WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Эволюция палеопротерозойских высокоуглеродистых пород онежской структуры по изотопным данным

На правах рукописи

Гольцин Николай Александрович

Эволюция палеопротерозойских высокоуглеродистых пород Онежской структуры по изотопным данным

Специальность 25.00.09. – Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых.

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2011

Работа выполнена в Центре изотопных исследований ФГУП ВСЕГЕИ

Научныe руководители: доктор геолого-минералогических наук

Э.М.Прасолов (ФГУП«ВСЕГЕИ»)

кандидат геолого-минералогических наук

К.И. Лохов (СПБГУ)

Официальные оппоненты: доктор геолого – минералогических наук Э.А Ланда. (ФГУП «ВСЕГЕИ»)

Кандидат геолого-минералогических наук, А.А.Савичев СПГГУ

Ведущая организация: Институт геологии и геохронологии докембрия РАН.

Защита диссертации состоится 27 декабря 2011 года в 15.00 на заседании диссертационного совета номер Д 216.001.01 при Всероссийском научно-исследовательском геологическом институте имени А.П. Карпинского по адресу: Санкт-Петербург В.О. Средний пр. 74.

С диссертацией можно ознакомиться во Всероссийской геологической библиотеке

Автореферат разослан «21» ноября 2011 г.

Отзывы и замечания на автореферат заверенные печатью, (в двух экземплярах) просим направлять по адресу: 199106, Санкт-Петербург, Средний проспект, дом 74 Всероссийский научно-исследовательский геологический институт имени А.П. Карпинского на имя ученого секретаря диссертационного совета Д 216.001.01 Р.Л.Бродской и на e-mail Rimma_Brodskaya@vsegei.ru.

Учёный секретарь

диссертационного совета

доктор геол.-мин. наук

Р.Л. Бродская

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования.

Изотопно-геохимические исследования актуальны и необходимы в Онежской структуре Балтийского щита. В разрезе нижнепротерозойского – Карельского комплекса этой структуры широко распространены шунгиты – уникальные природные восстановленные соединения углерода (ВСУ). Происхождение шунгитов рассматривается и обсуждается с альтернативных точек зрения уже не одно десятилетие, но до настоящего времени остается невыясненным. Данная работа направлена на достижение положительных результатов в указанных направлениях и, прежде всего, на выявление и датирование этапов преобразования пород.

Цель диссертации. Выявление возможных причин и условий преобразования высокоуглеродистых пород по данным об изотопах легких элементов (С, O, N, S) на основе датирования вещества (U-Pb, Sm-Nd, Lu-Hf) шунгитсодержащих пород разного типа: поствулканических гидротермальных, метаморфических.

Задачи исследования:

  1. Изучение особенностей геохимии стабильных изотопов углерода, кислорода, серы и азота в метаосадках из палеопротерозойского разреза Онежской структуры с целью определения условий осадконакопления, а также выявления пород с разной степенью переработки.
  2. Изучение уран-свинцовой (U-Pb) системы в углеродистой породе в целом - для оценки степени воздействия вторичных процессов.
  3. U-Pb датирование цирконов из метаосадков и метавулканитов людиковия.
  4. Определение морфологических, геохимических (спектры распределения РЗЭ) и изотопно-геохимических (Hf и Nd) характеристик цирконов, маркирующих различные геохронологические рубежи.
  5. Выявление этапов образования и преобразования пород и связи отдельных этапов с эндогенными процессами на Балтийском щите.

Фактический материал и методы исследований. Каменный материал был отобран из керна скважин при полевых работах в ходе учебно-производственной практики в СПбГУ летом 2001, 2004 и 2005 гг. под руководством Ю.С. Полеховского.

В ходе исследования был проанализирован изотопный состав ВСУ в 20 образцах, изотопный состав серы в 18 образцах сульфидов, изотопный состав углерода и кислорода в 10 образцах карбонатных породах изотопный состав азота в 2 образцах шунгитовых пород. Также были изучены цирконы из 8 проб (2 метаосадочных и 6 метавулканических пород).

