о до +31 %о. Это было интерпретировано как доказательство биогенной сульфат-редукции (Melezhik V. A., Fallick А. Е., 1999). Заметим, что для пород протерозойского бассейна осадконакопления изотопный состав сульфатной серы должен быть сравнительно стабильным и составлять 834S = +20 %о.
Также имеются данные, что шунгиты содержат изотопно-фракционированные тяжелые благородные газы (Аг, Кг, Хе) с фактором фракционирования 1-3 %/А.Е.М. в пользу легких изотопов (Лохов К. И., Бегеманн Ф., 1995; Lokhov К. I., Levsky L. К., 2002). Что в совокупности с установленным нами изотопно-легким азотом (S15N = 0 и -4 %о) (Верховский А. Б. и др., 2004) указывает на то, что, даже если вещество ВСУ и биогенного происхождения, то оно было существенно переработано при постседиментационной гидротермальной деятельности. Это, возможно, происходило в условиях двухфазной системы жидкость-газ, с последующим захватом в углеродистое вещество компонентов из газовой фазы. Температура флюида была оценена в более ранних работах (Lokhov, Begemann, 2002) как 250-270 °С.
2. Выявлена последовательность геологических событий в Онежской
структуре. В метаосадочных и метавулканических породах заонежской
свиты людиковия (2070-1975 млн лет) присутствуют генерации цирконов
нескольких временных этапов (млн лет): 2748±15 (детриты), 1987±28
(предположительно, людиковийский вулканизм), 1746±15 (свекофеннская орогения и метаморфизм), 1573 ±43 (формирование гранитов рапакиви). Выявлены цирконы со значением конкордантного U-Pb возраста в интер-
вале от 1100 до 200 млн лет, отвечающие процессам, пока не выявленным
в виде эндогенной активности в пределах Онежской структуры.
Ранее возрастные характеристики пород в рассматриваемом районе определялись интервалом от 2070 млн лет до 1770± 132 млн лет (Пухтель и др., 1992). Это соответствует датировкам цирконов из силла габбро-долери-тов, залегающего в ятулийских породах и вепсийских кварцито-песчаниках
(Галдобина и др., 1986). Позднее был определен возраст суйсарских вулканитов Sm-Nd методом и получено значение в 1975 ±24 млн лет (Пухтель И. С., Журавлев Д. 3. и др., 1992).
Для изучения U-Pb системы в цирконах из метавулканитов основного со-
става и метаосадочных пород заонежской свиты людиковия были отобраны
пробы весом по 10-15 кг. Отбор проводился из коренных обнажений на раз-
ных участках площади Заонежского полуострова, соответствующих различ-
ным стратиграфическим уровням средней подсвиты заонежской свиты.
Стратиграфическая колонка, положение скважин в разрезе, изотопные данные по С, О и 5
в фанеразойских бассейнах сидеменгации
I бБбис
бСорг.
бОкарб.
Гуфы. туффтыя ГуфООДСВрОЛИТЫ Рягеш что слоистые туффити
И ШуНГНГОЯЫС аслшы Туфогемпые н карбонатные породи
гауигятоносных породах
Рис. 1. Сводный геологический разрез заонежской свиты, совмещенный сданными по стабильным изотопам: 613С шунгитов, 6|80 и 8,3С карбонатов (РОВ) и 5348 сульфидов: 1 - метамагматиты основного состава, 2-туфы, туффиты и туфоалевролиты, 3 - ритмичнослоистые туффиты и шунгитовые пелиты, 4 - туфогенные и карбонатные породы, 5- сульфидные конкреции, 6- сульфидная вкрапленность, 7- шунгитсодержащие карбонатные породы, 8 - силициты и лиддиты, 9 - прослои шунгитистых туфосланцев и силицитов, 10 - пест-роцветные сланцы, 11 - углеродистые алевролиты и пелиты, 12 - алевролиты первой пачки, 13 - песчаники и алевролиты, 14 - песчанистые доломиты, 15 - 513С (шунгитовых пород), 16 - 5348 (сульфидов из шунгитовых пород), 17- 5,80 (карбонатов), 18 - 613С (карбонатов), 19 - б3^ (сульфидов из карбонатных пород).
Рис. 2. Величины 513С и 518<Э в карбонатных породах. Серой стрелкой показан тренд изменения осадочных карбонатов при метаморфических преобразованиях.
На основании оптического изучения зерен было выделено два морфологических типа цирконов с характерными особенностями. Первый морфотип (рис. 3) представлен прозрачными длиннопризматическими, пирамидальными, дипирамидальными кристаллами с большим количеством газово-жидких и минеральных включений, а также цирконами, обрастающими другие минералы; второй морфотип (рис. 4) представлен полупрозрачными зернами овальной и округлой формы со следами растворения.
