Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Генетическая типизация цирконов магматических комплексов раннего докембрия Алданского щита

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Генетическая типизация цирконов магматических комплексов раннего докембрия Алданского щита"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Институт геологии и геохронологии докембрия

Г8 ОД I 1 НОЯ 1396

БЕРЕЖНАЯ НАТАЛЬЯ ГЕОРГИЕВНА

УДК 553. 21 : 549. 514. 81 + 552.3 :551. 71/72 (571.56)

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ ЦИРКОНОВ МАГМАТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ РАННЕГО ДОКЕМБРИЯ АЛДАНСКОГО ЩИТА

На правах рукописи

Специальность: 04.00.08 - петрография, вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург, 1996

Работа выполнена в Институте геологии и геохронологии докембрия Российской Академии Наук

Научный руководитель: кандидат геолого-минералогических наук А.Б. КОТОВ

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Ю.Б. МАРИН кандидат геолого-минералогических наук В.Я.ХИЛЬТОВА

Ведущее предприятие: Якутский институт геологических наук Сибирского отделения

на заседании Специализированного совета Д.003.72.01 при Институте геологии и геохронологии докембрия РАН по адресу:

199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, д.2

Российской Академии наук

Защита состоится

¡4 " 1996 года в _Г час.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГГД РАН

Автореферат разослан

Ученый секретарь Специализированного совета Д 003. 72. 01,

к.г.-м.н

Т.П.Щеглова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Накопленный к настоящему времени опыт геохронологических исследований показывает, что одним из наиболее эффективных подходов к оценке возраста проявления эндогенных процессов в полиметаморфических комплексах раннего докембрия является датирование и-РЬ методом по цирконам магматических пород, занимающих различное структурно-возрастное положение. При этом достоверность геологической и петрологической интерпретации полученных возрастных данных во многом зависит от корректной генетической типизации изученных цирконов, что определяет актуальность исследований в данном направлении.

Цель и задачи исследований. Целью работы являлось проведение генетической типизации цирконов магматических комплексов центральной части Алданского щита, испытавших неоднократные наложенные структурно- метаморфические преобразования. В задачи исследований входило:

1. Изучение морфологических и геохимических особенностей цирконов магматических комплексов Алданского щита, метаморфизованных в условиях эпидот-амфи-болитовой, высокотемпературной амфиболитовой, умеренно- и низко градиентной гранулитовой фаций.

2. Выявление характера влияния состава пород и условий метаморфических пре- ! образований на морфологические и типохимнческие особенности цирконов.

3. Оценка информативности морфологических и геохимических критериев генетической типизации акцессорного циркона метаморфизованных магматических комплексов Алданского щита.

4. Разработка наиболее эффективного подхода к изучению цирконов поли^етаг .. , морфических комплексов Алданского щита.

Фактический материал. В основу работы положены материалы, собранные авто-. ром в ходе полевых исследований в пределах северо-западной части Алданской гра-нулито-гнейсовой области и юго-восточной части Олекминской. граниг-зеленока-менной области в 1986-1987 г.г., а также коллекции цирконов магматических комп-.. - . лексов Алданского щита любезно предоставленные С.А.Бушминым, Г.М.Друговой, В.Л.Дуком, А.Б.Котовым, И.С.Седовой,: В.М.Шемякиным. В процессе работы над диссертацией изучены морфологические и Кристалло-оптические особенности цирко- , ^ ; нов из 60 проб. Для изучения геохимических особенностей цирконов выполнено более

1000 анализов на рентгено-спектральном микроанализаторе "Комебакс-микро", 20 морфологических типов цирконов проанализированы методом осколковой радиографии, а 10 гетерогенных типов цирконов изучены методом катодолюминисценции.

Научная новизна. Проведена генетическая типизация акцессорных цирконов магматических комплексов центральной части Алданского щита и выявлены морфологические и типохимические особенности цирконов магматического, метаморфического, метасоматического и ультаметагенного генезиса.

Основные защищаемые положения:

1. В магматических комплексах Алданского щита, даже при неоднократном проявлении структурно-метаморфических преобразований в условиях амфйболитовой и гранулитовой фаций метаморфизма, сохраняются цирконы магматического происхождения.

2. В магматических породах испытавших метаморфизм в условиях высокотемпературной амфиболитовой фации имеет место частичная перекристаллизация магматических цирконов, которая проявлена в образовании отдельных перекристаллизованных фрагментов и оболочек и сопровождается уменьшением содержания и и У без изменения морфологии кристаллов. При метаморфизме в условиях гранулитовой фации степень изменения цирконов увеличивается и может приводить к полной перекристаллизации отдельных зерен с изменением формы, резким снижением содержания и, Щ У и повышением ТЬ / и, Ът !Шотношений.

3. Наиболее информативными критериями генетической типизации цирконов мета-магматических комплексов Алданского щита являются типохимические особенности этого минерала, а именно характер изменения Хт1Ш, ТЬ / и отношений и содержаний и, НГ, У, ТЬ, Ре, Са в пределах единичных кристаллов.