Петрографические характеристики пород и структурно-морфологические особенности минералов исследовались оптическими методами в шлифах. Выделение цирконов проводилось в лабораториях кафедры ГМПИ СПБГУ и ЦИИ ФГУП ВСЕГЕИ с применением тяжелых жидкостей и электромагнитной сепарации.

Весь комплекс изотопных и локальных геохимических исследований был осуществлен в Центре изотопных исследований ФГУП Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П.Карпинского. Автор участвовал в получении изотопных и геохимических данных при помощи системы лазерной абляции с использованием масс-спектрометров с индуктивно-связанной плазмой (LA-ICPMS), а также участвовал в подготовке препаратов для измерения и в обработке результатов. Изучение стабильных изотопов было осуществлено на масс-спектрометрическом комплексе (IRMS) - ThermoFinnigan Delta plus XL с элементным анализатором CE/NA-1102 и системой разложения карбонатов (GasBench) ортофосфорной кислотой.



Датирование цирконов производилось при помощи прецизионного вторично-ионного изотопного масс-спектрометра высокого разрешения SIMS SHRIMP-II. Измерения проводились по методике, описанной в работе (Williams, 1998). Локальный элементный анализ в цирконах также осуществлялся на SHRIMP-II по методике, описанной в (Hoskin and Ireland, 2000).

Изучение U-Pb и Sm-Nd изотопных систем в породах осуществлялось по стандартной методике химической пробоподготовки с изотопным разбавлением и с проведением измерений на TIMS ThermoFinnigan Tritone.

Определение изотопного состава гафния в цирконах было выполнено при помощи системы лазерной абляции (LA-MCICPMS) с ультрафиолетовым лазером (New Wave DUV-193) и масс-спектрометра с ионизацией в индуктивно-связанной плазме (ThermoFinnigan Neptune MCICP-MS), следуя аналитическим процедурам (Лохов К.И. и др. 2009).

Научная новизна и практическая значимость работы.

Диссертация является первым комплексным исследованием, посвященным выявлению этапов преобразования высокоуглеродистых пород Онежской структуры.

В данной работе впервые были получены следующие результаты:

1. Осуществлено изучение U-Pb системы в цирконах из вулканогенно-осадочных пород заонежской свиты.

2. Изучены спектры распределения редкоземельных элементов в цирконах различных морфологических типов и различных возрастных групп.

3. Исследованы изотопные системы U-Pb и Lu-Hf в цирконах, Sm-Nd, U-Pb в породах для выявления различных генетических типов цирконов.

Впервые выделены этапы образования и преобразования высокоуглеродистых пород, установлены неоднократные этапы активизации в период времени от палеопротерозоя до мезозоя.

Для решения поставленных геологических задач в данном регионе необходимо именно комплексное изотопное изучение пород и минералов. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшего изучения метаморфических преобразований, процессов протерозойской и фанерозойской активизаций на Балтийском щите, а также для выяснения процессов концентрирования металлов в углеродсодержащих породах.

Защищаемые положения

1. Широкие вариации значений 13С и 15N в шунгитах, 13С и 18О в карбонатах и 34S в сульфидах являются следствием метаморфо-метасоматического преобразования высокоуглеродистых пород людиковийской толщи.

2. Выявлена последовательность геологических событий в Онежской структуре. В метаосадочных и метавулканических породах заонежской свиты людиковия (2070-1975 млн. лет) присутствуют генерации цирконов нескольких временных этапов (млн. лет): 2748±15 (детриты), 1987±28 (предположительно, людиковийский вулканизм), 1746±15 (свекофеннская орогения и метаморфизм), 1573±43 (формирование гранитов рапакиви). Выявлены цирконы со значением конкордантного U-Pb возраста в интервале от 1100 до 200 млн. лет, отвечающие процессам, пока не выявленным в виде эндогенной активности в пределах Онежской структуры.





3. Для цирконов свекофеннского возраста характерен исключительно «магматический» тип распределения РЗЭ. В остальных возрастных группах цирконов присутствуют два типа распределения редкоземельных элементов: «магматический» и «гидротермальный».