Данные оптического и катодолюминесцентного изучения показывают, что цирконы как из метаосадочных шунгитовых пород, так и из вулканических пород представляют собой полигенную смесь. Все цирконы кристаллизовались в высокофлюидных условиях, а для некоторых цирконов затравкой был минерал титанит. В одном кристалле обычно не наблюдается различных генераций: практически отсутствуют четко проявленные структуры типа «ядро-оболочка». В некоторых кристаллах наблюдается ростовая зональность, однако большинство имеет однородное строение.
Результаты датирования цирконов приведены на рис. 5. Древние детри-товые цирконы с возрастом более 2000 млн лет, как правило, дискордантны.
Цирконы, отвечающие времени людиковийского вулканизма (19802050 млн лет), мало представлены и дискордантны (рис. 6). Для доминирующих более молодых цирконов наблюдаются конкордатные значения и-РЬ возраста. Выделяются кластеры конкордатных возрастов 1746 ± 15 млн лет
100т1ап *20
С1,-режям
Рис. 3. Первый морфотип цирконов.
Проходящий свет
100шкшх20
СЬ-режим
Рис. 4. Второй морфотип цирконов.
Wu
0.
о.
о.
206Pb о. BaU
0.
0.
0.00 '---------------------- ---------------'------- - -------
0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4
207Pb/235U б
Рис. 5. U-Pb система в цирконах из шунгитов и метавул-канитов: а - спектр возрастов на конкордии от 2600 до 1100 млн лет, 6 - спектр возрастов на конкордии от 1100 до 200 млн лет.
100
/
300
Y
700
23311 0.35
Пересечение 218+190 «2748+15 млн. лет СКВО =2.6
рь/ и
0.35
0.33
0.31
_ 0.29
190(5 ^ 186^
0.27
0.25
Пересечение 497±160 & 1937128 Млн. лет СКВО = 0.13
3.6 4.0
Рис. 6. Дискордантные значения 11-РЬ возраста: а -захваченные цирконы с диекордантной и-РЬ системой (8Ь 14.(7).2, 8й31.(9).2 и 81134.(7).1); 6- дискор-дия, указывающая на время людиковийского вулканизма более 1900 млн лет (8Ь1.(4).9 - шунгитоносный метаосадок, 8Ь14.(7).1 - метавулканит, 8М4.(7).4 -метавулканит).
(рис. 7), 1573143 млн лет (рис. 8), а также зерна цирконов с конкордатными возрастами в интервале от 200 до 1200 млн лет.
Отличительной особенностью детритовых цирконов является «обломочная» морфология в сочетании с видимой зональностью; цирконы с возрастом 1746 млн лет характеризуются четкой ростовой зональностью и наличием газово-жидких включений. Наиболее распространены цирконы с возрастом 1573 млн лет, имеющие весьма характерный облик: это крупные призматические кристаллы с обильными газово-жидкими включениями. Иногда они
Конкордантный возраст = 1746 ±15 млн. лет
СКВО (конкордантности) =0.28,
4.55 4.65
207рь/235и
Рис. 7. Значения и-РЬ возраста, отвечающие времени активизации 1750 млн лет (8Ь 1.(4). 10. 1&8Ы.(4).8- шунгито-носные метаосадки).
Рис. 8. Значения и-РЬ возраста, отвечающие времени активизации 34 36 38 40 1 550 млн лет (проба ,7рь/н5и 811-65).
ЖРЬ 0.26
обрастают зерна других минералов. Цирконы, имеющие спектр возрастов 200-1200 млн лет - мелкие, с выраженной ростовой зональностью. Цирконы всех генераций несут следы растворения.
Гистограммы частоты встречаемости значения Ц-РЬ возраста приведены на рис. 9. Каждый максимум на гистограмме связан с определенным геологическим событием на Балтийском щите.
б
100 200 300 400 500 600 700
Возраст
Рис. 9. Гистограммы частоты встречаемости значений U-Pb и Pb-Pb возраста цирконов: а - 207РЬ/206РЬ диапазон значений 3000-700 млн лет, б - 206Pb/238U диапазон значений 700-100 млн лет.
Геохронологический рубеж 1750 млн лет широко проявлен на Балтийском щите и отвечает времени регионального свекофеннского метаморфического события. Рубеж 1570 млн лет отвечает времени становления гранитов рапа-киви, а более молодые события не проявлены в виде объектов магматической активности, метаморфических или метасоматических событий, однако отмечаются в рудных месторождениях в пределах Онежской структуры. Так, при датировании урановых минералов из руд комплексных месторождений (Космозеро, Средняя Падма), локализованных в породах людиковия (район Великая губа - Палтега), уран-свинцовым методом (Андерсон и др., 1985) отмечены .геохронологические рубежи от 1700 до 160 млн лет. При датировании цирконов архейских гранито-гнейсов Балтийского щита тоже отмечаются нижние пересечения дискордий, дающие возрастную оценку в пределах 300-700 млн лет (Лохов К. И. и др., 2004). Изучение и-РЬ системы по породам также указывает на неоднократное перераспределение и миграцию свинца и урана в породах, так как получены эрохроны и-РЬ 548 ±48 и РЬ-РЬ 1389± 100 млн лет (СКВО = 4-4,2). По-видимому, они отвечают некоторым геологическим событиям, вещественные проявления которых пока не обнаружены.