Практическая значимость работы состоит в том, что разработанные критерии генетической типизации цирконов могут быть использованы при подготовке объектов к датированию и - РЬ методом и интерпретации полученных геохронологических данных, для реконструкции первичного состава протолитов метаморфических и идентификации источников осадочных пород.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации докладывались на Всесоюзных совещаниях: "Проблемы изотопного датирования процессов метаморфизма и метасоматоза" (Алма-Ата, 1985), "Геология и геохронология Сибирской платформы и ее обрамления" (Иркутск, 1987), Всесоюзной школе-семинаре "Методы • изотопной геологии" (Звенигород, 1987) и научном семинаре ИГГД РАН (Ленин-

град, 1989). По теме диссертации опубликовано 10 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация объемом <85? страниц состоит из пяти глав, введения, заключения, приложений и содержит 34 рисунка и 16 таблиц.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю к.г.-м.н, А.Б. Котову за поддержку и внимание в течении всего периода написания диссертации, а также д.г.-м.н. В.Л.Дуку и д.х.н. Л.Н.Левскому, которые участвовали в постановке задач , выборе объектов и методов исследований, а также к.г.- м.н. Л.Н.Поспеловой за практическую помощь в работе на миккрозонде. В процессе работы над иссерта-цией автор имел возможность консультироваться с к.г.-м.н. О.А.Левченковым, к.г.-м.н.А.Н.Комаровым, к.г.-м.н.И.М. Морозовой, к.г.м.н. И.К.Шулешко, к.г.-м.н, И.М. Друговой, Д.г.-м.н. В.М.Шемякиным, к.г.-м.н. И.С.Седовой, к.г.-м.н. В.П.Ковачем, к.г.-м.н. Е.Б.Сальниковой, к.г.-м.н. Н.Ю.Загорной и к.г.-м.н. Е.П.Богомоловым. Всем названным лицам автор выражает искреннюю благодарность.

Глава 1. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

В первой главе изложены современные подходы к генетической типизации цирконов и методы определения в них концентраций элементов-примесей.

Теоретические предпосылки генетической типизации изложены в работах целого ряда специалистов (Ляхович,1979; Краснобаев, 1986; Бибикова, 1989; Носырез, 1989; Белов, 1991), которые выделяют следующие генетические типы цирконов: магматические, метаморфические, ультраметаморфические и метасоматические. Наиболее четко определены типоморфные признаки цирконов магматического происхождения.

Литературные данные о цирконах метаморфического генезиса довольно противоречивы. Ряд исследователей выделяет "гранулитовый" циркон (Краснобаев, 1986; Белов, 1986; Smith, 1987; Бибикова, 1989), который характеризуется изометричной и овальной формой с большим количеством граней, отсутствием, либо слабым проявлением зональности, низким содержанием элементов-примесей (U, Hf, Th), близким к равномерному характером их распределения. Образование многогранных цирконов округлой формы объясняется их ростом в"стесненных" условиях при высоком давлении и недостатке циркония в минералообразующей среде. По мнению Р.Д.Пиджена (Pidgion, 1992), при метаморфических преобразованиях в условиях высоких температур и давлений может происходить частичная или полная прекристаллизация ранее образованного циркона.

Для выявления морфологических и типохимических особенностей цирконов неоднократно метаморфизованных магматических комплексов! раннего докембрия Алданского щита был использован комплекс методов включающий: оптическую и электронную микроскопию, катодолюминисценцию (КЛ), рентгено-спектральный микроанализ и радиографию.

Определение содержания микрокомпонентов в цирконах проводилось на приборе "Camebax- micro" по следующим основным линиям рентгеновского спектра Zr n, Si к, Hf m, U m, Y 1, Са к, Fe к. В качестве стандартов использовались: природный циркон Zr Si О 4 и синтезированные соединения. Воспроизводимость анализов относительно интенсивности рентгеновских измерений составляла не ниже 1 %, чувствительность - не ниже 0,05 - 0,08 вес.%.

Для определения характера распределения Hf, U и Y на приборе JXA-5 было выполнено сканирование по профилям. Распределение U по площади зерен циркона изучалось методом осколковой радиографии по стандартной методике (Комаров и др. 1982). Количественные определения содержания U и РЬ выполнены методом изотопного разбавления в ходе U-Pb изотопных исследований по методике Т.Е.Кроу (Krogh, 1973).

Часть I. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

ЦИРКОНОВ МАГМАТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ АЛДАНСКОГО ЩИТА

В первой части рассматриваются современные представления о геологическом строении Алданского щита и приводятся изотопно-геохимические и геохронологические данные для магматических комплексов, а также результаты морфологического и геохимического изучения цирконов этих комплексов.

По геологическим и геофизическим данным Алданский щит подразделяется на Алданскую гранулито-гнейсовую область (АГГО) и расположенные к западу и востоку от нее Олекминскую (ОГЗО) и Батомгскую (БГЗО) гранит- зеленокаменные области (Докембрийская геология..., 1988).

Глава 2. ОЛЕКМЙНСКАЯ ГРАНИТ-ЗЕЛЕНОКАМЕННАЯ ОБЛАСТЬ

В пределах ОГЗО нами исследовались цирконы из пород ранннеархейского не-стратифицируемого инфракрустального комплекса, позднеархейских Амнуннактин-

ского и Олодонгского массивов, раннепротерозойских гранитов Чародоканского массива, диоритов борсалинской серии.

