Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геохимия и петрология пород дайкового комплекса Хангилайского редкометального рудного узла в Восточном Забайкалье
ВАК РФ 25.00.09, Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых
Автореферат диссертации по теме "Геохимия и петрология пород дайкового комплекса Хангилайского редкометального рудного узла в Восточном Забайкалье"
Санкт-Петербургский государственный университет
На правах рукописи
АБУШКЕВИЧ Виктор Сергеевич
ГЕОХИМИЯ И ПЕТРОЛОГИЯ ПОРОД ДАЙКОВОГО КОМПЛЕКСА ХАЫГИЛАЙСКОГО РЕДКОМЕТАЛЬНОГО РУДНОГО УЗЛА В ВОСТОЧНОМ ЗАБАЙКАЛЬЕ
Специальность 25.00.09 - Геохимия, геохимические методы поисков
полезных ископаемых
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2005
Работа выполнена на кафедре геохимии геологического факультета Санкт-Петербургского государственного университета.
Научный руководитель доктор геолого-минералогических
наук, профессор Сырицо Людмила Федоровна
Официальные оппоненты доктор химических наук,
профессор
Шуколюков Юрий Александрович
доктор геолого-минералогических наук, профессор Григорьев Сергей Игоревич
Ведущая организация Институт геологии рудных
месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
Защита диссертации состоится « 22 » декабря 2005г. в / Т часов на заседании диссертационного совета Д 212.232.25 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034 Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, геологический факультет, ауд. e-mail: charykova@cpk.spbu.ru
С диссертацией можно ознакомится в Научной библиотеке им. А.М.Горького Санкт-Петербургского государственного университета.
Автореферат разослан » ноября 2005г.
М?с/
Ученый секретарь диссертационного совета ' с М.В.Чарыкова
Ухш 1Ш174
Актуальность исследования. Проблема происхождения рудогенерирующей магмы относится к числу актуальных фундаментальных проблем геологической науки. Для решения этой проблемы исключительно благоприятный материал представляют редкометальные граниты (РГ), массивы которых характеризуются дифференцированным строением и промышленной концентрацией редких металлов. В настоящее время магматический генезис редкометальных гранитов не вызывает сомнения. Общепризнано также представление о том, что образование редкометальных гранитов связано с наиболее поздними дифференциатами гранитоидной магмы. Проблему представляет источник магмагенерации, реконструкция условий и механизмов формирования столь специфических по составу магм. Изучение ассоциативных связей редкометальных гранитов с сопряженными интрузивными образованиями и, прежде всего, с лайковым комплексом, наиболее полно отражающим эволюцию расплава, представляет собой важное направление исследований в решении проблемы петрогенезиса редкометальных гранитоидных систем. Природа редкометальных 1л-Р гранитов по-прежнему остается дискуссионной, несмотря на многочисленные работы по их изучению, в том числе, с привлечением изотопно-геохимического подхода. В настоящее время четко установлен факт присутствия мантийной компоненты в ЯЬ-Бг и Бт-Ш изотопных системах редкометальных гранитов. Это присутствие выражается в относительно низких величинах первичного отношения стронция и, напротив, повышенных, близких к нулевым, и даже слабо положительных значениях еШ(Т), что не согласуется с общепризнанной их коровой природой. Проблему представляет, каким образом ювенильный компонент попадает в расплав редкометальных гранитов, какую роль при формировании этих пород играет взаимодействие мантийного и корового вещества и где это взаимодействие происходит: наследование субстрата и/или последующее нарушение изотопных систем в процессе воздействия глубинного энергетического источника, ювенильного вещества. Попытка решить эти проблемы предпринята нами на примере изучения магматизма классического Хангилайского редкометального рудного узла (ХРУ) в Восточном Забайкалье, в котором особое внимание уделяется породам лайкового комплекса В силу условий кристаллизации дайки лучшим образом отражают исходный состав расплава, для них характерна дискретность проявления, отражающая этапносгь развития магматизма и широкие вариации составов.
Цели и задачи исследования.
Целью настоящего исследования является построение изотопно-геохимической модели формирования редкометальных гранитов на основе изучения всей совокупности интрузивных и субэффузивных образований в пределах Хангилайского редкометального рудного узла и, прежде всего, лайкового комплекса, уникального по разнообразию пород и длительности формирования.
Для этого были поставлены следующие задачи:
- изучение петрографии, минералогии и геохимии пород дайкового комплекса и плутонических образований ареала Хангилайского рудного узла;
- определение их возраста на основе изучения ЯЬ-Эг изотопной системы в породообразующих минералах и 11-РЬ изотопной системы в цирконах;
- оценка условий кристаллизации пород на основе анализа состава породообразующих и акцессорных минералов;
- оценка характера ассоциативных связей редкометальных гранитов с породами всей совокупности интрузивных образований мпт^^Д^Ч! т .тт п учла;
библиотека11
¿"Ж^У г
- построение изотопно-геохимической модели происхождения редкометальных магм на основе изучения закономерностей распределения широкого круга индикаторных петрогенных, редких и рассеянных элементов и результатов исследования Rb-Sr и Sm-Nd изотопных систем.
Научная новизна. Настоящая работа представляет собой первую попытку решения проблемы происхождения РГ на основе изучения изотопно-геохимической системы всей совокупности пород и, в первую очередь, пород лайкового комплекса в пределах классического редкометального рудного узла: 1 - впервые изучен состав пород лайкового комплекса ХРУ в Восточном Забайкалье и оценен возраст их формирования на основе изучения Rb-Sr и U-Pb изотопных систем; 2 - впервые для пород Хангилайского интрузива выполнено U-Pb датирование по цирконам, которое окончательно утвердило возраст и синхронность формирования Хангилайского и Орловского массивов - 139,9±1,7млн.лет; 3 - оценены геодинамические режимы и условия кристаллизации ассоциации магматических пород редкометального рудного узла; 4 - на основе совокупности полученных данных впервые обоснована изотопно-геохимическая модель формирования конкретной рудно-магматической системы, завершающейся образованием редкометальных гранитов.
Фактический материал и методы исследования. В основу работы положен материал, полученный автором в ходе проведения экспедиционных полевых работ 2001-2004г.г., выполненных в рамках грантов РФФИ (№№: 03-05-65293, 04-0579188, 05-05-64878,05-05-79114) и ФЦП «Интеграция» (№ Е0113/01; № А-0148,2002-2007г.г.). В исследовании также использованы данные по петрохимии, геохимии и минералогии гранитоидов Хангилайского интрузива, предоставленные научным руководителем, и неопубликованная геологическая документация Б.А. Гайворонского. В процессе исследования автором были изготовлены и изучены 150 шлифов. В работе было использовано 67 петрохимических анализов, из которых 40 анализов выполнены методом мокрой химии в химической лаборатории НИИ Земной коры СПбГУ и 27 методом рентгено-флуоресцентного анализа в химико-аналитической лаборатории института СевМорГео. Определение щелочных и редких щелочных элементов проводилось методом фотометрии пламени (40 анализов), фтора методом ионоселективных электродов (23 анализа) в лаборатории НИИ Земной коры СПбГУ, часть анализов на фтор (30 проб) выполнена методом количественного спектрального анализа в лаборатории кафедры геохимии СПбГУ. Содержание редких и рассеянных элементов (Ва, Rb, Sr, Cr, Ni, V, Y, Zr, Zn) в 30 пробах определены методом рентгено-флуоресцентного анализа в GFZ г. Потсдам. Методом ICP-MS в лаборатории ОАО «ВА Инструменте» проанализировано 26 проб на 40 элементов. Состав породообразующих минералов изучен на основе 180 микрозондовых определений, выполненных в лаборатории микроанализа и сканирующей электронной микроскопии «КИРСИ» РИАН им. Хлопина на растровом электронном микроскопе CamScan-4. Изучение Rb-Sr и Sm-Nd изотопных систем выполнено в лаборатории геохронологии и изотопной геохимии ИГТД РАН на многоколлекторном твердофазном масс-спектрометре МАТ-261. Всего было выполнено 18 определений Rb-Sr изотопной системы в валовых пробах пород и породообразующих минералах и 8 определений Sm-Nd изотопной системы в валовых пробах пород. Выделение Rb и Sr из валовых проб и породообразующих минералов и Sm-Nd из фракции РЗЭ проводилось по методикам, описанным в работах (Amelin, Ritsk, Neymark, 1997b; Richard, Shimizu, Allègre, 1976). Химическая пробоподготовка части проб для проведения изотопных исследований была выполнена автором в специально созданной им химической лаборатории на базе лаборатории генетической
минералогии и геохимии редких элементов НИИ Земной коры СПбГУ. Расчет и построение Rb-Sr изохрон осуществлялся с помощью программы ISOPLOT V2.2 (Ludwig, 2000) Изотопный состав цирконов (20 точек) для пород Хангилайского интрузива (11 точек) и трахириолитов (9 точек) выполнен в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ на прецизионном вторично-ионном микрозонде высокого разрешения с масс-спектрометрическим окончанием SHRIMP-II.
Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы на этапе проведения поисково-съемочных работ, при разработке и корректировке легенд магматизма. Выявленные минералого-геохимические особенности состава пород дайкового комплекса, характерные для модельного рудного узла, могут быть использованы при оценке перспективности площадей на редкометальное оруденение, и особенно при поисках невскрытых куполов рудоносных РГ. Результаты работы используются в курсах лекций по геохимии редких элементов и изотопной геохимии на геологическом факультете СПбГУ.
Апробация работы и публикации. Результаты исследований и основные положения диссертации представлялись автором на ряде молодежных конференций: памяти К.О. Кратца «Геология и геоэкология Европейской России и сопредельных территорий» (С-Петербург. 2004); XXI Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика», (Иркутск, 2005); «Ломоносов-2005» (Москва, 2005). На Международных конференциях: «Минералогические музеи» (С-Петербург 2002, 2003); "Metallogeny of the Pacific Northwest: Tectonics, Magmatism and Metallogeny of Active Continental Margin" (Владивосток, 2004); "General Assembly of the European Geosciences Union" (Vienna, 2005); Международном петрографическом совещании «Петрология в XXI веке» (Апатиты, 2005).
По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, включающих статьи
и тезисы.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (номера проектов: 0305-65293, 04-05-79188, 05-05-64878, 05-05-79114), ФЦП «Интеграция» (№ Е0113/01; № А-0148,2002-2007г.г.), а также персональной стипендии Правительства РФ №3645.
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору Людмиле Федоровне Сырицо за помощь, своевременную поддержку и внимание. Неоценимую помощь при выполнении работы оказали д.х.н. Л.К. Левский (ИГГД РАН), д.г-м.н. Л.П. Никитина (ИГГД РАН), к.г-м.н. В.М. Саватенков (ИГГД РАН), Л.В. Абушкевич (ЗабНИИ). Глубокую благодарность автор выражает сотрудникам кафедр: геохимии СПбГУ: к.г-м.н. A.B. Сергееву, к.г-м.н. Г.Н. Гончарову, к.г-м.н. Е.В. Баданиной; общей геологии СПбГУ: д.г-м.н. Г.С. Бискэ; петрографии СПбГУ: д.г-м.н. ¡Г.М.Саранчиной|, к.г-м.н. В.В. Иваникову; минералогии СПбГУ: к.г-м.н. Н.И. Пономаревой, а также сотрудникам НИИ Земной Коры СПбГУ: д.х.н. Ю.П. Костикову, к.г-м.н. С.С. Потемину, с.н.с. Е.В. Волковой, с.н.с. В.В. Михайлову, О.С. Павловой за плодотворные беседы и консультации по теме диссертации, своевременную помощь и поддержку. Особую благодарность автор выражает декану геологического факультета СПбГУ И.В. Буддакову, а также Л.К. Левскому и В.М. Саватенкову (ИГГД РАН) за неоценимую помощь в создании лаборатории химической пробоподготовки для изотопных исследований. Автор глубоко признателен к.г-м.н. Б.А. Гайворонскому (ЗабНИИ) за предоставленную геологическую документацию по объекту исследования, н.с. С.А. Абушкевичу, Ю.Г. к.г-м.н. Саитову (ЗабНИИ), В.Н. Павлыку, С.Н. Пехтереву, |Л.П.Старухиной| (ФГГУП «Читагеолсъемка), Б.А. Завьялову, В.Н. Чубакову, В.А. Лаврушину (Орловский ГОК)
за помощь в организации и проведении полевых работ 2001, 2002, 2004 г.г. Значительное содействие при проведении аналитических исследований оказали к.г-м.н. Е.С. Богомолов (ИГТД РАН), Ю.Л. Крецер (лаборатория микроанализа «КИРСИ» РИАН им. Хлопина), к.г-м.н. C.B. Пресняков (Центр изотопных исследований ВСЕГЕИ), JI.A. Тимохина, И.И. Храмцова (СПбГУ). Автор выражает всем глубокую признательность и благодарность.