4. По данным об изотопном составе неодима и гафния цирконы с возрастом более 2 млрд. лет являются захваченными, а цирконы с возрастом менее 1740 млн.лет имеют метаморфогенный генезис. Цирконы с фанерозойскими возрастами характеризуются избыточным радиогенным гафнием.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения и приложения общим объемом 127 страниц печатного текста. Работа включает 88 рисунков и фотографий, а также 17 таблиц. Список литературы состоит из 46 наименований публикаций отечественных и зарубежных авторов.

Апробация работы. Результаты исследования по теме диссертации были доложены на XVII Симпозиуме по геохимии изотопов (Москва, 2004), II Российском совещании по органической минералогии (Петрозаводск, 2005), III Российской конференции по изотопной геохронологии (Москва, 2006), 4th International SHRIMP Workshop (Санкт-Петербург, 2008), на конференции “Связь поверхностных структур земной коры с глубинными” (Петрозаводск, 2008), на I Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А.П. Карпинского (Санкт-Петербург, 2009).

Благодарности. Автор глубоко признателен к.г.-м.н Ю.С. Полеховскому, предоставившему материал для исследования; благодарит и высоко ценит помощь и консультации научных руководителей проф. СПбГУ д.г-м.н. Э. М. Прасолова и к.г.-м.н. К. И. Лохова.

Особую благодарность автор выражает сотрудникам Центра изотопных иcследований ВСЕГЕИ к.г.-м.н. С. А. Сергееву, к.ф.-м.н. Н. В. Родионову, с.н.с. С.Л. Преснякову, к.ф.-м.н. И. Н. Капитонову, к. х. н. Э.Б.Прилепскому, инж. Т. Назаровой, к.г.-м.н А.К. Салтыковой, н.с. А. В. Антонову, к. х. н. Д. И. Матукову, к. х. н. А.Ф. Лобикову за предоставленную возможность и помощь в проведении аналитических работ по определению возрастных характеристик цирконов, содержания в них РЗЭ и изотопов Hf, с.н.с. Е. Н. Лепёхиной, к. г.-м. н. Е. В. Толмачевой, к. г.-м. н. А. Н. Ларионову за консультации при обсуждении полученных результатов, к. г.-м. н. Н. Г. Бережной, к. г.-м. н. Е. С. Богомолову, к. г.-м. н П. Б. Лебедеву, инж. Ю.А. Быкову, с.н.с. Р. М. Рахманкулову, к. г.-м. н. Л. Е. Мордбергу и сотрудникам кафедры ГМПИ СПбГУ И.П. Тарасовой, А.П.Бороздину и Ю.С. Шелухиной за помощь в оформлении работы и всестороннюю поддержку на всех ее этапах.

Отдельную благодарность автор выражает к.г.-м.н. Л.И. Лукьяновой за помощь на всех этапах написания и оформления работы.

Обоснование защищаемых положений

1. Широкие вариации значений 13С и 15N в шунгитах, 13С и 18О в карбонатах и 34S в сульфидах являются следствием метаморфо-метасоматического преобразования пород людиковийской толщи.

Образцы для исследования стабильных изотопов были отобраны из трех скважин, по которым представлялось возможным построить сводный разрез (рис.1).

Установлены широкие вариации изотопного состава 13С в шунгитах, 13С и 18О в карбонатах и 34S в сульфидах (рис. 1). Как и в предыдущих исследованиях (Органическое вещество, 1994; Филиппов и Голубев, 1995), выявлено некоторое уменьшение величины 13С как в шунгитах, так и в карбонатах вверх по разрезу. Установлено, что и карбонаты по изотопному составу углерода являются аномально легкими (рис. 2), а 13С в ВСУ шунгитов систематически на 15 – 20‰ легче, чем в карбонатах из карбонатно-терригенных пород тех же уровней разреза. Это отличает людиковийские толщи от типичных черносланцевых пород с органическим веществом, в которых карбонаты имеют величину 13С близкую к нулевому значению, а биогенноые органическое вещество в среднем легче на 25±4 ‰. (Shidlovsky, 1987; Прасолов, 1990). Таким образом, и карбонатный углерод и ВСУ в породах людиковия является аномально изотопно-легким. Изотопные вариации углерода и кислорода в карбонатных породах показаны на рис.4. Изотопно-легкий кислород в некоторых карбонатах указывает на существенную переработку не только при диагенезе, как это предполагается (Melezhik, Fallick, 1999, Melezhik, Filippov, 2004), но, и в большинстве случаев, при постдиагенетических гидротермальных процессах. Наиболее изотопно-легкие переработанные карбонаты соответствуют четвертой осадочной пачке общего разреза, к которой приурочены Зажогинское и Максовское месторождения шунгита.