3. Для цирконов свекофеннского возраста характерен исключительно «магматический» тип распределения РЗЭ. В остальных возрастных группах цирконов присутствуют два типа распределения редкоземельных элементов: «магматический» и «гидротермальный».
Известно, что одним из критериев генетической привязки циркона считается распределение редкоземельных элементов (РЗЭ), определяющее его «магматический» или «гидротермальный» генезис (НапсЬаг, Новкш, 2003). В связи с этим, в выделенных возрастных группах цирконов были определены концентрации РЗЭ.
В результате проведенных исследований было получено два типа распределений РЗЭ - «магматический» и «гидротермальный» (рис. 10) по (НапсИаг, НоБкт, 2003). Оба типа распределения РЗЭ выражены во всех выделенных возрастных группах цирконов, кроме возрастной группы 1746 ±15 млн лет, в которой присутствует только «магматический» спектр распределения РЗЭ. «Гидротермальный» тип распределения РЗЭ характерен для высокофлюидных условий формирования или преобразования породы, в частности, для среднетемпературных углеродистых метасоматитов, некоторых кальцифиров и карбонатных метасоматитов и связан с преимущественной миграцией легких РЗЭ в углекислотных или углекислотно-метановых флюидах (Лохов и др., 2006, 2008).
Наличие в цирконах даже одной возрастной группы обоих типов распределения РЗЭ указывает на изменчивые соотношения флюид-порода на каждом из этапов гидротермальной активности, сопровождавшейся ростом соответствующей генерации цирконов. Можно предположить, что образование большей части цирконов происходило в сильно газонасыщенной флюидной среде,
а
б
Рис. 10. Спектры нормализованных к хондриту распределений РЗЭ в цирконах: «-«магматические», 6- «гидротермальные».
что и привело к разным распределениям РЗЭ в пределах одной возрастной группы. Поэтому использование данного метода не дает однозначного ответа на вопрос о генезисе циркона.
4. По данным об изотопном составе неодима и гафния, цирконы с возрастом более 2 млрд лет являются захваченными, а цирконы с возрастом менее 1740 млн лет имеют метаморфогенный генезис. Цирконы с фанерозойскими возрастами характеризуются избыточным радиогенным гафнием.
Рис. 11. Взаимосвязь eNd и £Hf: серыми линиями выделена полоса соответствия изотопного состава Hf цирконов магматического генезиса изотопному составу Nd породы "terrestrial array".
Для четкой привязки полученных возрастных данных по цирконам к магматическому или метаморфическому процессу с помощью метода лазерной абляции (LA-MCICPMS) была изучена Lu-Hf изотопная система в тех же локальных аналитических точках зерен, что и U-Pb датирование при помощи SIMS, а также Sm-Nd систематика вулканогенных пород. На основе этих данных была проанализирована взаимосвязь двух систематик - Lu-Hf и Sm-Nd. Для построения графика, пригодного для классификации цирконов по генетическим типам (рис. 11), согласно материалам (Лохов и др., 2009), были рассчитаны параметры £ Nd(T) для породы и s Hf(T) для цирконов с использованием значения U-Pb возраста циркона в той же аналитической точке.
Из графика (рис. 11) видно, что в данных породах присутствуют древние (захваченные) цирконы с возрастом 2800-2700 млн лет и группа цирконов, образующих метаморфические тренды (менее 1500 млн лет). Некоторые молодые новообразованные цирконы характеризуются избыточным радиогенным гафнием, что определяет их необычно малое расчетное значение модельного возраста по гафнию (350-550 млн лет, менее измеренного значения U-Pb возраста).
Цирконы с возрастом 1950 млн лет, которые, по имеющимся представлениям, могли отвечать возрасту вулканизма, согласно используемой системати-
0.5130
0.5126 -
0.5110 -1-1-'-^-'-
0.11 0.13 0.15 0.17
147Sm/144Nd Рис. 12. Псевдоизохрона по породам.
ке являются захваченными, а соответствие цирконов из шунгитов с возрастом 1700 млн лет полосе корреляции для магматических пород не может служить четким доказательством его магматического генезиса.
Учитывая установленные полистадийные преобразования пород, можно полагать, что в породах Sm-Nd систематика является нарушенной и, следовательно, Hf-Nd система не позволяет надежно идентифицировать цирконы магматического генезиса. Нарушенность Sm-Nd системы в породах иллюстрируется тем, что формально можно построить Sm-Nd псевдоизохрону по породам (рис. 12) с возрастом порядка 2317 млн лет и СКВО < 1, очевидно являющейся линией смешения и, таким образом, дающей возрастную оценку, I не имеющую геологического смысла.