Нестратифицируемый инфракрустальный комплекс сложен преимущественно био-итовыми, биотнт-амфиболовыми и амфиболовыми гнейсами тоналит-трондъемито-вого состава. В гнейсах присутствуют (не более 10 %) включения кристаллических сланцев и амфиболитов толеитового состава. Породы инфракрусталыюго комплекса, за исключением курультинекого комплекса, метаморфизованы в условиях высокотемпературной амфиболитовой фации (Эволюция раннедокембрийской...,1987).

В биотитовых гнейсах тоналитового состава присутствуют субидиоморфные розо-во-коричнеые цирконы призматичекой формы гиацинтового габитуса, с зональным иибо однородным внутренним строением, мутные и прозрачные. Средний размер кристаллов 130 мкм, коэффициент удлинения варьирует от 2 до 6. Распределение и в цирконах гомогенное и "слоистое". Слоистое распределение и является признаком перекристаллизации. В большинстве кристаллов циркона сохраняется прямая магматическая зональность по Ш (в центре кристалла содержание Ш- О 2 составляет в :реднем 1.21%, а в краевых зонах - 1,45 %). Содержание V и и понижается от центра к краю кристаллов. Так, содержание У г Оз в центре кристаллов составляет 0.18%, 5 в краевых зонах - 0.08 %. По совокупности минералогических и геохимических при-шаков можно полагать, что изученные цирконы первоначально имели магматическое или ультраметагенное происхождение и в дальнейшем подверглись перекристал-тизации при метаморфизме в условиях высокотемпературной амфиболитовой фа-№1 ( Т = 700» С, Р = 5 - б Кбар).

Цирконы из амфиболитов инфракрустального комплекса представлены двумя морфологическими типами. Циркон I типа присутствует в небольшом количестве и ха-эактеризуется вишневыми призматическими, иногда округлыми кристаллами гиацинтового габитуса с низким содержанием элементов-примесей (НГОг ~ 1.1- 1.8 %, У2 Оз = ).03 - 0.04 %, и = 0.01 - 0.03 г/т). В пробах преобладают цирконы II типа - роз'овато-сорич'невые; призматической формы. По морфологии и содержанию НГ они сходны : цирконами из тоналитовых гнейсов, но резко отличаются от посл^них повышении содержанием и. По морфологическим и геохимическим признакам циркон I типа шляется магматическим, а циркон II типа по содержанию и отвечает цйрконам ме--асоматического, либо постмагматического генезиса. Точки изотопного состава цир-:она и сфена из амфиболитов находятся на одной дискордии с точками изотопного :остава циркона тоналитовых гнейсов. Полученное по цирконам и - РЬ методом зна-

чение возраста 3 060 ± 80 млн. лет (Морозова и др., 1989) отвечает времени проявления метаморфических преобразований.

Курультинский комплекс выделяется в тектонических блоках, сложенных породами гранулитовой фации. Наиболее хорошо изучены Оломокитский и Имангракан-ский блоки, расположенные в юго-восточной части ОГЗО.

Оломокитский блок сложен двупироксеновыми кристаллическими сланцами и пироксеновыми гнейсами с линзами гранатсодержащих гнейсов. Условия метамор-ма отвечают биотит - сшшшанитовой субфации гранулитовой фации ( Т = 750 -- 800° С , Р = 4-6 Кбар) (Березкин и др., 1983).

В гиперстен-плагисклазовых кристаллических сланцах преобладают призматические кристаллы гиацинтового габитуса вишневого цвета, прозрачные и мутные. Для внутренего строения цирконов характерно наличие грануломорфных образований и фрагментов с реликтовой магматической зональностью. По геохимическим признакам: низкому содержанию U, Hf, Y и близкому к равномерному и пятнистому распределению этих элементов по площади зерен, цирконы кристаллических сланцев относятся к магматическим, частично перекристаллизованным в условиях гранулитовой фации. Возраст, полученный по нерастворенному остатку цирконов гиперстен -плагиокпазовых. сланцев ( 207 РЬ /106 РЬ) составляет около 3 135 млн. лет (Морозова и др., 1987) и соответствует времени проявления метаморфических преобразований.

В Иманграканском блоке кульминационные условия метаморфизма соответствова-вали умеренно- и низкоградиентной гранулитовой фации (Т = 800 - 900° С, Р 2 7.5 Кбар). Наиболее древними магматическими породами курультинского комплекса являются породы основного состава, преобразованные в двупироксеновые и пироксен-амфиболовые кристаллические сланцы. Циркон из гиперстен-диопсид-амфибол-пла-гиоклазовых кристаллических сланцев представлен тремя морфологическими типами. К I типу относятся преимущественно призматические, субидиоморфные кристаллы темно-вишневого цвета с тонкозональными ядрами и незональными оболочками. Распределение Hf и U в ядрах отвечает магматической зональности. В пробах преобладают кристаллы II типа - розово-вишневого цвета, прозрачные, незональные, овальной и округлой формы. В режиме катодолюминисценции (КЛ) в цирконах II типа наблюдается слоистое и блочное строение, иногда присутствуют фрагменты с реликтовой зональностью. Содержание элементов-примесей в ядрах кристаллов II ти-

па понижено и сопоставимо с их концентрациями в оболочках кристаллов I типа. Распределение микроэлементов по площади кристаллов неравномерное с повышением концентраций в реликтовых участках. Образование цирконов II типа можно объяснить только различной степенью перекристаллизации магматических цирконов, хорошо сохранившихся в центральных частях цирконов I типа.