В сульфидах изотопный состав серы крайне изменчив и варьирует в диапазоне от -22‰ до +31‰. Это было интерпретировано как доказательство биогенной сульфат редукции (Melezhik V.A., Fallick A.E 1999). Заметим, что для пород протерозойского бассейна осадконакопления изотопный состав сульфатной серы должен быть сравнительно стабильным и составлять 34S= +20‰.

Также имеются данные, что шуниты содержат изотопно-фракционированные тяжелые благородные газы (Ar, Kr, Xe) с фактором фракционирования 1- 3%/А.Е.М. в пользу легких изотопов (Лохов К.И. Бегеманн Ф. 1995, Lokhov K.I., L.K.Levsky 2002). Что в совокупности с установленным нами изотопно-легким азотом (15N =0, -4‰) (Верховскнй А.Б и др. 2004), указывает на то, что, даже если вещество ВСУ и биогенного происхождения, то оно было существенно переработано при постседиментационной гидротермальной деятельности. Это, возможно, происходило в условиях двухфазной системы жидкость – газ, с последующим захватом в углеродистое вещество компонентов из газовой фазы. Температура флюида была оценена в более ранних работах (Lokhov, Begemann, 2002) как 250 – 270 оС.

Рис. 2. Величины 13С и 18О в карбонатных породах. Серой стрелкой показан тренд изменения осадочных карбонатов при метаморфических преобразованиях.

2. Выявлена последовательность геологических событий в Онежской структуре. В метаосадочных и метавулканических породах заонежской свиты людиковия (2070-1975 млн. лет) присутствуют генерации цирконов нескольких временных этапов (млн. лет): 2748±15 (детриты), 1987±28 (предположительно, людиковийский вулканизм), 1746±15 (свекофеннская орогения и метаморфизм), 1573±43 (формирование гранитов рапакиви). Выявлены цирконы со значением конкордантного U-Pb возраста в интервале от 1100 до 200 млн. лет, отвечающие процессам, пока не выявленным в виде эндогенной активности в пределах Онежской структуры.

Ранее возрастные характеристики пород в рассматриваемом районе определялись интервалом от 2070 млн. лет до 1770±132 млн. лет (Пухтель и др. 1992). Это соответствует датировкам цирконов из силла габбро-долеритов, залегающего в ятулийских породах и вепсийских кварцито-песчаниках (Галдобина. и др. 1986). Позднее был определен возраст суйсарских вулканитов Sm-Nd методом и получено значение в 1975±24 млн. лет (Пухтель И.С., Журавлев Д.З. и др. 1992).

Для изучения U-Pb системы в цирконах из метавулканитов основного состава и метаосадочных пород заонежской свиты людиковия были отобраны пробы весом по 10-15 килограмм. Отбор проводился из коренных обнажений на разных участках площади Заонежского полуострова, соответствующих различным стратиграфическим уровням средней подсвиты заонежской свиты.

На основании оптического изучения зерен было выделено два морфологических типа цирконов с характерными особенностями. Первый морфотип (рис. 3) представлен прозрачными длиннопризматическими, пирамидальными, дипирамидальными кристаллами с большим количеством газово-жидких и минеральных включений, а также цирконами, обрастающими другие минералы; второй морфотип представлен (рис. 4) полупрозрачными зернами овальной и округлой формы со следами растворения.

Данные оптического и катодолюминесцентного изучения показывают, что цирконы как из метаосадочных шунгитовых пород, так и из вулканических пород представляют собой полигенную смесь. Все цирконы кристаллизовались в высокофлюидных условиях, а для некоторых цирконов затравкой был минерал титанит. В одном кристалле обычно не наблюдается различных генераций: практически отсутствуют четко проявленные структуры типа «ядро – оболочка». В некоторых кристаллах наблюдается ростовая зональность, однако большинство имеет однородное строение.