I Избыточный радиогенный гафний в цирконах (относительно нормальной кривой эволюции) мог быть привнесен из древнего источника с аномально высоким Lu/Hf отношением. Таковым, в принципе, могут являться древние глинистые осадочные породы (Van de Plicht et al., 2007), фосфатные минералы осадочных пород (Valley, е. а., 2010), или гипотетический древнейший мантийный источник (Harrison е. а., 2005; Лохов К. И. и др., 2009).
Заключение.
Результаты проведенных исследований можно суммировать следующим образом.
1. Выявлена последовательность геологических событий в Онежской структуре. Установлено, что в метаосадочных и метавулканических породах заонежской свиты людиковия (2070-1975 млн лет), помимо детритовых цирконов с возрастом 2748 ± 15 млн лет, присутствуют цирконы с возрастом, отвечающим конкретным событиям в пределах Балтийского щита: 1987 ±28 млн лет (предположительно людиковийский вулканизм), 1746±15 млн лет (свекофен-нская орогения и метаморфизм), 1573 ±43 млн лет (формирование щелочных пород калевия). Также отмечаются многочисленные цирконы со значением конкордатного 11-РЬ возраста в интервале от 1100 до 130 млн лет. Процессы, отвечающие этим возрастам, не проявлены в виде эндогенной активности в пределах Онежской структуры и требуют специального изучения.
2. Для цирконов с возрастом 1746±15 млн лет характерен исключительно «магматический» тип распределения РЗЭ, изотопная Н^Ш систематика также позволяет рассматривать эти цирконы как магматические. В остальных возрастных группах цирконов обнаружены два типа распределения РЗЭ: «магматический» и «гидротермальный» по (Напс1иг, Новкт, 2003). Это может свидетельствовать о том, что образование цирконов одной возрастной генерации контролировалось локальными флюидными условиями.
3. Комплексное исследование N(1 и Н^изотопных систематик в породах и единичных зернах цирконов не дало однозначного ответа о возрасте цирконов магматического этапа из вулканитов, однако было установлено, что в позднепротерозойское и фанерозойское время в породах кристаллизовались новые генерации цирконов с избыточным радиогенным гафнием, фиксируя криптометасоматические преобразования пород.
4. Наиболее молодые этапы преобразования пород сопровождались при-вносом избыточного радиогенного гафния и захватом его в новые генерации цирконов. Источником радиогенного гафния являлись минералы осадочных пород людиковия.
5. Широкие вариации изотопного состава легких элементов (углерода, серы, кислорода и азота), а также изотопное фракционирование у тяжелых благородных газов являются следствием полистадийного метаморфического, гидротермального и криптометасоматического преобразования пород.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Верховский А. В., Прасолов Э. М., Лохов К. И., Гольцип Н. А., Полеховский Ю. С., Прилепский Э. Б. Изотопные характеристики углерод-содержащих пород базальной части средней подсвиты заонежской свиты И Тезисы докладов XVII симпозиума по геохимии изотопов им. А. П. Виноградова.- М., 2004. С. 45-46.
2. Лохов К. И., Полеховский Ю. С., Гусева Н. М., Прасолов Э. М., Прилепский Э. М, Верховский А. Б., Гольцип Н. А. Аномальные изотопные характеристики шунгитсодержащих пород базальной части заонежской свиты // Материалы II Российского совещания по органической минералогии,- М., 2005. С. 51-53.
3. Гольцип Н. А., Салтыкова А. К, Полеховский Ю. С., Пресняков С. Л., Сергеев С. А., Лохов К. И. U-Pb систематика в цирконах из пород людиковия Онежской структуры // Тезисы докладов III Российской конференции по изотопной геохронологии: Изотопное датирование процессов рудообразования, магматизма, осадконакопления и метаморфизма-М.: ГЕОС, 2006. С. 200-204.
4. Goltsin N. A., Saltykova А. К., Polekhovsky Yu. S., Presnyakov S. L., Prasolov E. M., Lokhov К. I. Zircon from high carbon paleoproterozoic sediments (shungites) of the onega structure (central Karelia, N. W. Russia) // abs. v. IX International SHRIMP Workshop 2008 Saint-Petersburg, Russia. P. 50-53.
5. Гольцип H. А., Полеховский Ю. С., Прасолов Э. М., Прясняков С. Л., Лохов К. И. Цирконы из углеродистых осадочных пород людиковия онежской структуры - детектор глубинных эндогенных процессов // Материалы VI Международной конференции: Связь поверхностных структур земной коры с глубинными. - Петрозаводск, 2008. С. 135-138.
6. Гольцип Н. А., Полеховский Ю. С., Салтыкова А. К. Цирконы из углеродистых пород людиковия Онежской структуры как детектор глубинных процессов // Материалы I Научно-практической конференции молодых ученых и специалистов памяти А. П. Карпинского,- СПб., 2009. С. 502-505.