Цирконы III типа характеризуются светло-розовой окраской, округлой многогранной формой, ярким однородным свечением в КЛ и минимальным содержанием элементов-примесей (U = 100 г/т, Hf О2 - до 1 % , Yz Oj - до 0.1 %). Образование цирконов III типа вероятно связано с полной перекристаллизацией цирконов I и II типов при повторном гранулитовом метаморфизме. U - РЬ возраст, полученный по цирконам III типа, близок к 2 ООО млн. лет, в то время как верхнее пересечение дискордии, полученное по цирконам I и II типов, отвечает возрастному значению 3 460 + 16 млн. лет (Бибикова и др., 1989).

Цирконы из гиперстен-плагиоклаз-амфиболовых гнейсов морфологически сходны с цирконами из кристаллических сланцев, но не содержат реликтовых ядер и следов зональности. В пробах присутствуют призматические округлые и овальные многогранные кристаллы розового и вишневого цвета с низким содержанием Hf и Y. Распределение урана пятнистое и зональное. Прозрачные участки зерен содержат от 10 до 240 г / т U, а по трещинам наблюдаются участки с обогащением U до 360 г / т.

Характер распределения элементов-примесей позволяет предположить, что цирконы из гиперстен - плагиоклаз - амфиболовых гнейсов также претерпели перекристаллизацию под воздействием метаморфизма гранулитовой фации. На диаграмме с конкордией точки состава призматических и округлых цирконов образуют дискор-дию с верхним пересечением в 3 036 млн. лет.

Для изучения цирконов из поздиеархенских интрузивных комплексов были отобраны образцы с хорошей сохранностью магматических структур. Метаморфические преобразования пород габбро-диорит-тоналит-трондъемитового состава Амнуннак-тинского массива не превышали условий зпидотам-фиболитовой фации, возраст становления массива ( U - РЬ, РЬ - РЬ и Sm - Nd методы) составляет 2.95 - 3.00 млрд. лет (Neymark et al., 1993). Для пробы из габбро-амфиболитов характерно присутствие крупных идиоморфных кристаллов циркона гиацинтового габитуса, зональных, с высоким двупреломлением. Большая часть кристаллов имеет прямую зональность по Hf, Са, La и обратную по Y. Zr О2 / Hf О2 отношение снижается от центра к краю кристаллов с 60 до 54. Цирконы из биотит-амфиболовых гнейсов отличаются от цир-

конов из габбро-амфиболов более мелким размеров зерен, низким коэффициентом удлинения, формой и цветом. Преобладают кристаллы гиацинтового габитуса с однородной внутренней частью и зональной краевой. 2х Ог! № Ог отношение снижается с 60 до 50 от центра к краю кристаллов. Однородные короткопризматические кристаллы с 7л О г / НГ Ог отношением, равным 60, являются ранне-магматическими, а зональные - позднемагматическими.

Все породы Олдонгсинского диорит-тоналит-трондъемитового массива деформированы и метаморфизованы в условиях зпидот-амфиболитовой фации и превращены в амфиболиты, биотитовые амфиболиты и биотитовые гнейсы. В результате датирования пород 5га - N(1, РЬ - РЬ методоми и цирконов и - РЬ методом получены близкие значения возраста около 2950 млклег (Ыеушагк е1.а1., 1993). В пробе из биотитовых гнейсов преобладают бесцветные, прозрачные цирконы магматического типа: идиоморфные призматические кристаллы гиацинтового габитуса с четкой зональностью. Около 30 % составляют мутные желто-коричневые кристаллы цирконового габитуса, вероятно образованные в постмагматическую стадию.

К этапу возобновления эндогенной активности территории с широким развитием процессов ультраметагенного гранитообразования в условиях амфиболитовой фации относится формирование порфнробластичсскнх гранитов и диатектических гранитов. В порфиробластических гранитах преобладают розовые, прозрачные, идиоморфные кристаллы цирконов призматической формы и гиацинтового габитуса, зональные. Содержание НГ Ог увеличивается от центра (1.21 %) к краю (1.41 %), УгОз - с 0.17 % до 0.26 %, а 7л Ог! НГ Ог отношение уменьшается с 55 до 47. Морфологические и геохимические особенности соответствуют цирконам магматического генезиса.

Цирконы из диатектических плагиогранитов по морфологическим и геохимическим признакам также относятся к магматическим: содержания НГ Ог и Уз Оз закономерно увеличиваются от центра к краю кристаллов (НГОг = 1.10 - 1.399 % , УгОз = 0.17 - 0.26 %). Цирконий-гафниевое отношение уменьшается с 55 до 47. По плагиограни-там путем метасоматического замещения образуются калиевые граниты. Цирконы из калиевых гранитов значительно обогащены НГ, Ре, У, Са. Zr Ог / НГОг отношение снижается до 34 - 36, геохимическая зональность отсутствует. В пробах преобладают субидиоморфные мутные кристаллы метасоматического циркона.