Структура и объем работы. Работа состоит из 7 глав, введения и заключения. Общий объем работы составляет 174 стр. включая 58 рисунков, 15 таблиц, список литературы из 120 наименований.
Во введении кратко охарактеризовано состояние проблемы, определены цели и задачи исследования.
Глава 1 «Геологическая характеристика региона исследования» включает очерк геологического строения территории Восточного Забайкалья и района ХРУ
Глава 2 «Петрографическая характеристика пород лайкового комплекса» содержит петрографическую и минералогическую характеристику выделенных разновидностей пород лайкового комплекса.
В главе 3 «Химизм породообразующих минералов» представлена оценка физико-химических условий кристаллизации пород на основе изучения видообразующего состава главных породообразующих минералов и раздел по оценке Р-Т параметров кристаллизации выделенных типов пород лайкового комплекса.
В главе 4 «Петрохимические особенности пород лайкового комплекса и плутонических образований» рассматриваются вариации петрогенных элементов в породах лайкового комплекса и плутонических образованиях ХРУ, приводятся результаты нормативных пересчетов петрохимических анализов, а также проводится сравнение петрохимических коэффициентов.
Глава 5 «Геохимия пород лайкового комплекса и плутонических образований» содержит оценку вариаций содержания совместимых и несовместимых редких, рассеянных и редкоземельных элементов.
Глава 6 «Изотопно-геохимическая модель формирования редкометальных гранитов Хангилайского рудного узла». В первом разделе приводятся геохронологические данные по исследуемым объектам, полученные при изучении Rb-Sr и U-Pb изотопных систем. Второй раздел включает в себя оценку геодинамических режимов формирования пород ХРУ на основе распределения петрогенных, редких и рассеянных элементов. Третий раздел содержит обоснование изотопно-геохимической модели формирования редкометальных гранитов рассматриваемого рудного узла, в том числе оценку субстрата и роль мантийно-корового взаимодействия.
В заключении обобщены результаты исследования и сформулированы главные выводы.
Объект исследования. Хангилайский рудный узел редкометальных гранитов, рассматриваемый в качестве модельного региона, расположен на территории Агинско-Борщевочной структурно-формационной зоны, которая находится в юго-западной части Монголо-Охотской герцинской складчатой области и входит в состав оловянно-вольфрамового пояса Центрального и Восточного Забайкалья (Смирнов, 1944). Агинско-Борщевочная структурно-формационная зона (СФЗ) представляет собой палеозойско-мезозойское аккреционное сооружение (Гусев, Хаин, 1995). Она состоит в основном из тектонически совмещенных сиалических и фемических блоков рифейского возраста, островодужных вулканогенно-осадочных толщ девона - нижнего карбона и динамометаморфических
образований. В ее пределах можно выделить две
подзоны: восточную
- докембрийскую, сложенную преимущественно крем-нисто-вулканоген-нотерригенным комплексом рифейских стратиграфических образований, мета-морфизованных в условиях зелено-сланцевой фации, и западную - девон-карбон-триасовую подзону слабоме-таморфизованных алевропесчаных пород. Особенностью этого региона по сравнению с соседними СФЗ (Даурской на западе и Газ имуро-Аргунской на востоке) является слабое развитие интрузивных образований, представленных гранитои-дами двух интрузивных комплексов
- диорит-гранодио-ритовым шахтамин-ским и гранитным кукульбейским средне- и поздне-юрского возраста
соответственно. Именно с последним связано оловянно-вольфрамовое и редкометальное оруденение, определяющее металлогению пояса.
Рассматриваемый ХРУ приурочен к выходу Хангилайской интрузии, находящейся в осевой части Хангилай-Шилинского хребта в районе пересечения двух систем разрывных нарушений - северо-западной и субширотной. Зона глубинных разломов северо-западного простирания фиксирует резкое структурное несогласие и разделяет разновозрастные песчано-сланцевые толщи ононской свиты рифея (Лзоп^з) и слабометаморфизованные алевропесчаные отложения зун-шивиинской свиты девон-каменноугольного возраста (Б-С^) (рис. 1). В составе рудного узла выделяются два промышленных месторождения редких металлов, приуроченных к сателлитам
Рис 1 Схематическая геологическая карта Хангилайского рудного узла (использован материал из отчета [Кривицкий н др, 2001], а также неопубликованная геологическая документация Б А Гайворонского) Условные обозначения. 1 -4 стратиграфические полразделения 1 - четвертичные отао-асккя 2 - верхний триас (песчаники, алевролиты, гравелкгы), 3 - нграсчдснснный верхний девон нижний карбон (гравелиты, песчаники алевролиты) 4 - верхний рифей (песчаники и алевропелиты филлитизироваянме) 5-7 - интрузивные образования 5 - раннекаменноуголъныеС) субшелочные габбро (штоки Инкижин) 6 -срсднеюрскис монцонигы шахтаминского комплекса (гор Дондогри) 7 - поздне-юрские граниты кл'кульбейсизго комплекса (con Ьар\ н-Убжитой, Хангилайский интрузив) 8-11 - породы дайкового комплекса. 8 - позлнеперчские-раннетриасовые трахидащггы и лрахириолиты. 9 - среднеюрские(7) диабазы, ] 0 - ереднеюрские лам-профиры (керсантиты. сиессартиты'!. 11 - среднеюрские дотерты 12-13 - разравные нар} шения Дайковыс тела л&чпрофнров и лолсригов показаны вне масштаба.
Хангилайского массива и имеющих различную металлогеническую специализацию: Орловское танталовое месторождение, связанное с литий-фтористыми гранитами западного сателлита, й Спокойнинское вольфрамовое месторождение в пределах мусковит-альбитовых гранитов восточного сателлита (Гребенников, 2002; Сырицо, 2002). Важной особенностью магматизма рассматриваемого региона является проявление пород лайкового комплекса, который получил здесь широкое развитие, как по разнообразию даек, так и по длительности их формирования.
Защищаемые положения и их обоснование. 1. В составе байкового комплекса модельного Хангилайского редкометального рудного узла в Восточном Забайкалье по минеральному и петро-геохимическому составу установлены четыре главные группы даек, включающие в себя следующие разновидности пород: высокоспециализированные ультракалиевые трахидациты и трахириолиты; группу лампрофиров, включающую в себя керсантиты и спессартиты; диабазы; долериты.
Туахидаииты и трахириолиты проявлены в западной части рудного узла, в поле развития слабометаморфизованных алевропесчаных отложений зун-шивиинской свиты девон-каменноугольного возраста ф-С^), где они слагают мощные тела до 250-300 и более метров при протяженности 1-1,5км северо-западного простирания. По характеру взаимоотношения с вмещающими породами, они скорее соответствуют «телам противления» или магматического замещения в ослабленных зонах. Тем не менее, они характеризуются всеми признаками субвулканических магматических пород: порфировой структурой с микрофельзитовой структурой основной массы, наличием вкрапленников КШП и кварца, элементами микроперлитовой текстуры с реликтовыми следами течения материала, элементами флюидальной текстуры. Рассматриваемые породы плотные скрытокристаллические, минеральный состав: калиевый полевой шпат - 40-45%, кварц - 35-45%, плагиоклаз (альбит) - 10-15%, биотит, мусковит - 2-3%, стекло - до 1%, акцессорные минералы - топаз, апатит, циркон.
По петрохимическому составу среди них выделяются две группы пород: 1 -трахидациты (ЗЮ2 - 67-68масс%; К20 - до 10,35масс%); 2 - трахириолиты (5Ю2 - 74-76масс%; К20 - до 7,62масс%), различающиеся, кроме того, несколько большей
фемичностью первой группы РеО* (до 1,96масс%) и N^0 (до1,25масс%). Особенностью состава обеих разновидностей является высокая щелочность калиевой специализации. Специфика геохимического состава трахидацитов и трахириолитов (рис. 2) заключается в контрастном обогащении редкими и малыми элементами, в составе которых выделяются две группы. С одной стороны, это типичные литофильные элементы: ЛЬ, 1л, Сб и Р, с другой стороны, тугоплавкие
Rb Th Та La Pb Sr Sm Hf Gd Y Lu Ba U Nb Ce Nd Li Zr Eu Dy Er
Рис 2 Распределения нормированных на состав верхней коры (Tailor, MacLennan, 1985) содержаний редких, рассеянных и редкоземельных элементов в лейкжратовых породах ХРУ 1 - трахидациты, 2 -трахириолиты, 3 - граниты Хангилайского интрузива
элементы, некогерентные с кислыми магмами: Ва, У, №> и НЕЕ. Трахидациты в большей степени обогащены ЛЬ (до 2400г/т), Ц (до 951 г/т), Сэ (до бЗг/т), Ва (до 1264г/т), ХЯЕЕ (до 230г/т) при сопоставимых с трахириолитами концентрациях Ъх (до 130г/т), У (до 44г/т), 1МЬ (до 24г/т) и Р (до 1800г/т). Сопоставление составов трахидацитов и трахириолитов с биотитовыми гранитами Хангилайского интрузива (рис. 2) показывает их геохимическое сходство, которое проявляется в общей специализации по редким литофильным элементам - 1л, ЯЬ, Се, Та, №>, Бп, ТЬ, и, РЗЭ и уровнями их концентрации. Эту особенность демонстрирует полная униформность распределения несовместимых элементов при сопоставимых величинах как положительных, так и отрицательных аномалий.
Группа лампрофиров. В составе группы лампрофиров по минеральному признаку выделяется две разновидности пород: 1 - пироксеновые - керсантиты; 2 -амфиболовые - спессартиты. Обе разновидности пород развиты преимущественно в восточной части рассматриваемого региона, прорывая песчано-сланцевые толщи ононской свиты рифея (Я30П|.3), и приурочены, как правило, к одной системе разрывных нарушений северо-восточного простирания. При этом спессартиты пользуются значительно большей распространенностью по сравнению с керсантитами. Обе разновидности образуют маломощные дайковые тела с четкими секущими контактами, однако для спессартитов характерна несколько большая мощность (2-5м) в сравнении с керсантитами (0,5-1,5м). Оба типа лампрофиров характеризуются порфировидной, призматическизернистой или
микропризматическизернистой (лампрофировой) структурой. Для керсантитов также свойственна псевдосферолитовая структура. Текстура пород массивная, реже неоднородная. При схожести структурно-текстурных особенностей минеральный состав пород существенно различен Керсантиты состоят из фенокристаллов (7-8%) моноклинного пироксена - эндиопсида (Годовиков, 1983) и основной мелкозернистой массы, сложенной тонкими чешуями флогопита (30%) и изометричными зернами эндиопсида (20-24%). Промежутки между темноцветами выполнены агрегатом сферолитоподобных образований, размером от 0,06 до 0,3-0,5мм, состоящих из радиальнолучистых срастаний калиевого полевого шпата и альбита. Спессартиты сложены фенокристаллами амфибола - паргасита (20-25%) и лейстами альбита (Ап№7-8). Основная масса состоит из альбита (Ап№7) и паргаситовой роговой обманки, при этом плагиоклаз интенсивно замещается калиевым полевым шпатом. Кислый состав плагиоклаза в обеих разновидностях лампрофиров обусловлен, вероятно, процессом деанортитизации, так как в продуктах его разложения, помимо серицита, установлены также соссюрит, карбонат и эпидот, характерные для более основного плагиоклаза.