7. Гольцип Н. А., Прасолов Э. М., Капитонов И. Н„ Лобиков А. Ф., Лохов К. И. Геохимия цирконов из углеродистых осадочных пород людиковия Онежской структуры // Материалы IV Российской конференции по геохимии изотопов. Т. 1. - СПб., 2009. С. 137-139.
8. Гольцип Н. А., Лохов К. И., Капитонов И. Н., Полеховский Ю. С., Лобиков А. Ф., Сергеев С. А. Полистадийные преобразования высокоуглеродистых пород людиковия Онежского прогиба // Региональная геология и металлогения, 2010, № 41. С. 61-74.
9. Лохов К. И., Гольцин Н. А., Капитонов И. Н., Прасолов Э. М., Полеховский Ю. С., Богомолов Е. С., Ахмедов А. М., Сергеев С. А. Изотопное датирование полистадийно-преобразованных пород заонежской свиты в Хмельозерской синклинали // Палеопротерозойская Онежская структура (геология, тектоника, глубинное строение и минералогия) / Отв. ред. JI. В. Глушанин,Н. В. Шаров,В. В. Щипцов-Петрозаводск:Изд.Карельского научного центра РАН, 2011. 432 с. ISBN 978-5-9274-0456-8, с. 297-313.
Подписано в печать 14.11.2011. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ № 80000299.
Отпечатано на Картографической фабрике ВСЕГЕИ 199178, Санкт-Петербург, Средний пр., 72 Тел. 321-8121, факс 321-8153
Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Гольцин, Николай Александрович, Санкт-Петербург
61 12-4/30
Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации
Федеральное агентство по недропользованию
Федеральное государственное унитарное предприятие «ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени А.П. КАРПИНСКОГО»
На правах рукописи
ГОЛЬЦИН НИКОЛАЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ
Эволюция палеопротерозойских высокоуглеродистых пород Онежской структуры по изотопным данным
25.00.09. - Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых.
Диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук
Научные руководители:
д. г-м н. Э.М. Прасолов (ВСЕГЕИ) к. г-м. н. К.И. Лохов (СПБГУ)
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2011
Содержание
Введение.......................................................................................4
Глава 1. Изотопные вариации, углерода, кислорода, серы и азота в природных
объектах...........................................................................................11
Природные вариации изотопов углерода, кислорода, серы и азота.................................11
Изотопный состав шунгитового углерода.................... ................................21
Глава 2. Методы исследования.........................................................25
2.1 Методика эксперимента при анализе стабильных изотопов (углерода, кислорода, серы и азота)................................ .........................................................25
2.2 Основы изотопного U-Pb датирования цирконов с использование вторично-ионного микрозонда высокого разрешения SHRIMP II...............................................27
2.3 Изучение распределения редкоземельных элементов....................................31
2.3.1 Методика изучения распределения редкоземельных элементов в цирконах
..................................................................................................31
2.3.2 Методика измерения концентраций редких земель в шунгитоносных породах методом ICP-LA..............................................................................32
2.4 Уран-свинцовая система в породах людиковия Онежской структуры....... ...........33
2.5 Методика изучения Lu-Hf изотопной системы в цирконах методом ICP-LA..............................................................................................33
2.6 Методика изучения изотопной Sm-Nd системы в породах.......................................34
Глава 3. Геологическая характеристика района Хмельозерской синклинали .................................................................................................36
3.1 Геологическое строение Хмельозерской синклинали............. .......................36
3.2 Петрографическая характеристика главных разновидностей метаосадочных пород Хмельозерской синклинали................................ ........................................................45
Глава 4. Результаты исследования редкоземельных элементов в черносланцевых и карбонатных пород нижнего протерозоя Онежского
прогиба............................................................................................52
2
Глава 5 Результаты исследования стабильных изотопов в черносланцевых и карбонатных пород людиковия Онежского прогиба...............................63
5.1 Изотопный состав углерода в восстановленном углеродистом веществе заонежской свиты.................................. .........................................................63
5.2 Изотопный состав углерода и кислорода в карбонатных породах заонежской и туломозерской свитах.........................................................................65
5.3 Изотопный состав серы в сульфидах заонежской свиты.................................69
5.4 Изучение состава азота в углеродсодержащих породах.................................72
Глава 6 И-РЬ датирование пород изучаемого разреза..............................76
6.1. Изотопный 11-РЬ возраст цирконов из метавулканических и метаосадочных пород.................................. ..........................................................76
6.2 Уран-свинцовая система породах людиковия Онежской структуры...................93
Глава 7 Локальный элементный редкоземельный анализ в цирконах из метавулканических и метаосадочных пород.........................................96
Глава 8 Изотопы гафния в цирконах и Ш-Ш изотопная систематика.........99
Заключение............................... ....................................................104
Список литературы............................ ..............................................106
Приложение............................... ....................................................110
Введение
Актуальность темы исследования.