В пробах цирконов из крупнозернистого биотитсодержащего лейкократового гранита Чародоканского массива присутствуют два типа: I тип представлен бесцветными призматическими кристаллами гиацинтового Габитуса, зональными, с низким со-

держанием Hf, Fe и Ca (вероятно, раннемагматическими); II тип - это мутные, желтоватые кристаллы призматической формы с прямой зональностью по Hf и U (поздне-магматические). Содержание НГОг увеличивается от центра к краю с 1.09 % до 1.38%, Zr Ог / Hf Ог отношение снижается с 59 до 45.

Цирконы из диоритов борсалинской серии и габбро-диоритов Станового шва характеризуются призматической формой, гиацинтовым габитусом, крупным (>140мкм) размером кристаллов и низким содержанием Hf О2 (1.1 -1.2%), Y2O3 (0.15- 0.20 %) и U (но 200 г / т). Zr Ог / Hf Oj отношение уменьшается от центра кристаллов к краю от 62 до 56. Выявленные геохимические особенности цирконов из диоритов близки по своим характеристикам к цирконам из габбро-амфиболитов Амнуннактинского массива ОГЗО и, вероятно, являются типохимическими для цирконов из пород среднего и основного состава.

Глава 3. АЛДАНСКАЯ ГРАНУЛИТО-ГНЕЙСОВАЯ ОБЛАСТЬ

Алданская гранулито-гнейсовая область (АГГО) традиционно рассматривается как древнейшее раннеархейское ядро Алданского щита (Цокембрийская геология.., 1988). К раннеархейскому этапу относится формирование нестратифицируемого ин-фракрустального комплекса и супракрустальных толщ алданского мегакомплекса. В северо-западной части АГГО среди пород инфракрустальиого комплекса преобладают биотитовые и амфибол-биотитовые тоналито и гранито-гнейсы, содержащие реликты гиперстен-биотитовых плагиогнейсов, которые относятся к сиалическому фундаменту АГГО и являются древнейшими породами Алданского щита (Другова и др., 1986; Сальникова. 1993).

В районе устья ручья Сагджой породы инфракрустальиого комплекса представлены мигматизированными гиперстен-биотитовыми плагиогнейсами тоналит-трондьеми-тового состава (Другова и др,. 1984) и гиперстен-биотитовыми гранито-гнейсами. Термодинамические условия древнейшего гранулитового метаморфизма оцениваются как умеренноградиентные: Т = 800° С, Р = 5.5 Кбар.

Цирконы из мигматизированных гиперстен-биотитовых плагиогнейсов по морфологическим признакам разделены на три морфотипа (Бережная и др., 1990). К первому типу относятся призматические, бесцветные, субидиоморфные кристаллы с гетерогенным строением. Они содержат два типа ядер: тонкозональные и однородные с

низким содержанием U и Hf и Zr Oz / Hf Oz отношением, равным 60. Зональные оболочки на цирконах I типа обогащены ураном и гафнием и иногда на них наблюдаются тонкие каймы с пониженными концентрациями злементов-примесей. В пробах преобладают цирконы I типа.

Цирконы II типа представлены призматическими и округлыми желто-коричневыми зональными кристаллами с повышенными содержаниями U, НГ, Fe, Са. Они образуют оболочки на ядрах цирконов I типа и самостоятельные кристаллы.

Цирконы III типа образуют изометричные и бочонковидные кристаллы цирко-нового габитуса, прозрачные, бесцветные, зональные. Содержание элементов-примесей в цирконах III типа - низкое, Zr О2 / Hf Oz отношение =49 - 62.

При U - Pb исследованиях цирконов I типа с применением абразивной обработки было получено значение возраста 3 570 ± 60 млн. лет (Морозова и др., 1989). По одной из проб, в которой преобладали кезональные кристаллы циркона I типа (в максимальной степени перекристаллизованные), получено конкордантное значение возраста 3223 ± 5 млн. лет (Н.Г.Ризванова, устное сообщение). Возраст цирконов II типа определен методом термо-ионной эмиссии в 2 600 - 3 200 млн. лет. Цирконы III типа кристаллизовались 1 929 + 3 млн. лет назад (Natraan et ah, 1990, SHRIMP). Таким образом, ядра цирконов I типа имеют магматический или вулканический генезис. Их образование связано с кристаллизацией протолита гиперстен-биотитовых плагиогнейсов ин-фракрустального комплекса. Цирконы II типа и оболочки на кристаллах I типа образованы при ультраметаморфизме в условиях гранулитовой фации, что подтверждается составом газово-жидких включений (Чупинидр., 1993). Цирконы III типа по геохимическим и морфологическим особенностям и времени кристаллизации сопоставимы с цирконами кварцевых диоритов, кристаллизация которых в пределах рассматриваемого участка происходила при повторном гранулитовом метаморфизме.

На участке в устье реки Малый Нимныр породы инфракрустального комплекса представлены биотитовыми и амфибол-биотитовыми тоналито- и гранито-гнейсами, метаморфизованными в условиях амфиболитовой фации (Т = 700 - 750 0 С, Р = 4.7 -5.1 Кбар (Седова и др., 1993)).