Петрохимический состав керсантитов и спессартитов сходен, однако существенные различия проявляются в содержаниях кремнекислоты (8Ю2 -46,13±0,57масс% для керсантитов и 51,74±1,06масс% для спессартитов), а также магния (N^0 - 13,94±0,62масс% и 10,16±1,07масс% соответственно). Обе разновидности лампрофиров характеризуются высокой магнезиальностью (тдр -73,45 для керсантитов и 71,20 для спессартитов) и низкой железистостью (4 - 41,71 и 44,48 соответственно). Геохимический состав рассматриваемых пород весьма близок (рис. 3). Однако, керсантиты характеризуются большими концентрациями совместимых элементов (Сг до 559г/т, N1 до 390г/т, V до 11 бг/т) по сравнению со спессартитами (Сг до ЗООг/т, № до 200г/т, V до 100г/т) при сопоставимых содержаниях несовместимых редких элементов (1т 180-220г/т, У 25-27г/т, № 10-14г/т) за исключением бария, содержание которого в керсантитах значительно выше
(Ва - до 2780г/т), чем в спессартитах (Ва - до 2100г/т). Лампрофиры характеризуются высоким содержанием
редкоземельных элементов (EREE от 325г/т для керсантитов до 420-450г/т для спессартитов) с отчетливо дифференцированным спектром их распределения ((La/Yb)n - 20 и 25-26 соответственно). При этом спессартиты характе-ризуются большей суммой LREE (375-400г/т), чем керсантиты (ZLREE - 287г/т).
Диабазы проявлены в западной части рудного узла, в зоне сочленения слабометаморфизованных алевропесчаных отложений зун-шивиинской свиты девон-каменноугольного возраста (D-Cjzs) и песчано-сланцевых толщ ононской свиты рифея (Язоп^з). граница между которыми проходит по региональному глубинному разлому северо-западного простирания. Эти породы слагают мощное (до 200-250м) крутопадающее (угол падения 70-75° на юго-запад) силлоподобное тело, прослеженное до 5км по простиранию, положение которого контролируется системой разрывных нарушений северо-западного простирания. В геологическом смысле это тело является своего рода «покрышкой» для Орловского массива Li-F гранитов. С вмещающими породами наблюдаются отчетливые рвущие контакты. Породы силла черные плотные, структура мелкозернистая, гетерогранонематобластовая, реликтовая порфировидная, текстура неоднородная, массивная. Породы метаморфизованы, что выражается в замещении первичной паргаситовой роговой обманки эденитом, а также грануляции плагиоклаза. Такие изменения могли, вероятно, возникнуть при динамометаморфических преобразованиях. Минеральный состав: первичные минералы - паргаситовая роговая обманка (20-25%), плагиоклаз (до 40%) характеризуется зональностью: центр -Ап№56-61, периферия - Ап№47-50; вторичные - эденит (30-35%), биотит (в контактовых с гранитами зонах) до 5-10%.
Диабазы характеризуются, в основном, сходными со спессартитами концентрациями петрогенных элементов, однако в них существенно понижено содержание магния (MgO - 5.81±0,31масс%) и, напротив, повышено содержание алюминия (А1203 - 16,17±0,11масс%) и железа (FeO* - (9,47±0,35масс%). В отличие от остальных базитовых пород региона, в диабазах отчетливо проявлена щелочность натровой специализации (Na20 - 3,48±1,48масс% при К20 - 1,20±0,01масс%). Существенное отличие диабазов от группы лампрофиров проявляется при рассмотрении содержаний редких и рассеянных элементов (рис. 3). Так, в диабазах наблюдаются низкие концентрации совместимых рассеянных элементов (Cr до 177г/т, Ni до 50г/т, V до 200г/т) и сопоставимые или более высокие содержания несовместимых редких элементов (Zr до 190г/т, Y до 54г/т, Nb 15г/т) за исключением бария (Ва - до 418г/т). Кроме того, для диабазов характерно меньшее содержание REE (до 190г/т) и наименее дифференцированный спектр их распределения ((La/Yb)n
500г
I I I I I I I м I I I I I I I I I I I I I м I k '11 ta»"*! 2
s 100 —
s. ю
ю О
I | | | | | | I | I | I I I I I I 1 I 1 I I I I I
Ва U Nb La Рг Р Hf Sm Ti Y Yb Rb Th Ta K. Ce Sr Nd Zr Eu Tb Ho £r Lu
Рис 3 Распределения нормированных на состав примитивной мантии (Sun, McDonough, 1989) содержаний редких, рассеянных и редкоземельных элементов в породах базитового ряда ХРУ 1 -диабазы, 2 - группа лампрофиров. 3 - долериты
- 3,3) (рис. 3). Важно заметить, что петро-геохимический состав, а также характер распределения редких рассеянных и редкоземельных элементов диабазов весьма сходен с таковым для субщелочных габброидов малых штоков Инкижин, приуроченных к той же системе разрывных нарушений (рис. 1).
Долериты Эти черные, плотные, среднезернистые породы формируют субвертикальные, маломощные - до 5-12м - дайки преимущественно меридионального или северо-западного простирания. Дайки долеритов проявлены в западной части рудного узла и прорывают слабометаморфизованные алевропесчаные отложений зун-шивиинской свиты девон-каменноугольного возраста (D-C,zs), а также тела трахидацитов и трахириолитов. Кроме того, долериты зафиксированы в поле развития гранитов Орловского и Хангилайского массивов в виде небольших (до 3-5м) «пятнообразных» выходов, вскрытых разведочными канавами. Для долеритов характерна офитовая структура и массивная текстура. Породы состоят из беспорядочно расположенных лейст неясно зонального плагиоклаза (60-70%) и темноцветных минералов - авгита (10-30%), флогопита (3-5%), оливина (2-3%). Характерно значительное количество рудных минералов (3-10%), представленных пиритом и сростками ильменита и титаномагнетита.
По петро-геохимическому составу долериты существенно отличаются от рассмотренных пород базитового ряда (рис 3). Для них характерны максимальные содержания титана и железа (ТЮ2 - 2,35±0,01масс%; FeO* -12,92±2,37масс%) при минимальных магния (MgO - 5,59±2,84). Содержание Si02 составляет в среднем 48,18масс%. Долериты максимально обогащены несовместимыми редкими и редкоземельными элементами (Zr до 540г/т, Y до 62г/т, Nb до 43г/т, REE до 583г/т, содержание Ва до 1688г/т) и, напротив, характеризуются минимальными концентрациями совместимых элементов (Cr 40-60г/т, Ni 20-3 5г/т, V до 180г/т). Нормализованные на хондрит спектры распределения редкоземельных элементов отчетливо дифференцированы ((La/Yb)n - 10) при слабо выраженном европиевом минимуме ((Eu/Eu*)n - 0,83-0,86).
2. На основе изучения Rb-Sr и U-Pb изотопных систем установлен возраст формирования выделенных групп пород байкового комплекса и массивов Хангилайского интрузива. Наиболее древними породами являются трахириолиты - 235,2±2,4млн.лет; для лампрофиров (керсантиты, спессартиты) возраст составляет 153,3±3,8млнлет; долериты сформировались в интервале 149,1±3,4млн.лет. U-Pb датирование по цирконам окончательно утвердило возраст и синхронность формирования Хангилайского и Орловского массивов - 139,9 ± 1,9млн.лет, в то время как Спокойнинский массив по данным Rb-Sr датирования сформировался раньше -144,5 ± 2,1млн.лет.
Трахидаииты и трахириолиты Изучение Rb-Sr изотопной системы в породообразующих минералах и породе в целом (проба 0-901) показывает отсутствие между ними изохронной зависимости (возраст 141± 71Ма, при статистическом параметре СКВО=229) (рис 4а) Можно предполагать, что посткристаллизационные процессы привели к полному разрушению начальной Rb-Sr изохронной зависимости. В связи с этим использован U-Pb метод датирования по цирконам. Исследования проводились на прецизионном вторично-ионном микрозонде высокого разрешения с масс-спектрометрическим окончанием SHRIMP-II (Центр изотопных исследований ВСЕГЕИ) для локального изотопного анализа. В результате исследований установлено, что основная часть данных конкордантна и определяет возраст
трахириолитов 235,4±2,4Ма (рис 46). Данные для детритовых унаследованных зерен находятся также рядом с конкордией и соответствуют возрасту 530Ма. Используя полученный возраст формирования трахириолитов, можно проинтерпретировать Шэ-
0,80-
0,78
0,76
0,74
0,72
0,70
0,044
0,18
0.30 0,34
2 0,26 "■рь/г"и
Рис 46 Диаграмма в координатах ""РЬг^и-жРЬ""и с конкордией для цирконов т дайки трахириолитов (проба 0-901; Жирный овал-среднее значение для шести точек
20 "МЛг
Рис 4а Отсутствие изохронной зависимости на минеральном и породном уровне в трахирио-литах (проба 0-901) Стрелками показаны возможные смещения точек
Бг изотопные данные с целью установления первичного изотопного отношения стронция. Проводя линию сравнения (1 = 235Ма) через точку, отвечающую породе в целом (рис 4а), получаем недопустимо низкое 1Щ8г)=0,68967, что фиксирует, очевидно, нарушение Ш>-8г изотопной системы не только на минеральном, но и на породном уровне. Можно допустить потерю радиогенного стронция (878г) из образца породы в целом и минералов. Предполагая положение точки плагиоклаза консервативным, что вполне допустимо для открытой системы, и проводя через нее линию сравнения I = 235Ма, получаем вполне реальное значение 1Я(8г) - 0,7065.
Группа лампрофиров Исходя из геологических данных (приуроченность к одной системе разрывных нарушений и пространственная совмещенность), предполагалось, что дайки керсантитов и спессартитов характеризуются близким возрастом или даже одновременностью формирования. Результаты изучения Ш)-8г изотопной системы породообразующих минералов и образцов породы в целом для керсантитов (проба 0-824) и спессартитов (проба 0-827) указывают на соответствие изохронной модели (I = 152,2±6,5Ма при Ш(8г) 0,706405±99 и статистическом параметре СКВО = 1,9). Однако фигуративная точка, отвечающая валовой пробе спессартита, несколько смещена вверх от линии изохроны. Такое смещение можно
объяснить малой добавкой стронций-
0,0713
0.0711
<£ 0,0709
0,0707
0.0705
у' 5Г-824
153.3±3,8Ма
Жп> $24 Ш.(5г) = 0,706373*58
амф-826 СКВО = 0,87
содержащего источника предполагать вещество,
вещества. В качестве стронция можно вторичное карбонатное фиксирующееся при
о
1
3
2
''ЯЬ^г
Рис 5 Изохронная зависимость для даек керсантитов (проба О-824) и срессартитов (проба 0-826) ХРУ
изучении шлифов спессартитов. Таким образом, убрав из рассмотрения валовую пробу спессартита, получаем значение возраста для пяти фигуративных точек равное 153,3±3,8Ма, ЩБг) = 0,706373±58 при СКВО = 0,87 (рис. 5), что соответствует изохронной модели и указывает на
одновозрастность керсантитов и спессартигов.
Долериты Результаты исследования ЯЬ-Бг изотопной системы долеритов в породообразующих минералах и образце породы в целом (проба 0-801) указывают на наличие изохронной зависимости на минеральном уровне и отражают возраст формирования пород равный 149,1±3,4Ма 1Я(8г) = 0,705672±69 при СКВО = 0,26 (рис 6). Следует отметить, что фигуративная точка, соответствующая составу пироксена не ложится на изохрону и смещена от нее вверх. Это говорит о нарушении ЯЬ-Бг изотопной системы в минерале, которое, вероятно, можно объяснить
автометасоматическими изменениями. 149,1±3.4Ма не согласуется с возрастом вмещающих их гранитов Орловского и Хангилайского массивов, который определен 11-РЬ методом по цирконам и равен 139,9±1,9Ма. Кроме того, этот возраст не согласуется с указанным на известных геологических картах (Кривицкий и др., 2001; Гребенников, 2002), где долериты относятся к раннемеловому возрасту. В то же время собственные геологические наблюдения показывают, что места проявления долеритов в пределах гранитов весьма локальны, хаотичны,
Установленный возраст долеритов
0,714-
0,715-
£ 0,710-Й
0.708 0,706 Жюл-801 ш А0е= 149,1=3,4 Ма ГИБг) - 0 705672=69 СКВО = 0,26
0 12 3 4
•ШЛг
Рис 6 Изохронная зависимость между породообразующими минералами и валовой пробой породы для дайки долеритов (проба 0-801)ХРУ
не имеют выраженной линейности, четкие секущие контакты с гранитами отсутствуют. Учитывая эти наблюдения и результаты датирования пород, можно предположить ксенолитную природу долеритов.