Проблема условий седиментогенеза в докембрии относится к числу актуальных и важнейших вопросов современной геологии. Многие годы внимание исследователей привлекают углеродсодержащие формации, содержащие так называемые черные сланцы. В разрезе нижнепротерозойского - карельского комплекса встречаются породы значительной мощности с углеродистым веществом, представленным восстановленными соединениями углерода (ВСУ). Большая часть ВСУ имеет специфическую форму проявления - шунгит.
Природа шунгитового ВСУ обсуждается уже не одно десятилетие, но до настоящего времени остается не выясненной. Существуют две гипотезы - биогенная и абиогенная. И в той, и другой рассматриваются одни и те же фактические данные по изотопному составу углерода. Существует значительное число публикаций (Магто, 1953, Капката 1948 др.), в которых полагалось, что шунгитовый углерод образован при участии организмов, но существуют также публикации, отстаивающие глубинный эндогенный источник углерода на основании геологических данных о тесной связи шунгитсодержащих пород с вулканитами (Галдобина, и др 1984; Галдобинаи др 1986).
Карелия, по мнению многих ученых, является стратотипом нижнего протерозоя на Балтийском щите. Наиболее полно он представлен в разрез Онежского прогиба. В его сводный геологический разрез входят все основные стратиграфические подразделения карельского комплекса: толщи сумия, сариолия, ятулия, людиковия, калевия и вепсия. (рис. 1). Нужно отметить, что полный разрез был получен методом корреляции по различным структурам прогиба. Подробнее Онежский прогиб описан в книге "Введение в металлогению горючих ископаемых и углерод содержащих пород" (Введение..., 1997,)
Шунгиты залегают в заонежской свите, сложенной осадочно-вулканогенными образованиями, причем ее осадочная составляющая обогащена ВСУ. Свита подразделяется на три подсвиты: нижнюю - глинисто-карбонатно-сланцевую, иногда с линзами песчано-гравелито-конгломератовых разновидностей в подошве; среднюю -вулканогенно-осадочную с туфогенными отложениями и вулканитами, занимающими 3550% объема разреза; верхнюю - осадочно-вулканогенную, в составе которой вулканитов более 50% (Полеховский, Голубев, 1991).
Для осадочных пород людиковия имеется большое количество данных об изотопном составе углерода ВСУ. В наибольшей степени изучены породы средней и верхней подсвит
заонежской серии к которым приурочены многочисленные шунгитсодержащие породы. Именно в этих разрезах был изучен изотопный состав углерода в шунгитах, и в ряде
Рис.1.
с.трлтк грд
фкческая згкаил
9 > 1!? йл 3 щ т
т
и Й'
с о-
а.
»
к
г
I
а а
Рсгшзнэпм!!^ полраядалеыия
Яздг'р^пизрит
Бепеийсккй
■ЛИВП-ИЙСКИЙ (кгит^гиийсжмй 3
якщнгюаяйпкня
«
«
К гс
Ятулкйсккй
С п ри о л; у. '(',:: к и й
ГсДОЭР! (Т
Кэтмийеийш
Мо-стпый
Ееана сияее.-сла
I юдрл:5дсл011 лл
Сюита
Есжшикскай
Пвлооскав
Бйсовецкий
Консспожшео*
"уйяарокиЯ
Заонпжгкяй
туяомоэерсккй
Медвежьегорский
Як;* ся ере кий
Ьптулминсккй
Тунгулский
ОКУЯСЭСК.ИЙ
Йдоыаискял
туломозеревд »
Нёдмжьегорека я
Ян г'паСрккя и
Плльвозорсхля
Кумсинск-зя
йланелампимскад
Стратиграфическая схема расчленения нижнего протерозоя Онежского прогиба (по Полеховскому Ю.С. 1997, с изменениями).
случаев, изотопный составы углерода и кислорода в сосуществующих карбонатных породах и серы из сульфидах. Существующие данные по изотопному составу углерода в шунгитовом веществе демонстрируют широкий диапазон вариаций величины 813С от -18 до -50%о РБВ (Органическое вещество 1994, Филиппов, Голубев, 1995). Установлено, что наиболее изотопно легкими являются миграционные шунгиты. Концентрация углерода в них достигает 98% (они образуют линзовидные тела), что дает основание ряду исследователей интерпретировать их как мигрировавшие ВСУ -«петрифицированная нефть» (Ме1егЫк, БаШск, 1999, Ме1егЫк, БПНроу, 2004). Изотопный состав углерода и кислорода из карбонатных пород значимо изотопно легче обычных осадочных морских
13 18
карбонатов. Наблюдаемая положительная корреляция величин 5 С и 8 0
интерпретируется как «диагенетический тренд» (Ме1егЫк, БаШск, 1999), т.о.