В амфибол-биотитовых тоналито-гнейсах выявлены цирконы двух морфологических типов. Цирконы I типа характеризуются призматической формой, светло-коричневым цветом, гетерогенным строением. Около 45 % кристаллов состоят из ядра, оболочки с прерывистой зональностью и тонкой каймы с высоким двупреломлени-

ем. В большей части ядер содержание НГОг понижено до 1.09 %. В КЛ цирконы I типа имеют трехфазное строение, часто с пятнистым свечением, вызванным частичной перекристаллизацией при повторном метаморфизме в условиях амфиболитовой фации.

Ко II типу цирконов относятся мелкие, округлые, многогранные кристаллы со следами зональности (однородны в КЛ), вероятно, наиболее интенсивно перекристаллизованные. Для цирконов II типа и перекристаллизованных фаз в цирконах I типа характерны низкие содержания и и У и высокие ТЬ / и (208РЬ/ 2МРЬ> 3) отношения.

По фракциям, обогащенным цирконом I типа построена дискордия с верхним пересечением 3 184 ± 85 млн. лет (Морозова и др., 1989). По нерастворенной фазе кристаллов получено конкордантное значение возраста 3 005 ± 2 млн.лет (Сальникова и др.., 1996). Образование ядер связано с кристаллизацией протолита гнейсов, зональные кристаллы I типа относятся к ультраметагенным образованиям. Цирконы II типа и перекристаллизованные фрагменты в цирконах I типа имеют метаморфогенную природу.

В пределах северо-западной части АГГО и зоны сочленения ОГЗО и АГГО широко распространены биогитовые граниты и аляскиты калиевого ряда. Кристаллизация калиевых гранитов (71) происходила в условиях амфиболитовой фации в интервале 2 423 + 28 + 2 380 ±30 млн.лет назад (Котов и др., 1993).

Цирконы из гранитов 71 представлены двумя типами. I тип составляет в пробах 5 - 10 % . Это идиоморфные и субидиоморфные призматические кристаллы, прозрачные, с тонкой магматической зональностью, иногда с однородной центральной частью. Содержание элементов - примесей в них составляет в среднем: НГОг -1.15%, Уг Оз - 0.16 % , и - 500 г / т. В пробах преобладают кристаллы II типа. Для них характерны: цирконовый габитус, желто-коричневый цвет и повышенные содержания элементов-примесей (НГОг-1.55%, УгОз-О.21%, и- 700г/т). Иногда наблюдается обрастание кристаллов I типа цирконами II типа. Цирконы I типа относятся к ран-немагматическим, а II - к позднемагматическим.

Становление раннескладчатых интрузивных гранитоидов - гиперстен-амфибол- биотитовых кварцевых диоритов и тоналнтов ( уг ) происходило в условиях гранулитово-го метаморфизма в раннем протерозое, и - РЬ возраст гранитоидов по цирконам составил 1 962 ± 5 млн.лет (Котов и др., 1993). В кварцевых диоритах и тоналитах преобладают идиоморфные, прозрачные, светло-розовые кристаллы циркона призма-

тической формы, Методами РСМА и КЛ в них выявило зональное распределение элементов- примесей, отвечающее условиям магматической кристаллизации.

В пределах юго-восточной части АГГО породы Сутамского блока метаморфизова-ны в условиях низкоградиентной гранулитовой фации (Ранний докембрий..., 1986). В чарнокито-гнейсах инфракрустального комплекса среди чарнокит-мигматиов наблюдаются крупные блоки биотит-гиперстеновых гнейсов, не затронутые мигматизацией. Цирконы биотит-гиперстеновых гнейсов представлены тремя морфологическими типами. Наиболее ранний, "реликтовый" циркон I типа присутствует в виде зональных ядер различной сохранности в призматических и округлых кристаллах. Его количество в пробе не превышает 10 %. Цирконы I типа характеризуются повышенными концентрациями и, Ж и У (I! до 1118 г/ т, НГ 02 - до 1.90 %, У2 03 - 0.16 %).

Большую часть пробы составляют округлые зональные многогранные кристаллы II типа вишневого и розового цвета, иногда с фрагментами ядер цирконов 1 типа. Содержание и, Ж и У - ниже чем в кристаллах I типа ( Ж Ог- 1.50 %, УгОз - 0.11 %, и - 384 г I т), Ъх Ог / Ж Ог отношение 44. Морфологические особенности цирконов II типа указывают, что их образование связано с кристаллизацией из расплава в условиях гранулитовой фации.

Цирконы III типа составляют около 10 -12 % и представлены светло-розовыми прозрачными округлыми кристаллами с минимальными концентрациями элементов-примесей (и, Ж, У) при неравномерном их распределении по объему зерен ( Ж Ог -1.1 %, У20}- 0.05 %, и - 224 г / т, Ъх 02 /ШОг= 52). Форма зерен, незональное строение, снижение интенсивности окраски и содержаний элементов-примесей (морфологические и геохимические особенности) указывают на образование цирконов III типа путем перекристаллизации цирконов II типа при низкоградиентном метаморфизме гранулитовой фации. Точки изотопного состава цирконов III типа находятся на конкордии вблизи нижнего пересечения, что указывает на перестройку и - РЬ системы около 1 900 млнлет назад. Верхнее пересечение дискордии, построенной по цирконам I, II и III типов, отвечает возрасту 3 131 ±74 млн. лет и вероятно близко к времени проявления раннего гранулитового метаморфизма.