Хангилайский интрузив. Учитывая расхождения возраста, полученного с использованием ЯЪ-Бг и и-РЬ (по цирконам) изотопных систем для трахириолитов, было решено использовать тот же подход и в случае объектов Хангилайского интрузива. Исследования и-РЬ изотопной системы по цирконам с целью датирования проводились для биотитовых гранитов Хангилайского и двуслюдяных гранитов Орловского массивов (пробы 0-2678 и 0-2298 соответственно) на прецизионном вторично-ионном микрозонде высокого разрешения с масс-спектрометрическим окончанием БШИМР-Н (Центр изотопных исследований ВСЕГЕИ). В результате проведенных измерений выяснено,
что подавляющая часть значении конкордантна и отмечает возраст гранитов Хангилайского массива равный 140,3±2,6Ма и Орловского -140,6±2,9Ма Полностью
совпадающие значения возраста цирконов из пород рассматриваемых массивов позволяют нам считать эти образования одновозрастными с 1=139,9±1,9Ма при значении СКВО = 0,23 (рис 7). Практическое совпадение данных (или близкие значения), полученных ЯЬ-Бг (Негрей и др., 1995; Коваленко и др.,
0,027-
0,025-
; 0.023-
0,021
0,019.
Проба 0-2678 (черный) Проба 0-2298 (серый) 9 точек
""РЬ /"XI
Рис 7 Диаграмма в координатах ^РЬ/'и - " РЬ/™и с конкордией для цирконов из гранитов Хангилайского (проба 0-2678) и Орловского (проба 0-2298) массивов Жирный овал - среднее значение для девяти точек
1999; Костицын и др., 2004) и U-Pb (авторские данные) методами датирования дает абсолютно подтвержденный возраст, свидетельствующий об одновременном образовании гранитов Хангилайского и Орловского массивов. При этом следует обратить внимание, что возраст восточного сателлита Хангилайского интрузива -Спокойнинского массива (вольфрамовая минерализация), определенный Rb-Sr методом датирования по породообразующим минералам и валовой пробе (0-334), составляет 144,5±2,1Ма при СКВО = 0,77. Используя в построениях данные других авторов (Коваленко и др., 1999; Костицын и др., 2004) также получаем изохронную зависимость (t = 143,9±1,7Ма при СКВО = 0,93). Таким образом, на основании полученных данных можно предполагать более раннее формирование Спокойнинского массива (144Ма) в сравнении с Хангилайско-Орловской системой (140Ма).
3. Соответствие пород дайкового комплекса и плутонических образований Хангилайского рудного узла различным геодинамическим режимам формирования отражает состав и природу протолита, демонстрируя тем самым геохимическую память о предшествующих этапах развития региона. Это подтверждается особенностями химизма пород и минералов и физико-химическими условиями их формирования.
Базитовые породы Рассматриваемые породы дайкового комплекса (группа лампрофиров, диабазы, долериты) и плутонических образований (субщелочные габброиды штоков Инкижин) основного состава в пределах Хангилайского рудного узла относятся к известково-щелочным базальтоидам (Irvine, Baragar, 1971). На диаграммах реконструкции геодинамических обстановок формирования, использующих как петрогенные (Реагсе, 1975; Pearce et al, 1977; Mullen, 1983), так и редкие и рассеянные элементы (Реагсе, Сапп, 1973; Wood, 1980, Meschede, 1986), каждая группа пород занимает индивидуальное положение (рис 8 а, б) Так, диабазы и
субщелочные габброиды на большинстве диаграмм тяготеют к полям наиболее примитивных пород,
отвечающих базальтам СОХ. Группа лампрофиров в большей степени соответствует породам, сформированным в
островодужном режиме. Долериты по ряду петро-геохимических признаков отвечают внутриплитным базальтам. В то же время, учитывая близость возраста формирования рассматриваемого ряда пород (лампрофиры - 153,3 ± 3,8Ма, долериты 149,1 ± 3,4Ма), представление о реальном развитии такого цикла геодинамических режимов маловероятно. Выявленная принадлежность рассматриваемых пород к полям различных геодинамических режимов отражает, по-видимому, различный петро-геохимический состав субстратов, из которых
TÍO, FeOt
диаграммах реконструкций геодинамических режимов формирования а - (Mullen, 198i). б - (Реагсе et al, 1977)
Уставные о&пначеяяя 1-общеточные габброиды: 1 - юрсаггигы, 3-спессартиты.
4-днабазы 5-дотериты Диаграммы я - поля базальтов MORB - СОХ. ОГГ - толеиты океанических остров ÍAT - тс киты островных д}г OIA - щелочные океанически* островов САВ - этвеегково-щелочные б - пота базальтов 1 - центров спредияга. 2 -bv 1кяничесш\ островных д> г 3 - океанических чреотов. 4 - океанических островов 5 - континентальные базальты.
1000'
10
происходило выплавление групп пород, демонстрируя тем самым геохимическую память о предшествующих этапах развития региона. Такое представление находит подтверждение при сопоставлении спектров распределения несовместимых элементов рассматриваемых пород с эталонными спектрами островодужных высокомагнезиальных базальтов
Ключевской сопки (Dorendorf et al., 2000) и внутриплитных базальтов Удоканского вулканического поля (Rasskazov et al., 1997) (рис 9). Важно отметить, что во всех разновидностях рассматриваемых пород отчетливо проявляется сходство, выраженное в общей положительной аномалии по РЬ и отрицательных по Ti, Та, Nb. Такой тип распределения характеризует участие в формировании расплава пелагической осадочной составляющей (Sun, McDonough, 1989; Hofmann, 1997). Таким образом, наряду с участием в формировании расплавов всех разновидностей рассматриваемых базитовых пород пелагической осадочной составляющей, в группе лампрофиров максимально проявлен островодужный компонент, для диабазов и субщелочных габброидов фиксируется участие как
островодужного, так и, вероятно, более примитивного компонента,
соответствующего базальтам СОХ. Именно этим, вероятно, можно объяснить пологий характер спектров
1004
10
100-
Д Диабазы (п=3)
» WPB / \
Л/-.
¿MORB ЫАВ
ЯЛампрофиры (п=5)
Í JiA— А Долериты (п=3)
» __ \ \
Rb
Th К Та, Се Рг Р Hf T. Yb i U Nd La Pb Sr Zr bm Y
Рис 9 Сопоставление нормализованных на примитивную мантию распределений редких и редкоземельных элементов в породах базитового ряда ХРУ и базальтах классических геодинамических режимов Составы примитивная мантия и Е-МСЖВ по (Вип&МсШпоивЬ, 1989) 1АВ по (ОотспШ е! а1,2000) \УРВ по «ажкаюу ега!, 1997)
распределения как редких, так и редкоземельных элементов. Максимальное участие внутриплитного компонента, обеспечивающего высокие концентрации несовместимых элементов, отмечается в долеритах. Расчеты температур кристаллизации, давления и глубины магмагенерации (первичных выплавок), проведенные на основе известных геотермометров (Nesbet et al, 1993; Арискин, Бармина, 2000; Арискин, 2004) и геобарометров (Hirose, Kushiro, 1993; Abbott et al, 1994; Abbott, 1996; Falloon et al, 1997), говорят о различных вертикальных уровнях формирования расплавов. Наиболее высокотемпературными (от 1350°С) и глубинными (от 26кбар) являются породы группы лампрофиров. Близкими к ним по температурам (от 1280°С) и давлениям (22-24кбар) магмагенерации являются долериты. Наименьшим давлением (11-15кбар) и глубинностью магмагенерации, а также температурами кристаллизации (от 1170°С) характеризуются диабазы.
Лейкократовые породы На диаграммах реконструкции геодинамических режимов формирования гранитоидных магм (Pearce et al., 1984; Batchelor, Bowden, 1985; Maniar, Picolli, 1989) породы лайкового комплекса и плутонических образований Хангилайского рудного узла соответствуют синколлизионным и посторогенным обстановкам (рис. 10). Так, геодинамический режим формирования
1000
_Syn-COLG
100
ГГ
l-m п
VAG
Г.....
WPG
Jrni
¡гиг j □□«
■reis ГВ1б ГСП 7
10 100
Y~Nb
Рис 10 Положение точек составов пород гранитного ряда ХРУ на диаграмме реконструкции геодинамических режимов формирования граниговдов (Pearce et al , 1984) Положение I S и А-типов гранитов по (Whalen et al, 1987)
Условные обозначения. 1 - монцоннты con. Донэогри: 2 - суб-шслочные граниты con Bapv н-Убжигои 3 - граниты Ханги-тайсюго массива 4-5 - граниты Ор тоеского массива 4 - дв\-слхданые. 5 - амдоошповые, б-трахидацеты, 7-трахирно.титы
монцонитов горы ДондофИ вероятнее всего соответствовал островодужному режиму, субщелочные граниты con. Барун-Убжигой формировались
предположительно в синколлизионной обстановке, а граниты Хангилайского интрузива, трахидациты и трахириолиты соответствуют посторогенному режиму или переходному от коллизионного к посторогенному. При этом, опираясь на результаты определения возраста для трахидацитов и трахириолитов (235Ма), можно утверждать, что эти породы фиксируют завершение более раннего этапа тектономагматической активизации. Представление о составе субстрата и
степени участия мантийно-корового компонента для кислых пород дают известные "диаграммы (Whalen et al., 1987а; Maeda, 1990; Eby, 1992; Руб и др., 1983; Шкодзинский и др., 1992; Гоневчук, 2002), основанные на распределении петрогенных, редких и рассеянных элементов. Результаты проведенных построений свидетельствуют о том, что в ряду пород от монцонитов до лейкогранитов и кислых лайковых пород наблюдается последовательная смена, как геодинамических режимов формирования, так и составов субстрата (рис. 11а,б). Так, наименее кремнекислые монцониты con. Дондогри по составу субстрата относятся к I-типу, субщелочные граниты con. Барун-Убжигой фиксируют переход к синколлизионному режиму, на большинстве диаграмм фигуративные точки составов субщелочных гранитов ложатся в переходные поля между породами I и S типов. Граниты Хангилайского интрузива, а также дайки трахидацитов и трахириолитов, приуроченные к разным этапам тектономагматической активизации, вероятно, фиксируют завершающие этапы а
70 75 80 0,1 St О,. масс% Rb/Sr
Рис 11 Опенка состава субстрата порол гранитного ряда ХРУ на диаграммах" а - по коэффициент) гтиноземисгости (щелочности) и содержанию кремнекислоты (Шкодзинский и др. 1992), б - в координатах Sr - Rb/Sr, поля соответствуют расплавам 1 - преимущественно мантийным II - преимущественно норовым, III - смешанным корово-мангийным (Руб и др. 198?) Потожение I и S-типов гранитов по (Whalen et al, 1987а) Уставные обозначения см на рис 10 коллизионных процессов и на большинстве диаграмм соответствуют посторогенному режиму формирования. Однако некоторые отличия фиксируются в составе субстрата для этих пород. Так, трахидациты и трахириолиты имеют существенно коровую
природу, так как практически на всех диаграммах их точки составов однозначно ложатся в поле, отвечающее S-типу гранитов, в то время как составы гранитов на ряде диаграмм занимают промежуточное положение между полями пород I и S типов, однако с большим тяготением к коровому составу субстрата и области развития пород S-типа.
4. Изучение Rb-Sr, Sm-Nd и U-Pb изотопных систем пород дайкового комплекса и гранитов Хангилайского интрузива в сочетании с закономерностями распределения широкого круга химических элементов дают основание полагать, что в формировании редкометальных гранитов задействованы, по крайней мере, три компонента: обогащенное коровое вещество (трахириолиты), деплетированная мантийная составляющая (диабазы, долериты) и флюидная фаза с мантийными характеристиками.