13
предполагается, что исходные осадочные карбонаты характеризовались величинами 8 С =0 - -5%о РБВ и 6180= 23 - 25%о SMOW, а процессы диагенетических преобразований осадочных карбонатов приводят к синхронному облегчению кислорода и углерода. В протерозойских бассейнах осадконакопления изотопный состав сульфатной серы - 8348= +20%о, а в сульфидах изотопный состав серы крайне изменчив и варьирует в диапазоне от -22%о до +31 %о, что интерпретировано как следствие биогенной сульфат редукции (Ме1егЫк, БаШск, 1999).
По сравнению с фанерозойскими и некоторыми протерозойскими черносланцевыми породами в шунгитоносных породах людиковия проявлены вторичные процессы дифференциации ВСУ, приводящие к формированию шунгитов миграционного типа. Миграционные шунгиты залегают в виде линз и куполов (Максовское, Зажогинское месторождения), и возникли при постдиагенетических преобразованиях пород толщи (Филлипов, 2004). На изотопном уровне это выражено в том, что ВСУ характеризуются широким диапазоном вариации изотопного состава углерода и изотопно-тяжелой серой в сульфидах. Также получены данные о том, что шунгиты содержат изотопно-фракционированные тяжелые благородные газы (Аг, Кг, Хе) с фактором фракционирования 1- 5%/А.Е.М. в пользу легких изотопов (Лохов и др. 1995, ЬокЬоу, Begemann, 2002) и изотопно-легкий азот (515И =0 - 4%о) (Верховскнй и др. 2004), что отчетливо указывает на то, что даже, если вещество ВСУ и было изначально биогенного происхождения, то в последствии оно подвергалось существенной переработке при постседиментационной гидротермальной деятельности.
Цель диссертации. Выявление возможных причин и условий преобразования высокоуглеродистых пород по данным об изотопах легких элементов (С, О, И, Б) на основе датирования вещества (11-РЬ, Бт-Ш, Ьи-Н^ шунгитсодержащих пород разного типа: поствулканических гидротермальных, метаморфических.
В задачи исследования входило:
1. Изучение особенностей геохимии стабильных изотопов углерода, кислорода, серы и азота в метаосадках из палеопротерозойского разреза Онежской структуры с целью определения условий осадконакопления, а также выявления пород с разной степенью переработки.
2. Изучение И-РЬ системы по углеродистой породе в целом - для оценки степени воздействия вторичных процессов.
3. 11-РЬ датирование цирконов из метаосадков и метавулканитов людиковия.
4. Определение морфологических, геохимических (спектры распределения РЗЭ) и изотопно-геохимических (Hf и Nd) характеристик цирконов, маркирующих различные геохронологические рубежи:
5. Выявление этапов образования и преобразования пород и их связи эндогенный процессами на Балтийском щите.
Фактический материал и методы исследований. Необходимый для проведения работы первичный материал был отобран в ходе прохождения учебно-производственной практики в СПБГУ летом 2001, 2004 и 2005 гг. в составе геологического отряда под руководством Ю.С. Полеховского. Кроме того, он отбирался из образцов керна скважин, любезно предоставленных Ю.С. Полеховским (кафедра ГМПИ СПБГУ). Отбор каменного материала сопровождался геологической документацией керна скважин. Также в работе использовались данные, полученные автором в процессе написание им магистерской диссертации.
В ходе исследования было проанализировано более 20 проб на изотопный состав восстановленного углерода, 18 образцов на изотопный состав серы, 10 проб на изотопный состав углерода и кислорода в карбонатных породах. Так же были изучены цирконы из 8 минеральных проб 2 метаосадочные и 6 метавулканические.
Петрографические характеристики пород и структурно-морфологические особенности минералов исследовались оптическими методами в шлифах. Выделение цирконов проводилось в лабораториях кафедры ГМПИ СПБГУ и ЦИИ ФГУП"ВСЕГЕИ" с применением тяжелых жидкостей и электромагнитной сепарации.
Весь комплекс изотопных и локальных геохимических исследований был осуществлен в Центре изотопных исследований ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П.Карпинского» (ЦИИ ВСЕГЕИ). Автор лично участвовал в получении изотопных и геохимических данных при помощи систем лазерной абляции с приборами с индуктивно-связанной плазмой (LA-ICPMS) ), а также участвовал в пробоподготовке препаратов для измерения и обработке результатов.
Изучение стабильных изотопов было осуществлено при помощи масс-спектрометрического комплекса (IRMS) - ThermoFinnigan Delta plus XL с элементным анализатором CE/NA-1102 и системой разложения карбонатов при помощи ортофосфорной кислоты - Gas Bench.
Датирование цирконов производилось при помощи прецизионного вторично-ионного изотопного масс-спектрометра высокого разрешения SIMS Shrimp II. Измерения проводились по методике, описанной в работе (Williams, 1998).