Часть II; РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ - ПРИМЕСЕЙ В ЦИРКОНАХ МАГМАТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ АЛДАНСКОГО ЩИТА

Во второй части диссертации приволятся литературные данные о характере рас-

лределения содержаниях в цирконах Ш, У, Т11, и, о тенденциях поведения данных элементов в магматическом и метаморфических процессах, а также - анализ результатов изучения геохимических особенностей цирконов магматического и метаморфического происхождения из магматических комплексов Алданского щита.

Глава 4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ - ПРИМЕСЕЙ В ЦИРКОНАХ МАГМАТИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Главной особенностью распределения НГ в цирконах магматических пород является закономерное увеличение содержания этого элемента и уменьшение Ът Ог I НГ Ог отношения при переходе от пород основного состава к кислым (за исключением пор-фировидных пород, дайковых и жильных образований (Богдасаров , 1985, Ляхович, 1990)). В магматических цирконах Алданского щита сохраняются характерные черты поведения НГ в магматическом процессе. Минимальные концентрации отмечаются в центральных частях раннемагматических цирконов. Т-гОг! НГОг отношение в ран-немагматических цирконах уменьшается от основных пород к кислым с 63 до 53. В позднемагматических цирконах содержание НГОг увеличивается от основных пород к кислым с 1.09 % до 1.55 % и достигает максимума в цирконах микроклиновых гранитов, 7л Ог/НГ Ог отношение соответственно уменьшается с 60 до 42. Диапазон измене-нения 7х От! НГ Ог отношения в ранне- и позднемагматических цирконах вероятно отражает степень дифференциации расплава. Для оценки комагматичности пород следует использовать 2х Ог/ НГ Ог отношение раннемагматических цирконов, так как в позднемагматических типах это отношение существенно зависит от состава породы. В целом для магматических цирконов Алданского щита характерны более высокие Ъс Ог/ НГ Ог отношення по сравнению с литературныыми данными для фанерозой-ских образований.

В цирконах магматического генезиса II обычно распределяется зонально, с увеличением содержания от центра к краю кристалла, а содержание ТЬ остается относительно постоянным (Елисеев, 1981; Краснобаев, 1990). В магматических цирконах Алданского щита наблюдается изменение содержания урана в зависимости от состава пород. Наиболее низкие концентрации (100 - 300 г / т) свойственны магматическим цирконам из пород толеитовой серии. С повышением в породах содержания Ог от 62 % до 72 % концентрация урана увеличивается до 500 г / т. Максимальные концент-

рации и (до 500 - 900 г / т) характерны для магматических цирконов из гранитоидов калиевого ряда. Цирконы из метасоматически измененных пород резко обогащены и (> 1200 г / т), НГ 02 (г 1.6 %), У2Оз (;> 0.36 %), СаО (2 3.4%), БеО ( 2: 1.4%).

В магматических цирконах Алданского щита выявлено три типа распределения иттрня: а) уменьшение содержания У от ранних генераций к поздним отвечающее фракционной кристаллизации базальтовых расплавов (к данному типу относятся цирконы пород Амнуннактинского массива и кристаллических сланцев курультинского комплекса); О)"токалитовый"характер распределения характеризуется увеличением содержания У от ранке- к позднемагматическим генерациям циркона (выявлен в цирконах из плагиогранитов ОГЗО и аляскитов АГГО); в) практически равномерное распределение У характерно для цирконов Чародоканского массива и гранитоидов ОГЗО.

Глава 5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ Щ и, У В ЦИРКОНАХ МЕТАМОРФИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Метаморфогенные цирконы магматических комплексов Алданского щита отличаются от магматических цирконов пониженным содержанием и, НГ, У, РЬ и слоистым, пятнистым и близким к равномерному характером их распределения, а также высокими (> 2) ТЬ / и отношениями.

На диаграмме НГ Ог - У г Оэ поле составов метаморфогенных граиулитовых цирконов характеризуется минимальным содержанием У (Уг Оз < 0.14 %) и широким диапа-пазоном изменения содержания НГ (0.9% < НЮг < 1.6%). Вероятно, существует несколько механизмов образования метаморфогенного циркона, одним из которых является перекристаллизация ранее образованных генераций в изохимических условиях. Образование метаморфогенного циркона путем перекристаллизации наиболее вероятно в условиях высоких температур и давлений. К данному типу относятся метаморфогенные цирконы гиперстен-амфиболитовых кристаллических сланцев и гнейсов курультинского комплекса, а также чарнокито-гнейсов Сутамского блока, метаморфизоваиных в условиях низкоградиентной грануяитовой фации. В перекристаллизованных цирконах в режиме КЛ наблюдаются участки с реликтовой магматической зональностью. Частично перекристаллизованные кристаллы характеризуются "пятнистым" и "слоистым" строением, а полностью перекристаллизованные, однофазные - обладают интенсивным свечением »"блочным" строением. Полная перекристаллизация цирконов в условиях низкоградиентного метаморфизма может при-

водить V „„

бол,

фпп „ ""«».о..,,«,

г-««

°блада

к>т

зах

ГЛ /Г0ЖТГСЯ С°Де№а«ие и, нгТВаННЫеЧИ^ а " в пробам Г'"

Явности СО"Р0^сгся Лее ВЫс°Хои

поля

частично

■ ' "Р»™», """"О" —

соде^«ие а, нг 7ваииыец"р«°"«-

1Ия „„_ ' ' И Поп,.,..-

в

Мических

1 краски.