С целью оценки источника вещества, а также степени мантийно-корового взаимодействия изучены Rb-Sr и Sm-Nd изотопные системы магматических образований модельного объекта. Полученные данные (рис. 12) показывают, что в момент времени 140Ма, значения eNd(140) для пород дайкового комплекса варьируют от +1,8 (диабазы) до -6,1 (трахириолиты), в то время как величина eNd( 140) для пород Хангилайского интрузива (Орловский массив - eNd(140) = -1,7 и Хангилайский массив sNd(140) = -2,5) соответствует промежуточным значениям. Столь контрастное
различие величин eNd может свидетельствовать о том, что в момент гранитообразования имело место смешение обогащенного (корового) и деплетированного (мантийного) компонентов, что, по-видимому, является результатом воздействия мантийного диапира на вещество коры. При этом мантийный компонент в наибольшей степени представлен в
"о so юо 150 200 250 диабазах, тогда как опти-
возраст(млн лет)
_ ., „ ... мальным вариантом корового
Рис 12 Эволюционная диаграмма в координатах sNd-возраст Г Г
для пород дайкового комплекса и Хангилайского интрузива (Ханги- источника ЯВЛЯЮТСЯ ТрЗХИ-
лайекий, Орловский, Спокойнинский массивы) Расчет eNd по РИОЛИТЫ. Учитывая ГвОХИ-
(DePaolo, 1981) DM - линия эволюции деплетированной мантии, мИЧвСКОе рОДСТВО ГраНИТОВ
CHUR - первичный хондритовый резервуар ХангилайСКОГО интрузива И
трахириолитов, в том числе сходство в содержании REE и униформность их распределения, есть основание полагать, что трахириолиты могут рассматриваться в качестве реального субстрата плавления для генерации расплавов редкометальных магм. Однако, при этом следует подчеркнуть, что представляется маловероятным f получение гранитного расплава простым смешением обогащенного и
деплетированного источников, и приходится допускать, что мантийный компонент (eNd порядка 8) должен состоять из двух фаз: расплава и флюида. При этом максимальное соотношение флюид-расплав для мантийного компонента наблюдается для образца 0-1199, соответствующего гранитам Орловского массива. Проявление флюидной фазы в породах Орловского массива выражается в аномальном значении
Sm/Nd отношения - 0,2911, приводящем к бессмысленным (отрицательным) значения модельного возраста (TDMj), а также в наличии тетрад-эффекта и спектрах распределения редкоземельных элементов пород, проявляющегося, как известно, в случае воздействия на породу флюидной фазы с высоким содержанием фторидных комплексов (Masuda, Akagi, 1990; Bau, 1996). Заслуживает внимания также следующий факт: одновременность формирования гранитов Хангилайского и Орловского массивов (139,9Ма), а также петро-геохимическая близость этих пород, свидетельствует о едином очаге магмагенерации (Сырицо, 2002), в то время как изотопный состав неодима в них существенно различен - sNd(140) = -2,5 и -1,7 соответственно. Такая ситуация могла сложиться, если допустить, что воздействие флюида с мантийными метками на формирующийся Хангилайский интрузив было неравномерным, при этом наибольшему воздействию подвергся западный Орловский сателлит Такое представление подтверждает геологическая обстановка, а именно приуроченность Орловского массива непосредственно к шовной зоне регионального разлома. Флюидный поток мог быть результатом проявления или производной мантийного диапира, отмечаемого на территории Восточного Забайкалья (Ярмолюк и др , 1995, Ярмолюк, Коваленко, 2003). Проявление такого процесса в районе ХРУ мы можем фиксировать по интенсивно проявленному базитовому магматизму. Наиболее распространенные породы в пределах модельного объекта - группа лампрофиров -характеризуются низкими значениями как sNd(153) = -3,6, так и IR(Sr) = 0,70637±6. На диаграмме в координатах eNd-IR(Sr) точки состава этих пород в большей степени соответствуют линии смешения источников DM и EMI, при этом источник EMI, по мнению многих авторов (Sun, McDonough, 1989; Hofmann, 1997), характеризует плюмовый магматизм.
Заключение.
Изотопно-геохимические данные, полученные на основе изучения всей совокупности интрузивных образований Хангилайского редкометального рудного узла в Восточном Забайкалье, и, прежде всего, пород лайкового комплекса, позволяют предполагать следующую модель развития мезозойского магматизма в его пределах. В момент времени 153-149Ма под действием базитового магматизма (лампрофиры, долериты и, возможно, диабазы), вызванного действием мантийного диапира, происходил интенсивный прогрев коры. В результате в интервале времени 145-139Ма начинается гранитообразование, проявившееся в формировании гипабиссальных интрузий г. Дондогри, con. Барун-Убжигой и на завершающей стадии Хангилайского плутона (139,9Ма). Характерная особенность этого интрузива заключается в том, что его сателлиты формировались за счет разных субстратов. Выплавление западного сателлита - Орловского массива, происходит, очевидно, за счет ранних трахириолитов (235Ма), широко проявленных в ареале этого массива и имеющих существенно коровые изотопные характеристики (eNd(235) = -6,7). Несоответствие величин sNd(T) предполагаемого субстрата и трех массивов Хангилайского интрузива объясняется тем, что на магматической стадии этот интрузив испытал воздействие флюида, имеющего мантийные характеристики и являющегося, очевидно, производной мантийного диапира. Подъем этого флюида, вероятно, контролировался глубинным региональным разломом северо-западного простирания, фиксирующим структурное несогласие тектонически совмещенных сиалических и фемических блоков рифейского возраста, островодужных вулканогенно-осадочных толщ девона -нижнего карбона. При этом максимальное воздействие этого флюида отразилось на западном сателлите Хангилайского интрузива - Орловском массиве, что проявляется в наибольшем смещении изотопного состава неодима (sNd = -1,7) и проявлении
тетрад-эффекта в нормализованных спектрах распределения редкоземельных элементов. Это находит подтверждение в геологическом положении Орловского массива, который приурочен непосредственно к шовной зоне разлома, что обеспечивает максимальное воздействие на него флюида. Восточный сателлит интрузива - Спокойнинский массив - фиксирует минимальное воздействие флюида (eNd(144) = -3,5) и имеет, вероятно, иной субстрат плавления. Не исключено, что именно эти обстоятельства, а именно: различная степень воздействия флюида и составы субстратов, определяют различную металлогеническую специализацию массивов-сателлитов.
Список работ, опубликованных по теме диссертации: 1. Абушкевич ЕА., Абушкевич B.C., Сырицо Л.Ф. Биотиты Соктуйского интрузива в Восточном Забайкалье и их петрогенетическое значение // Матер, межд. симп. «Минералогические музеи в XXI веке» Санкт-Петербург. 26-30 июня 2000. с. 2-3. 2 Абушкевич B.C., Сырицо Л Ф Новый олдондинский гранитоидный комплекс в Восточном Забайкалье и целесообразность его выделения // Труды IV межд. симп «Геологическая и минерагеническая корреляция в сопредельных районах России, Китая и Монголии». Чита. 16-20 окт. 2001. с. 49-50.
3. Абушкевич ЕА., Абушкевич B.C., Сырицо ЛФ. Проблемы формирования полиформапионных гранитоидных интрузивов // Матер межд. конф «Науки о Земле и образование: задачи, проблемы, перспективы». Санкт-Петербург. 2002. с. 13.
4. Баданша ЕВ, Абушкевич B.C. Температура минералообразования Орловского массива Li-F гранитов в Восточном Забайкалье // IV межд симп. «Минералогические музеи». Санкт-Петербург. 2002. с. 158-159.
5 Абушкевич B.C., Сырицо Л.Ф Оценка температуры кристаллизации нового мезозойского гранитоидного комплекса в Восточном Забайкалье на основе метода двуполевошпатового термометра // IV межд. симп. «Минералогические музеи». Санкт-Петербург. 2002. с. 157-158.
6. Syritso LF, Volkova EV, Badanina E.V., Abushkevich V.S., Mihailov V.V High-evolved ultra-potassium trachyrhyodacites in the area of the Orlovka massif Li-F granites of East Transbaikalia and problems of their linkage with rare-metal granites // The Interin IAGOD Conference "Metallogeny of the Pacific Northwest: Tectonics, Magmatism and Metallogeny of Active Continental Margin". Vladivostok. 12-20 Sept. 2004. p. 267-269.
7. Абушкевич B.C. Мафические дайки ареала редкометального Хангилайского рудного узла в Восточном Забайкалье // Матер. XV мол. конф. «Геология и геоэкология Европейской России и сопредельных территорий». Санкт-Петербург. 13-16 окт., 2004. с. 5-7.
8. Абушкевич B.C., Волкова Е.В, Сырицо Л Ф. Дайки лампрофиров Хангилайского редкометального рудного узла в Восточном Забайкалье // Вестник СПбГУ, Сер. 7, 2004, Вып. 4, с. 109-113.
9. Сырицо ЛФ, Волкова Е.В., Баданина ЕВ, Абушкевич B.C. Высокоспециализированные ультракалиевые трахириодациты в ареале Орловского массива Li-F гранитов в Восточном Забайкалье и проблемы их связи с редкометальными гранитами // Петрология, 2005, т.13, №1. с. 133-137.
10. Абушкевич B.C. Rb-Sr и Sm-Nd изотопные системы трахириолитов Хангилайского редкометального рудного узла (Восточное Забайкалье) // Матер, межд. конф. «Ломоносов 2005» Москва. 15-19 апр. 2005. секция геология с.11-12.
11. Абушкевич B.C. Р-Т условия кристаллизации пород лайкового комплекса в пределах Хангилайского редкометального рудного узла (Восточное Забайкалье) // Матер. XXI Всерос. мол. конф. «Строение литосферы и геодинамика» Иркутск. 2005. с. 102-103.
12. Syritso L F, Abushkevich V.S., Levsky L К., Badanina EV On the nature of mantle component in isotope systems of rare-metal granites // Papers of the Conference "General Assembly of the European Geosciences Union" Vienna, apr. 28-30, 2005, p. 358.
13. Абушкевич B.C., Л Ф. Сырицо Вещественный состав и химизм пород лайкового комплекса в пределах редкометального Хангилайского рудного узла в Восточном Забайкалье II Матер, межд. петрограф, совещ. «Петрология в XXI веке». Апатиты. 20-22 июня 2005. Том 1, с. 7-9.
14. Сырицо ЛФ„ Абушкевич B.C., Невский JIK, Баданина Е.В, Пушкарёв ЮД Дайки и покровы высокоспециализированных ультракалиевых трахириодацитов в ареалах массивов Li-F гранитов и их роль в генерации магм редкометальных гранитов // Матер межд. петрограф, совещ. «Петрология в XXI веке». Апатиты. 20-22 июня 2005. Том 2, с. 233-235.
15. LF Syritso, EV. Volkova, EV. Badanina, and V.S. Abushkevich. Specific enriched ultrapotassic trachyrhyodacites in the area of the Orlovka Li-F granites in Eastern Transbaikalia and the problem of their relation to rare-metal granites // Petrology, Vol. 13, №1,2005, p. 95-98.
Подписано в печать 14.11.2005.г. Формат 60x84 1/16.Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,2. Тираж 150 экз. Заказ № 225
Отпечатано в ООО «Издательство "ЛЕМА"»
199004, Россия, Санкт-Петербург, В.О., Средний пр., д.24, тел./факс: 323-67-74 e-mail: izd_lema@mailти
В 2 3 4 3 8
РНБ Русский фонд
2006-4 25862
Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Абушкевич, Виктор Сергеевич
Введение.
Фактический материал и методы исследования.
Глава 1. Геологическая характеристика района исследования.
1.1. Краткий геологический очерк.
1.2. История геологического развития региона.
1.3. Геология центральной части Агинско-Борщевочной структурно-формационной зоны.
Глава 2. Петрографическая характеристика пород лайкового комплекса
Хангилайского рудного узла.
2.1. Керсантиты.
2.2. Спессартиты.
2.3. Диабазы.
2.4. Долериты. ф 2.5. Трахидациты и трахириолиты.
Глава 3. Химический состав породообразующих минералов.
3.1. Слюды.
3.2. Амфиболы.
3.3. Пироксены.
3.4. Полевые шпаты.
3.5. Оценка Р-Т параметров кристаллизации пород дайкового комплекса.
3.5.1. Керсантиты.
3.5.2. Долериты.
3.5.3. Спессартиты и диабазы.
3.5.4. Трахидациты и трахириолиты.