Локальный элементный анализ в цирконах также осуществлялся на SHRIMP-II по методике, описанной в (Hoskin, Ireland, 2000).
Изучение U-Pb и Sm-Nd изотопных систем в породах осуществлялось по стандартной методике химической пробоподготоки с измерениями на TIMS ThermoFinnigan Tritone.
Определение изотопного состава гафния в цирконах было выполнено при помощи системы лазерной абляции (LA-MCICPMS) с ультрафиолетовым лазером (New Wave DUV-193) и масс-спектрометра с ионизацией в индуктивно-связанной плазме (ThermoFinnigan Neptune MCICP-MS), следуя аналитическим процедурам (Лохов К.И. и др. 2009).
Изучение геохимии черносланцевых пород выполнено с использованием системы лазерной абляции (LA-MCICPMS) и масс-спектрометра «Element-2» с ионизацией пробы в индуктивно-связанной плазме (Finnigan МАТ, Германия).
Научная новизна и практическая значимость работы.
Диссертация является первым комплексным исследованием, посвященным выявлению
возможных этапов преобразования высокоуглеродистых пород.
В данной работе впервые были получены следующие результаты:
1. Осуществлено изучение U-Pb системы в цирконах из вулканогенно-осадочных пород заонежской свиты.
2. Изучены спектры распределения редкоземельных элементов в цирконах различных морфологических типов и различных возрастных групп.
3. Исследованы изотопные системы Lu-Hf в цирконах, Sm-Nd, U-Pb в породах для выявления различных генетических типов цирконов.
Впервые выделены этапы образования и преобразования пород, установлены неоднократные этапы активизации в период времени от палеопротерозоя до мезозоя.
Исследований показали, что для решения геологических задач в данном регионе необходимо именно комплексное изотопное исследование пород и минералов. Полученные результаты могут быть использованы для изучения метаморфических преобразований, процессов протерозойской и фанерозойской активизаций Балтийского щита, а также для выяснения процессов концентрирования металлов в углеродсодержащих породах.
Основные защищаемые положения
1. Широкие вариации значений 513С и 615М в шунгитах, 813С и 5180 в карбонатах и 8 Б в сульфидах являются следствием метаморфо-метасоматического преобразования высокоуглеродистых пород людиковийской толщи.
2. Выявлена последовательность геологических событий в Онежской структуре. В метаосадочных и метавулканических породах заонежской свиты людиковия (2070-1975 млн. лет) присутствуют генерации цирконов нескольких временных этапов с различающимися интервалами изотопного возраста (млн лет): от 2733 до 2763 (детриты), 1987±28 (предположительно, этап людиковийского вулканизма), 1746±15 (свекофеннская орогения и метаморфизм), 1573±43 (формирование гранитов рапакиви). Выявлены цирконы со значением конкордантного и-РЬ возраста в интервале от 1100 до 200 млн. лет отвечающие процессам, пока не выявленным в виде эндогенной активности в пределах Онежской структуры.
3. Для цирконов свекофеннского возраста характерен исключительно «магматический» тип распределения РЗЭ. В остальных возрастных группах цирконов присутствуют два типа распределения редкоземельных элементов: «магматический» и «гидротермальный».
4. Как показало исследование изотопного состава неодима и гафния в зернах цирконов и в породах, цирконы с возрастом более 2 млрд. лет являются захваченными, а цирконы с возрастом менее 1740 млн. лет имеют метаморфогенный генезис. Цирконы с
фанерозойскими возрастами характеризуются избыточным радиогенным гафнием.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения и приложения общим
объемом 127 страниц печатного текста. Работа включает более 90 рисунков и
фотографий, а также 17 таблиц. Список литературы состоит из 47 наименований
публикаций отечественных и зарубежных авторов.
Апробация работы. Результаты исследования по теме диссертации были доложены
на XVII Симпозиуме по геохимии изотопов (Москва 2004), II Российском совещание по
органической минералогии (Петрозаводск 2005), III Российской конференции по изотопой
геохронологии (Москва 2006), 4th International SHRIMP Workshop (Санкт-Петербург 2008),
на конференции "Связь поверх
- Гольцин, Николай Александрович
- кандидата геолого-минералогических наук
- Санкт-Петербург, 2011
- ВАК 25.00.09
- Сульфидная минерализация и благородные металлы в шунгитоносных породах Онежского прогиба (Карелия)
- Онежская структура Балтийского щита: геологическое строение и этапы формирования базитовых силлов в эволюции палеопротерозойского бассейна
- Главные этапы палеопротерозойских деформаций в Кейвском и Стрельнинском террейнах северо-востока Балтийского щита
- Палеомагнетизм палеопротерозойских пород Улканского прогиба (юго-восток Алдано-Станового щита)
- Петрология палеопротерозойских (суйсарских) вариолитовых лав онежской структуры, Центральная Карелия, Балтийский щит