Результаты датирования цирконов приведены на рис.5. Древние детритовые цирконы с возрастом более 2000 млн. лет, как правило, дискордантны.

Рис.3. Первый морфотип цирконов Рис.4. Второй морфотип цирконов

Рис.1. Сводный геологический разрез Заонежской свиты, совмещенный с данными по стабильным изотопам: 13С шунгитов, 18О и 13С карбонатов (PDB) и 34S сульфидов 1- метамагматиты основного состава, 2- туфы, туффиты и туфоалевролиты, 3- ритмичнослоистые туффиты и шунгитовые пелиты, 4-туфогенные и карбонатные породы, 5- сульфидные конкреции, 6- сульфидная вкрапленность, 7- шунгитсодержащие карбонатные породы, 8- силициты и лиддиты, 9- прослои шунгитистых туфосланцев и силицитов, 10- пестроцветные сланцы, 11- углеродистые алевролиты и пелиты, 12- алевролиты первой пачки, 13- песчаники и алевролиты, 14- песчанистые доломиты, 15- 13С (шунгитовых пород), 16- 34S (сульфидов из шунгитовых пород), 17- 18О (карбонатов), 18- 13С (карбонатов), 19- 34S (сульфидов из карбонатных пород).

Рис. 5. U-Pb система в цирконах из шунгитов и метавулканитов (а – спектр возрастов на конкордии от 2600 до 1100 млн. лет, б – спектр возрастов на конкордии от 1100 до 200 млн. лет).
Рис. 6. Дискордантные значения U-Pb возраста: а – захваченные цирконы с дискордантной U-Pb системой (Sh 14.(7).2, Sh31.(9).2 и Sh34.(7).1), б – дискордия, указывающая на время людиковийского вулканизма более 1900 млн. лет (Sh1.(4).9 - шунгитоносный метаосадок, Sh14.(7).1 – метавулканит, Sh14.(7).4 - метавулканит).

Цирконы, отвечающим времени людиковийского вулканизма (1980 – 2050 млн.лет), мало представлены и дискордантны (рис. 6). Для доминирующих более молодых цирконов наблюдаются конкордатные значения U-Pb возраста. Выделяются кластеры конкордатных возрастов 1746±15млн. лет (рис. 7), 1573±43 млн. лет (рис. 8), а также зерна цирконов с конкордатными возрастами в интервале от 200 до 1200 млн. лет.

Отличительной особенностью детритовых цирконов является «обломочная» морфология в сочетании с видимой зональностью; цирконы с возрастом 1746 млн. лет характеризуются четкой ростовой зональностью и наличием газово-жидких включений. Наиболее распространены цирконы с возрастом 1573 млн. лет, имеющие весьма характерный облик - это крупные призматические кристаллы с обильными газово-жидкими включениями. Иногда они обрастают зерна других минералов. Цирконы, имеющие спектр возрастов 200-1200 млн. лет - мелкие, с выраженной ростовой зональностью. Цирконы всех генераций несут следы растворения

 Значения U-Pb возраста, отвечающие времени-7

Рис.7. Значения U-Pb возраста, отвечающие времени активизации 1750 млн. лет (Sh1.(4).10.1&Sh1.(4).8 - шунгитоносные метаосадки.

Рис.8. Значения U-Pb возраста, отвечающие времени активизации 1550 млн. лет (проба Sh-65).

Рис. 9. Гистограммы частоты встречаемости значений U-Pb и Pb-Pb возраста цирконов (а – 206Pb/238U диапазон значений 700 – 100 млн.лет, б - 207Pb/206Pb диапазон значений 3000 – 700 млн.лет).

Гистограммы частоты встречаемости значения U-Pb возраста приведены на рис. 9. Каждый максимума на гистограмме связан с определенным геологическим событием на Балтийском щите.