Результате

ся и. пТ^

3АКЛЮЧЕИИЕ

Учения

Кт,„„ЩИТа- 0 Ручной СТЛ^. еДОКембР«йсквд ИЗо^Но-Геохи.

Ко^яекс^1РаЗЛИЧНОЙ^ени

фогенных и у'"'Л ГеНеТйЧе^х цирконов из

т«пов; Иаг1и Н "аде*«о Вденги. ^ ЗМа. разра-

магматически* , фицнРоватк

*оз«ОЖ|1я легр0Л0Ги П°ЗВОл*егецеоа,

Оси

-"Римесей и, Иг V ' * *

особен.

гности,

'г°яные резуЛЬ7

атаю)сеТЬ/и , '

ов 3 имен-от-

сть"евдг0рь(х

ха-

Таблица

Геиетичес-

кий тип

Магматический

Подтип

раппсмаг-

матичес-кий

Т1оз»1е*

магматический

Морфологические особенной

«КГ- «Росиие

морфизма, ПР

Геохимические особенности

ческа, зональность по Н1И

„о V-прямая и обратная

Условия образования

Магматическая кр«1^' дазаидя

лов, ние

Резкое о'

Мегасома-

^ический

Мсга-морФ°-

генный

Высокотемпературной

амфибо; лнговой

фаци"

Гранулитовой фации умеренных и низких. давлений

формалистов

погашение

Ре

Калиевый метасоматоз

тое и гомогенное

Р = 5-бКВар

„ческой фор^ьь

Тоже,

повышенных давлений

а*"""»""'"'1''

20% ______

кое к гомогенному р = 4.бКБар

идакое С

высокие

отношения

Тоже

Т = 800 - 900°С Р> 7.5 Кбар

ляег до

10%

■ облик.

Более

ультра-мегаген-иый

мсг-наязон пр^матическ^р и.на^^,

ВЫХ ядер

Кристаллизация из расплава

.

рактеристик акцессорного циркона для геохронологических исследований. Тезисы докл., Звенигород, 1987, стр. 26.

3. Бережная Н.Г., Кольцова Т.А., Поспелова Л.И., Сонюшкин В.Е. Минералого-геохимические особенности цирконов древнейших пород Алданского щита. Изотопная геохимия и геохронология. Л.,Наука, 1990, стр. 64 - 73.

4. Другова Г.М., Морозова И.М, Левченков O.A., Богомолов Е.С., Бережная Н.Г. Состав и возраст пород древнейшего фундамента Алданского архея. Зап. ВМО., 1986, вып.5, стр. 543 - 561.

5. Котов А.Б., Ковач В.П., Сальникова Е.Б., Глебовицкий В.А., Яковлева С.З., Бережная Н.Г., Мыскова Т.А. Этапы формирования континентальной коры центральной части Алданской гранулито-гнейсовой области: U - РЬ и Sm - Nd изотопные данные по гранитоидам. Петрология, 1995, т.З, N 1, стр. 99 - 110.

6. Котов А.Б., Сальникова Е.Б., Морозова И.М., Бережная Н.Г., Богомолов Е.С., Белецкий Б.В. Раннепротерозойские гранитоиды северо-западной части Алданской гранулито-гнейсовой области: U - РЬ и Sm - Nd данные. Геология и геофизика. 1993, N2, стр. 15-21.

7. Левченков O.A., Морозова И.М., Другова Г.М., Немчин A.A., Богомолов Е.С., Бережная Н.Г. и др. Изотопное датирование полиметаморфических образований Олекминской складчатой области и фундамента Витимо-Алданского щита. В сб. "Проблемы изотопного датирования процессов метаморфизма и метасоматоза". М., 1985, стр. 30.

8. Масленников A.B., Левченков O.A., Шулешко И.К., Бережная Н.Г. Применение рентгеновского метода и фотолюминесценции для установления воздействия на цирконы наложенного процесса. Методы изотопной геологин. Тезисы докл., Звенигород, 1987, стр. 143-144.

9. Морозова И.М., Другова Г.М., Богомолов Е.С, Яковлев С.С., Комаров А.Н, Бережная Н.Г. Изотопно-геохронологические доказательства раннедокембрийской истории Аддано-Олекминского региона. Изотопная геохронология докембрия. Л., Наука, 1989, стр. 97-110.

10. Сальникова Е.Б., Котов А.Б., Беляцкий Б.В., Яковлева С.С., Морозова И.М., Бережная Н.Г., Загорная Н.Ю. U - РЬ возраст гранитоидов северного фланга зоны сочленения Олекминской гранит-зеленокаменной и Алданской гранулито - гнейсовой областей Алданского щита. Стратиграфия и тектоника., 1996, в печати.

Подписано к печати 25.09.96 .Заказ 256 Тираж 100 Объем I п.л. ЦОП СПГУ. 199034, Санкт-Петербург, наб.Макарова,6.