Глава 4. Петрохимические особенности пород дайкового комплекса и плутонических образований Хангилайского рудного узла.
Глава 5. Геохимия пород дайкового комплекса и плутонических образований
Хангилайского рудного узла.
5.1. Совместимые элементы.
5.2. Несовместимые элементы.
5.2.1. Спайдерграммы.
5.2.2. Редкоземельные элементы.
Глава 6. Изотопно-геохимическая модель формирования редкометальных гранитов
Хангилайского рудного узла.
6.1. Изотопная геохронология.
6.1.1. Трахириолиты.
6.1.2. Граниты Хангилайского интрузива.
6.1.3. Долериты.
6.1.4. Керсантиты и спессартиты.
6.2. Реконструкция геодинамических режимов формирования пород дайкового комплекса и плутонических образований.
6.2.1. Базальтоиды.
6.2.2. Лейкократовые породы.
6.3. Условия формирования редкометальных гранитов на основе изучения Rb-^ Sr, Sm-Nd и U-Pb изотопных систем магматитов Хангилайского рудного узла.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геохимия и петрология пород дайкового комплекса Хангилайского редкометального рудного узла в Восточном Забайкалье"
Актуальность исследования. Проблема происхождения рудогенерирующей магмы относится к числу актуальных фундаментальных проблем геологической науки. Для решения этой проблемы исключительно благоприятный материал представляют редкометальные граниты, массивы которых характеризуются дифференцированным строением и промышленной концентрацией редких металлов. В настоящее время магматический генезис редкометальных гранитов не вызывает сомнения. Общепризнано также представление о том, что образование редкометальных гранитов связано с наиболее поздними дифференциатами гранитоидной магмы. Проблему представляет источник магмагенерации, реконструкция условий и механизмов формирования столь специфических по составу магм. Изучение ассоциативных связей редкометальных гранитов с сопряженными интрузивными образованиями и, прежде всего, с дайковым комплексом, наиболее полно отражающим эволюцию расплава, представляет собой важное направление исследований в решении проблемы петрогенезиса редкометальных гранитоидных систем. Природа редкометальных Li-F гранитов по-прежнему остается дискуссионной, несмотря на многочисленные работы по их изучению, в том числе, с привлечением изотопно-геохимического подхода. В настоящее время общепризнан факт присутствия мантийной компоненты в Rb-Sr и Sm-Nd изотопных системах редкометальных гранитов [Пушкарев и др., 1996; Пушкарев и др., 1997; Коваленко и др., 1999; Сырицо, 2002; Костицын и др., 2004]. Это присутствие выражается в относительно низких величинах первичного отношения стронция и, напротив, повышенных, близких к нулевым и даже слабо положительных значениях sNd(T), что не согласуется с общепризнанной их коровой природой. Проблему представляет, каким образом ювенильный компонент попадает в расплав редкометальных гранитов, какую роль при формировании этих пород играет взаимодействие мантийного и корового вещества и как это взаимодействие происходит: при наследовании субстрата и/или при последующем нарушении изотопных систем в процессе воздействия глубинного энергетического источника, ювенильного вещества. Попытка решить эти проблемы предпринята нами на примере изучения магматизма классического Хангилайского редкометального рудного узла в Восточном Забайкалье, в котором особое внимание уделяется породам дайкового комплекса. В силу условий кристаллизации дайки лучшим образом отражают исходный состав расплава, для них характерна дискретность проявления, отражающая этапность развития магматизма и широкие вариации составов.
Основные цели и задачи исследования. Целью настоящего исследования является построение изотопно-геохимической модели формирования редкометальных гранитов на основе изучения всей совокупности интрузивных и субэффузивных образований в пределах Хангилайского редкометального рудного узла и, прежде всего, пород дайкового комплекса, уникального по разнообразию пород и длительности формирования.
Для этого были поставлены следующие задачи:
- изучение петрографии, минералогии и геохимии пород дайкового комплекса и плутонических образований Хангилайского рудного узла;
- оценка условий кристаллизации пород на основе анализа состава породообразующих и акцессорных минералов;
- определение их возраста на основе изучения Rb-Sr изотопной ситемы в породообразующих минералах и U-Pb изотопной системы в цирконах;
- оценка характера ассоциативных связей редкометальных гранитов с породами всей совокупности интрузивных образований модельного рудного узла;
- построение изотопно-геохимической модели происхождения редкометальных магм на основе изучения закономерностей распределения широкого круга индикаторных петрогенных, редких и рассеянных элементов и особенностей первичного изотопного состава Sr и Nd.
Научная новизна. Настоящая работа представляет собой первую попытку решения проблемы происхождения редкометальных гранитов на основе изучения изотопно-геохимической системы всей совокупности пород и, в первую очередь, пород дайкового комплекса в пределах классического редкометального рудного узла: 1 -впервые изучен состав пород дайкового комплекса и оценен возраст их формирования на основе изучения Rb-Sr изотопной ситемы в породообразующих минералах и U-Pb изотопной системы в цирконах; 2 - U-Pb датирование по цирконам, впервые выполненное для пород Хангилайского интрузива, окончательно утвердило возраст и синхронность формирования Хангилайского и Орловского массивов - 139,9±1,7млн.лет; 3 - оценены составы субстрата, соответствующие различным геодинамическим режимам формирования и Р-Т условия кристаллизации как плутонических, так и пород дайкового комплекса в пределах модельного редкометального рудного узла; 4 - на основе совокупности полученных данных (петро-геохимические особенности пород, результаты датирования на основе Rb-Sr и U-Pb изотопных систем, а также исследований Rb-Sr и Sm-Nd изотопных систем) впервые обоснована изотопно-геохимическая модель формирования конкретной интрузивной системы, завершающейся образованием редкометальных гранитов.
Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы на этапе проведения поисково-съемочных работ, при разработке и корректировке легенд магматизма. Выявленные минералого-геохимические особенности состава пород дайкового комплекса, характерные для модельного рудного узла, могут быть использованы при оценке перспективности площадей на редкометальное оруденение, и особенно при поисках невскрытых куполов рудоносных редкометальных гранитов. Результаты исследований используются в курсах лекций по геохимии редких элементов и изотопной геохимии на геологическом факультете СПбГУ.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации представлялись автором на ряде молодежных конференций: памяти К.О. Кратца «Геология и геоэкология Европейской России и сопредельных территорий» (С-Петербург, 2004); XXI Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика», (Иркутск, 2005); «Ломоносов-2005» (Москва, 2005). На Международных конференциях: «Минералогические музеи» (С-Петербург 2002, 2003); "Metallogeny of the Pacific Northwest: Tectonics, Magmatism and Metallogeny of Active Continental Margin" (Владивосток, 2004); "General Assembly of the European Geosciences Union" (Vienna, 2005); Международном петрографическом совещании «Петрология в XXI веке» (Апатиты, 2005).
По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, включающих статьи и тезисы.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (номера проектов: 03-05-65293, 04-0579188, 05-05-64878, 05-05-79114), ФЦП «Интеграция» (№ Е0113/01; № А-0148, 2002-2007г.г.), а также персональной стипендии Правительства РФ №3645.
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору Людмиле Федоровне Сырицо за помощь, своевременную поддержку и внимание. Неоценимую помощь при выполнении работы оказали д.х.н. Л.К. Левский (ИГГД РАН), д.г-м.н. Л.П. Никитина (ИГГД РАН), к.г-м.н. В.М. Саватенков (ИГГД РАН), н.с. Л.В. Абушкевич (ЗабНИИ). Глубокую благодарность автор выражает сотрудникам кафедр: геохимии СПбГУ: к.г-м.н. А.В. Сергееву, к.г-м.н. Г.Н. Гончарову, к.г-м.н. Е.В. Баданиной; общей геологии СПбГУ: д.г-м.н. Г.С. Бискэ; петрографии СПбГУ: д.г-м.н. |Г.М.Саранчиной|, к.г-м.н. В.В. Иваникову; минералогии СПбГУ: к.г-м.н. Н.И. Пономаревой, а также сотрудникам НИИ Земной Коры СПбГУ: д.х.н. Ю.П. Костикову, к.г-м.н. С.С. Потемину, с.н.с. Е.В. Волковой, с.н.с. В.В. Михайлову, О.С. Павловой за плодотворные беседы и консультации по теме работы, своевременную помощь и поддержку. Особую благодарность автор выражает декану геологического факультета СПбГУ И.В. Булдакову, а также JI.K. Невскому и В.М. Саватенкову (ИГГД РАН) за неоценимую помощь в создании лаборатории химической пробоподготовки для изотопных исследований. Автор глубоко признателен к.г-м.н. Б.А. Гайворонскому (ЗабНИИ) за предоставленную геологическую документацию по объекту исследования, н.с. С.А. Абушкевичу, к.г-м.н. Ю.Г. Саитову
ЗабНИИ), В.Н. Павлыку, С.Н. Пехтереву, |Л.П.Старухиной| (ФГГУП «Читагеолсъемка), Б.А. Завьялову, В.Н. Чубакову, В.А. Лаврушину (Орловский ГОК) за помощь в организации и поведении полевых работ 2001, 2002, 2004г.г. Значительное содействие при проведении аналитических исследований оказали к.г-м.н. Е.С. Богомолов (ИГГД РАН), Ю.Л. Крецер (лаборатория микроанализа «КИРСИ» РИАН им. Хлопина), к.г-м.н. С.В. Пресняков (Центр изотопных исследований ВСЕГЕИ), Л.А. Тимохина, И.И. Храмцова (СПбГУ). Автор выражает всем глубокую признательность и благодарность.
Фактический материал и методы исследования.
В основу работы положен материал, полученный автором в ходе проведения экспедиционных полевых работ 2001-2004г.г., выполненных в рамках ФЦП «Интеграция» (№ Е0113/01; № А-0148, 2002-2007г.г.) и грантов РФФИ (номера проектов: 03-05-65293, 04-05-79188, 05-05-64878, 05-05-79114). В исследовании также использованы данные по петрохимии, геохимии и минералогии гранитоидов Хангилайского интрузива, предоставленные научным руководителем Л.Ф. Сырицо, и неопубликованная геологическая документация Б.А. Гайворонского. В процессе исследования автором были самостоятельно изготовлены и изучены 150 шлифов. В работе было использовано 67 петрохимических анализов, из которых 40 анализов выполнены методом мокрой химии в химической лаборатории НИИ Земной коры СПбГУ и 27 методом рентгено-флуоресцентного анализа в химико-аналитической лаборатории института СевМорГео. Определение щелочных и редких щелочных элементов проводилось методом фотометрии пламени (40 анализов), фтора - методом ионоселективных электродов (23 анализа) в лаборатории НИИ Земной коры СПбГУ, часть анализов на фтор (30 проб) выполнена методом количественного спектрального анализа в лаборатории кафедры геохимии СПбГУ. Содержание редких и рассеянных элементов (Ва, Rb, Sr, Cr, Ni, V, Y, Zr, Zn) в 30 пробах определены методом рентгено-флуоресцентного анализа в Геоисследовательском Центре г. Потсдам (Германия). 27 проб на 68 элементов проанализировано методом ICP-MS в лаборатории ОАО «ВА Инструменте». Состав породообразующих минералов изучен на основе 200 микрозондовых определений, выполненных в лаборатории микроанализа и сканирующей электронной микроскопии «КИРСИ» РИАН им. Хлопина на растровом электронном микроскопе CamScan-4. Изучение Rb-Sr и Sm-Nd изотопных систем выполнено в лаборатории геохронологии и изотопной геохимии ИГГД РАН. Предварительно из представительных проб исследуемых пород были выделены мономинеральные фракции породообразующих минералов. Разложение образцов (породообразующих минералов и образцов породы в целом) в присутствии Rb-Sr и Sm-Nd трассера проводилось смесью концентрированных кислот HF и HNO3 в пропорции 5:1 при температуре 115°С в течение 48 часов в плотно закрытых тефлоновых бюксах. Химическое разделение Rb, Sr и РЗЭ проводилось на стандартных катионно-обменных колонках (Bio-Rad AG 50 Wx8-200~400 mesh) объемом 2 мл с последующей очисткой стронция на этих же колонках [Amelin, Ritsk, Neymark, 1997b]. Sm и Nd из фракции РЗЭ выделялись по методике, описанной в работе [Richard, P., Shimizu, N., & Allegre, С., J., 1976]. Изотопный анализ выполнен на многоколлекторном твердофазном масс-спектрометре Finnigan МАТ-261. Воспроизводимость определения концентраций Rb, Sr, Sm и Nd, вычисленная на основании многократных анализов стандарта BCR-1, соответствует ±0,5%. Величина холостого опыта составляла: 0,05 нг для Rb, 0,2 нг для Sr, 0,3 нг для Sm и Nd 0,8 нг. Результаты анализа стандартного образца BCR-1 (6 измерений): [Sr]=336,7 мкг/г,. [Rb]=47,46 мкг/г, [Sm]=6,47 мкг/г, [Nd]=28,13 мкг/г, 87Rb/86Sr=0,4062, 87Sr/86Sr=0,70503 6±22, 147Sm/I44Nd=0,1380, 143Nd/144Nd=0,512642±14. Воспроизводимость изотопных анализов контролировалась определением состава стандартов La Jolla и SRM-987. Изотопный состав Sr нормализован по величине 88Sr/86Sr=8,37521, а состав Nd - по величине 148Nd/144Nd=0,24157. Кроме того, изотопный состав Nd приведен к табличному значению стандарта La Jolla (I43Nd/I44Nd=0,511860). Всего было выполнено 18 определений Rb-Sr изотопной системы в валовых пробах и породообразующих минералах и 8 определений Sm-Nd изотопной системы в валовых пробах. Значения sNd(T) рассчитывалось по [DePaolo, 1981], значения модельного возраста Том по модели [Goldstein, Jacobsen, 1988]. Химическая пробоподготовка части проб для проведения изотопных исследований была выполнена в специально созданной автором химической лаборатории на базе лаборатории генетической минералогии и геохимии редких элементов НИИ Земной коры СПбГУ. Величина холостого опыта составляла: 0,05 нг для Rb, 0,2 нг для Sr. Результаты анализа стандартного образца BCR-1 (2 измерения): [Sr]=336,7 мкг/г, [Rb]=47,46 87Rb/86Sr=0,4062, 87Sr/86Sr=0,705036±22. Изотопный состав цирконов (20 точек) для пород Хангилайского интрузива (11 точек) и трахириолитов (9 точек) выполнен в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ на прецизионном вторично-ионном микрозонде высокого разрешения с масс-спектрометрическим окончанием SHRIMP-II для локального микроанализа. Для исследования были отобраны наиболее представительные зерна цирконов, и проведена их катодолюминесценция с целью изучения зональности минерала и оценки наличия наследованных ядерных частей. Измерение изотопного состава урана в отобранных зернах цирконов осуществлялось по стандартной методике с использованием 10 эталонных замеров для каждой пробы. Обработка полученных значений, а также построение графиков с конкордией для исследуемых объектов осуществлялось в ЦИИ ВСЕГЕИ в программе SQUID-II.
Основные защищаемые положения:
1. В составе дайкового комплекса модельного Хангилайского редкометального рудного узла в Восточном Забайкалье по минеральному и петро-геохимическому составу установлены четыре главные группы даек, включающие в себя следующие разновидности пород: высокоспециализированные ультракалиевые трахидациты и трахириолиты; группу лампрофиров, включающую в себя керсантиты и спессартиты; диабазы; долериты.
2. На основе изучения Rb-Sr и U-Pb изотопных систем установлен возраст формирования выделенных групп пород дайкового комплекса и массивов Хангилайского интрузива. Наиболее древними породами являются трахириолиты -235,2±2,4млн.лет; для лампрофиров (керсантиты, спессартиты) возраст составляет 153,3±3,8млн.лет; долериты сформировались в интервале 149,1±3,4млн.лет. U-Pb датирование по цирконам окончательно утвердило возраст и синхронность формирования Хангилайского и Орловского массивов - 139,9 ± 1,9млн.лет, в то время как Спокойнинский массив по данным Rb-Sr датирования сформировался раньше -144,5 ± 2,1 млн.лет.
3. Соответствие пород дайкового комплекса и плутонических образований Хангилайского рудного узла различным геодинамическим режимам формирования отражает состав и природу протолита, демонстрируя тем самым геохимическую память о предшествующих этапах развития региона. Это подтверждается особенностями химизма пород и минералов и физико-химическими условиями их формирования.
4. Изучение Rb-Sr, Sm-Nd и U-Pb изотопных систем пород дайкового комплекса и гранитов Хангилайского интрузива в сочетании с закономерностями рарпределения широкого круга химических элементов дает основание полагать, что в формировании редкометальных гранитов взаимодействуют, по крайней мере, три компонента: обогащенное коровое вещество (трахириолиты), деплетированная мантийная составляющая (диабазы, долериты) и флюидная фаза с мантийными характеристиками.
Заключение Диссертация по теме "Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых", Абушкевич, Виктор Сергеевич
Заключение.
Изотопно-геохимические данные, полученные на основе изучения всей совокупности интрузивных образований Хангилайского редкометального рудного узла в Восточном Забайкалье, и, прежде всего, пород дайкового комплекса, позволяют предполагать следующую модель развития мезозойского магматизма в его пределах. В момент времени 153-149Ма под действием базитового магматизма (лампрофиры, долериты и, возможно, диабазы), вызванного действием мантийного диапира, происходил интенсивный прогрев коры. В результате в интервале времени 145-139Ма начинается гранитообразование, проявившееся в формировании гипабиссальных интрузий г. Дондогри, соп. Барун-Убжигой и на завершающей стадии Хангилайского плутона (139,9Ма). Характерная особенность этого интрузива заключается в том, что его сателлиты формировались за счет разных субстратов. Выплавление западного сателлита -Орловского массива, происходит, очевидно, за счет ранних трахириолитов (235Ма), широко проявленных в ареале этого массива и имеющих существенно коровые изотопные характеристики (sNd(235) = -6,7). Несоответствие величин eNd(T) предполагаемого субстрата и трех массивов Хангилайского интрузива объясняется тем, что на магматической стадии этот интрузив испытал воздействие флюида, имеющего мантийные характеристики и являющегося, очевидно, производной мантийного диапира. Подъем этого флюида, вероятно, контролировался глубинным региональным разломом северозападного простирания, фиксирующим структурное несогласие тектонически совмещенных сиалических и фемических блоков рифейского возраста, островодужных вулканогенно-осадочных толщ девона - нижнего карбона. При этом максимальное воздействие этого флюида отразилось на западном сателлите Хангилайского интрузива — Орловском массиве, что проявляется в наибольшем смещении изотопного состава неодима (eNd = -1,7) и присутствии тетрад-эффекта в нормализованных спектрах распределения редкоземельных элементов. Это находит подтверждение в геологическом положении Орловского массива, который приурочен непосредственно к шовной зоне разлома, что обеспечивает максимальное воздействие на него флюида. Восточный сателлит интрузива - Спокойнинский массив - фиксирует минимальное воздействие флюида (sNd(144) = -3,5) и имеет, вероятно, иной субстрат плавления. Не исключено, что именно эти обстоятельства, а именно различная степень воздействия флюида и составы субстратов, определяют различную металлогеническую специализацию массивов-сателлитов.
В результате проведенных петро-геохнмическнх n изотопных исследований пород дайкового комплекса и плутонических образований Хангилайского редкометального рудного узла, можно сформулировать основные положения данной работы:
5. В составе дайкового комплекса модельного Хангилайского редкометального рудного узла в Восточном Забайкалье по минеральному и петро-геохимическому составу установлены четыре главные группы даек, включающие в себя следующие разновидности пород: высокоспециализированные ультракалиевые трахидациты и трахириолиты; группу лампрофиров, включающую в себя керсантиты и спессартиты; диабазы; долериты.
6. На основе изучения Rb-Sr и U-Pb изотопных систем установлен возраст формирования выделенных групп пород дайкового комплекса и массивов Хангилайского интрузива. Наиболее древними породами являются трахириолиты -235,2±2,4млн.лет; для лампрофиров (керсантиты, спессартиты) возраст составляет 153,3±3,8млн.лет; долериты сформировались в интервале 149,1±3,4млн.лет. U-Pb датирование по цирконам окончательно утвердило возраст и синхронность формирования Хангилайского и Орловского массивов - 139,9 ± 1,9млн.лет, в то время как Спокойнинский массив по данным Rb-Sr датирования сформировался раньше — 144,5 ±2,1 млн.лет.
7. Соответствие пород дайкового комплекса и плутонических образований Хангилайского рудного узла различным геодинамическим режимам формирования отражает состав и природу протолита, демонстрируя тем самым геохимическую память о предшествующих этапах развития региона. Это подтверждается особенностями химизма пород и минералов и физико-химическими условиями их формирования.
8. Изучение Rb-Sr, Sm-Nd и U-Pb изотопных систем пород дайкового комплекса и гранитов Хангилайского интрузива в сочетании с закономерностями распределения широкого круга химических элементов дает основание полагать, что в формировании редкометальных гранитов взаимодействуют, по крайней мере, три компонента: обогащенное коровое вещество (трахириолиты), деплетированная мантийная составляющая (диабазы, долериты) и флюидная фаза с мантийными характеристиками.
Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Абушкевич, Виктор Сергеевич, Санкт-Петербург
1. Антипин B.C., Савина Е.А., Митичкин М.А., Переляев В.И. Редкометальные литий-фтористые граниты, онгониты и топазиты южного Прибайкалья // Петрология, Том 7, №2, 1999, с. 141-155.
2. Амантов В.А. Стратиграфия и история развития Агинской зоны Забайкалья. Тр. ВСЕГЕИ, нов. серия, т.81, Л., 1963, с. 143.
3. Амантов В.А. Тектоника и формации Забайкалья и Северной Монголии. Л., 1975, с. 194.
4. Амантов В.А., Зорин О.Н. Стратиграфия палеозойских образований Агинской зоны Забайкалья. Из кн.: Совещание по разработке стратиграфических схем Забайкалья. Тезисы Докл., Л., 1961, с. 12-17.
5. Арискин А. А., Бармина Г.С. Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтоидных магм // М.: Наука, 2000. 350с.
6. Борнеман-Старынкевич И.Д. Руководство по расчету формул минералов // М. Наука, 1964, 224 с.
7. Геологическое строение Читинской области. Объяснительная записка к геологической карте маштаба 1:500 000. Чита, 1997, 239с.
8. Годовиков А.А. Минералогия // М. Недра, 1983, 648 с.
9. Гонввчук В.Г. Оловоносные системы Дальнего Востока: магматизм и рудогенез. Владивосток. Дальнаука, 2002. 295 с.
10. Гребенников A.M. Спокойнинское вольфрамовое месторождение // Месторождения Забайкалья. Книга I, 1995, с. 106-116.
11. Гребенников А.М. Орловское танталовое месторождение // Месторождения Забайкалья. Книга II, 1995, с. 96-107.
12. Гусев Г.С., Песков А.И. Геохимия и условия образования офиолитов Восточного Забайкалья // Геохимия, №8, 1996, с. 723-738.
13. Гусев Г.С., Хаин В.Е. О соотношениях Байкало-Витимского, Алдано-Станового и Монголо-Охотского террейнов (юг средней Сибири) // Геотектоника, №5, 1995, с. 68-82.
14. Ефимов А.Н., Тетяева Т.М. Расчленение и корреляция метаморфических комплексов докембрия и нижнего палеозоя Забайкалья. Методическое пособие по геологической съемке масштаба 1:50 ООО. Вып. 10, JL, Недра, 1982, с.
15. Ефремова С.В., Стафеев КГ. Петрохимические методы исследования горных пород. Справочное пособие // М. Недра, 1985, 512 с.
16. Зорин Ю.А., Беличенко В.Г., Турутанов В.М., и др. Террейны Восточной Монголии и Восточного Забайкалья и развитие Монголо-Охотского складчатого пояса. Геология и геофизика, 1998, Т.39, №1, с. 11-25.
17. Иванов B.C. О влиянии температуры и химической активности калия на состав биотита в гранитоидах (на примере Западно- и Восточно-Чультинского интрузивов Центральной Чукотки) // Изв. АН СССР, Сер. геологич., №7, 1970, с. 13-24.
18. Изох Э.П. Габбро-гранитные плутонические серии как индикаторы глубинных процессов // Кора и верхняя мантия Земли. Вып.2. М., 1975. с.35-57.
19. Коваленко В.И., Костицын Ю.А., Ярмолюк В.В, Будникова С.В., Ковач В.П., Котов А.Б., Сальникова Е.Б., Антипин B.C. Источники магм и изотопная (Sr, Nd) эволюция редкометальных Li-F гранитоидов // Петрология. 1999. Т.7, №4, с. 401429.
20. Коваленко В.И., Ярмолюк В.В., Ковач В.П., Котов А.Б., Козаков И.К, Сальникова
21. Е.Б. Источники фанерозойских гранитоидов Центральной Азии: Sm-Nd изотопные данные//Геохимия, №8, 1996, с. 1-14.
22. Коваленко В.И., Ярмолюк В.В., Козаков И.К, Ковач В.П., Котов А.Б., Сальникова Е.Б. Sm-Nd-изотопные провинции земной коры Центральной Азии // Докл. АН, Том 348, №2, 1996, с. 220-222.
23. Коваленко Д.В., Ярмолюк В.В., Соловьев А.В. Параметры пространственной миграции центров вулканизма Южно-Хангинской горячей точки мантии по палеомагнитным данным // Геотектоника, №3, 1997в, с. 66-74.
24. Коржинский Д.С. Физико-химические основы петрогенезиса минералов // М. АН СССР, 1957.
25. Коржинский Д.С. Кислотно-основные взаимодействия в расплавах // В кн.: Исследование природного и технического минералообразования / М. 1966, с.5-9.
26. Костицын Ю.А., Зарайский Ю.П., Аксюк A.M. и dp. Rb-Sr изотопные свидетельства генетической общности биотитовых и Li-F гранитов на примере месторождений Спокойнинское, Орловское и Этыкинское (Восточное Забайкалье) // Геохимия. №9, 2004, с. 940-948.г
27. Лодочников В.Н. Главнейшие породообразующие минералы // М. Изд. литер, по геол. и охр. недр. 4-е издание, 1955, 248 с.
28. Маракушев А.А., Тарарин И.А. О минералогических критериях щелочности гранитов // Изв. АН СССР, Сер. геологич., №3, 1965, с. 20-37.
29. Нвгрвй Е.В. Петрология верхнепалеозойских гранитоидов Центрального Казахстана //М. 1983, 168 с.
30. Негрей Е.В., Журавлев A3., Коваленко В.И., Ярмолюк В.В., Шатагин КН.
31. Изотопные (Rb-Sr, dl80) исследование купола танталоносных литий-фтористых гранитов // Докл. РАН. Т. 342, №4, 1995, с. 522-525.
32. Окунева Т.М. Схема расчленения верхнетриасовых отложений Восточного Забайкалья. Тезисы докл. на межведомственном совещании по разработке стратиграфических схем Забайкалья, созываемого в Чите 19 мая 1961г. JL, 1961, с.
33. Окунева Т.М. Морской триас Забайкалья. Советская геология, 1983, N7, с.
34. Окунева Т.М. Триасовые отложения южных районов Востока России. В сб.: Стратиграфия. Геологическая корреляция. СПб., ВСЕГЕИ, 1993, т.З, N1, с.
35. Окунева Т.М., Кондитеров В.Н. Стратиграфия морских верхнетриасовых отложений Восточного Забайкалья. Материалы по геологии и полезным ископаемым Востока СССР. Л., ВСЕГЕИ, 1964, с.
36. Парфенов JI.M., Попеко В.А. Докембрийская тектоника Урало-Монгольского пояса и проблемы палеоокеанов. В кн.: Тектоника Сибири. Т.7, М., Наука, 1976, с. 154-167
37. Перчук JI.JI. Магматизм, метаморфизм и геодинамика // М. Наука, 1993. 254 с.
38. Петрографический кодекс. Магматические и метаморфические образования // СПб. Изд. ВСЕГЕИ. Отв. редактор Михайлов Н.П., 1995, 126 с.
39. Половинкина Ю.И. Структуры и текстуры изверженных и метаморфических пород. Изверженные породы. // М. Недра, Том 1, 1966, 424 с.
40. Промыслова М. Ю. Новая концепция геодинамической природы девонской рудоносной базальт-риолитовой формации Рудного Алтая // Докл. РАН. Том 399, №5, 2004, с. 655-657.
41. Пушкарёв Ю.Д., Сырицо Л.Ф., Беляцкий Б.В. Начальные изотопные составы Sr, Pb, Nd в Li-F гранитах Забайкалья как свидетельство присутствия в них мантийного компонента // XVсимпозиум по геохимии изотопов: Тез. Докл. М.: 1997, с.232-233.
42. Пушкарёв Ю.Д., Сырицо Л.Ф., Шергина Ю.П. и др. Мантийный компонент в Sm-Nd системе редкометальных гранитов Забайкалья // Закономерности эволюции Земной коры: Тез. Докл. СПбГУ: Изд. СПбГУ, 1996, с. 146.
43. Решения IV межведомственного регионального стратиграфического совещания по докембрию и фанерозою юга Дальнего Востока и Восточного Забайкалья. Объяснительная записка к стратиграфическим схемам. Хабаровск, ХГГУП, 1994, 124с.
44. Руб М.Г., Гладков Н.Г., Павлов В.А., Руб А.К., Тронева Н.В. Щелочные элементы и стронций в рудоносных (Sn, W, Та) дифференцированных магматических ассоциациях//Докл. АН СССР. 1983. Т. 268, №6. с. 1463-1466.
45. Саранчина Г.М. Породообразующие минералы // СПб. Изд. СПбГУ, 1998, 153 с.
46. Сырицо Л.Ф. Мезозойские гранитоиды Восточного Забайкалья и проблемы редкометального рудообразования//Изд. СПбГУ, 2002, 357с.
47. Сырицо Л.Ф., Табуне Э.В., Волкова Е.В., Баданина Е.В., Высоцкий Ю.А. Геохимическая модель формирования Li-F гранитов Орловского массива, Восточное Забайкалье // Петрология. Том 9, №3, 2001, с. 313-336.
48. Трошин Ю.П., Гребенников В.И., Бойко С.М. Геохимия и петрология редкометальных плюмазитовых гранитов // Новосибирск. Наука, 1986, 276 с.
49. Урусов B.C., Таусон В.Л., Акимов В.В. Геохимия твердого тела // М. ГЕОС. 1997, 438 с.
50. Федотов Ж.А., Амелин Ю.В. Постсвекофеннские дайки долеритов Кольского региона: двойственная природа кратонного магматизма // Вестн. МГТУ, Т.1, №3, 1998, с.33-41.
51. Фор Г. Основы изотопной геологии // Пер с англ. И.М. Горохова, Ю.А. Шуколюкова /М. Мир, 1989, 590 с.
52. Шейнман Ю.М. Геологические исследования в окрестностях ст. Оловянная в Восточном Забайкалье. Изв. ГК, т.46, вып. 10, Л., 1928, с.
53. Шкодзинский B.C., Недосекин B.C., Сурнин А.А. Петрология позднемезозойских магматических пород Восточной Якутии. Новосибирск: Наука, 1992. 238 с.
54. Шульц С.С. мл. Эргашев Ш.Э., Гвоздев В.А. Геодинамические реконствукции. Методическое руководство // Л. Недра, 1991, 144 с.
55. Ярмолюк В.В., Коваленко В.И., Иванова В.Г. Внутриплитная позднемезозойская-кайнозойская вулканическая провинция Центральной-Восточной Азии проекция горячего поля мантии // Геотектоника, №5, 1995, с. 41-67.
56. Ярмолюк В.В., Самойлов B.C., Иванов В.Г., Воронцов А.А., Журавлев Д.З. Состав и источники базальтов позднепалеозойской рифтовой системы Центральной Азии (на основе геохимических и изотопных данных) // Геохимия, №10, 1999, с. 1027-1042.
57. Abbott D.H. Plumes and hotspots as sources of greenstone belts // Lithos. V.37, №2-3, 1996. p.113-127.
58. Abbot D.H., Burgess L., Smith L.J. Anempirical thermal history of the Earths upper mantle // J. Geophys. Res. Vol. 99, 1994, p. 835-850.
59. Batchelor R.A., Bowden P. Petrogenetic interpretation of granitoid rock series using multicationic parameters // Chem. Geol., Vol. 48, 1985, p. 43-55.
60. Bau M. Controls on the fractionation of isovalent trance elements in magmatic and aqueous systems: evidence from Y/Ho, Zr/Hf, fhd lanthanide tetrad effect // Contrib. Miner. Petrol. Vol 123, 1996, p. 323-333.
61. Chappel B.W., White A.J.R. Two contrasting types of granites // Pacific Geology, Vol. 8, №2, 1974, p. 173-174.
62. Christiansen E.H., Burt D.M., Sheridan M.F., and Wilson R.T. The pedogenesis of topaz rhyolites from the Western United States // Contrib. Mineral. Petrol. Vol. 83, 1983, p. 16-30.
63. Condie K.C., Banagar W.R. Rare-Earth element distributions in volcanic rocks from Archean Greenstone Belts // Contr. to Miner. Petrol. 1974. V.45. p. 237-246.
64. Cox K.G., Bell J.D., Pankhurst R.J. The Interpretation of Igneous Rocks // George Allen and Unwin, London, 1979.
65. DePaolo, D., J., Neodymium isotopes in the Colorado Front Range and crust-mantle evolution in the Proterozoic. Nature, Vol. 291, 1981, p. 193-196.
66. Dorendorf F., Wiechert U. and Worner G. Hydrated sub-arc mantle: a sourse for the Kluchevskoy volcano, Kamchatka/Russia // Earth and Planet. Sci. Lett. Vol 175, 2000, p. 69-86.
67. Ehy G.N. The A-type granitoids: A review of their occurrence and chemical characteristics and speculations on their petrogenesis // Lithos. Vol. 26, 1990, p. 115-134.
68. Eby G.N. Chemical subdivision of the A-type granitoids: petrogenetic and tectonic implication // Geology, Vol. 20, 1992, p. 641-644.
69. Faure G. Principles of isotope geology // J. Wiley&Sons, Inc., S.E., 1986, 590 p.
70. Foster M.D. Interpretation of the composition of trioctahedral micas // U.S. Geol. Surv. Prof. Paper, №>354-B, 1960.
71. Goldstein S.J., Jacobsen S.B. Nd and Sr isotopic systematics of river water suspended material: implications for crustal evolution. Earth and Planetary Science. Letters 87, 1988, p. 249-265.
72. Haskin L.A. Petrogenetic modeling use of rare earth elements // Ed. Henderson P. Rare Earth Element Geochemistry. Elsevier, 1984, p. 115-152.
73. Hattori K., Hart S. R., Shimizu N. Melt and source mantle compositions in the Late Archaean: A study of strontium and neodymium isotope and trace elements in
74. Щ clinopyroxenes from shoshonitic alkaline rocke // Geochim. Cosmochim. Acta. Vol 60, №22, 1996, p. 4551-4562.
75. Hirose K., Kushiro I. Partial melting of dry peridotites at high pressure: determination of compositions of melts segregated from peridotite using aggregates of diamond // Earth Planet. Sci. Lett. Vol. 114, 1993, p. 477-489
76. Hofmann A.W. Mantle geochemistry: the message from oceanic volcanism // Nature. V. 385, №76, 1997, p. 219-229.
77. Irvine T.N., Baragar W.R.A. A guide to the chemical classification of the common volcanic rocks // Canad. J. Earth Sci. Vol. 8, 1971, p. 523-548.
-
Абушкевич, Виктор Сергеевич
-
кандидата геолого-минералогических наук
-
Санкт-Петербург, 2005
-
ВАК 25.00.09
- Зональность редкометальных щелочно-гранитоидных комплексов Катугино-Аянской зоны
- Дифференциация Ta и Nb в процессе гранитоидного магматизма
- Радиогеохимическая типизация рудно-магматических образований Алтае-Саянской складчатой области
- Геология, особенности вещественного состава, генезис и перспективы золотого оруденения в Утинском узле
- Применение изотопии свинца в проблеме генезиса рудных месторождений (на примере оруденения Сибири и Приморья)