Геохронологический рубеж 1750 млн. лет широко проявлен на Балтийском щите и отвечает времени регионального свекофеннского метаморфического события. Рубеж 1570 млн. лет отвечает времени становления гранитов рапакиви, а более молодые события не проявлены в виде объектов магматической активности, метаморфических или метасоматических событий, однако отмечаются в рудных месторождениях в пределах Онежской структуры. Так, при датировании урановых минералов из руд комплексных месторождений (Космозеро, Средняя Падма), локализованных в породах людиковия (район Великая губа - Палтега), уран-свинцовым методом (Андерсон и др. 1985) отмечены геохронологические рубежи от 1700 до 160 млн. лет. При датировании цирконов архейских гранито-гнейсов Балтийского щита тоже отмечаются нижние пересечения дискордий, дающие возрастную оценку в пределах 300 - 700 млн.лет (Лохов К.И., и др. 2004). Изучение U-Pb системы по породам также указывает на неоднократное перераспределение и миграцию свинца и урана в породах, так как получены эрохроны U-Pb 548±48 и Pb-Pb 1389±100 млн.лет (СКВО= 4 –4,2). По-видимому, они отвечают некоторым геологическим событиям, вещественные проявления которых пока не обнаружены.

3. Для цирконов свекофеннского возраста характерен исключительно «магматический» тип распределения РЗЭ. В остальных возрастных группах цирконов присутствуют два типа распределения редкоземельных элементов: «магматический» и «гидротермальный».

Известно, что одним из критериев генетической привязки циркона считается распределение редкоземельных элементов (РЗЭ), определяющее его «магматический» или «гидротермальный» генезис (Hanchar, Hoskin, 2003). В связи с этим, в выделенных возрастных группах цирконов были определены концентрации РЗЭ.

Рис.10. Спектры нормализованных к хондриту распределений РЗЭ в цирконах (а - «магматические», б - «гидротермальные».)

В результате проведенных исследований было получено два типа распределений РЗЭ - «магматический» и «гидротермальный» (рис. 10) по (Hanchar, Hoskin, 2003). Оба типа распределения РЗЭ выражены во всех выделенных возрастных группах цирконов, кроме возрастной группы 1746±15млн. лет, в которой присутствует только «магматический» спектр распределения РЗЭ. «Гидротермальный» тип распределения РЗЭ характерен для высокофлюидных условий формирования или преобразования породы, в частности, для среднетемпературных углеродистых метасоматитов, некоторых кальцифиров и карбонатных метасоматитов и связан с преимущественной миграцией легких РЗЭ в углекислотных или углекислотно-метановых флюидах (Лохов и др. 2006, 2008).

Наличие в цирконах даже одной возрастной группы обоих типов распределения РЗЭ указывает на изменчивые соотношения флюид-порода на каждом из этапов гидротермальной активности, сопровождавшейся ростом соответствующей генерации цирконов. Можно предположить, что образование большей части цирконов происходило в сильно газонасыщенной флюидной среде, что и привело к разным распределениям РЗЭ в пределах одной возрастной группы. Поэтому использование данного метода не дает однозначного ответа на вопрос о генезисе циркона.

4. По данным об изотопном составе неодима и гафния цирконы с возрастом более 2 млрд. лет являются захваченными, а цирконы с возрастом менее 1740 млн. лет имеют метаморфогенный генезис. Цирконы с фанерозойскими возрастами характеризуются избыточным радиогенным гафнием.

Для четкой привязки полученных возрастных донных по цирконам к магматическому или метаморфическому процессу с помощью метода лазерной абляции (LA-MCICPMS) была изучена Lu-Hf изотопная система в тех же локальных аналитических точках зерен, что и U-Pb датирование при помощи SIMS, а также Sm-Nd систематика вулканогенных пород. На основе этих данных была проанализирована взаимосвязь двух систематик- Lu-Hf и Sm-Nd. Для построения графика, пригодного для классификации цирконов по генетическим типам (рис. 11), согласно (Лохов и др. 2009), были рассчитаны параметры Nd(T) для породы и Hf(T) для цирконов с использованием значения U-Pb возраста циркона в той же аналитической точке.

Из графика (рис. 11) видно, что в данных породах присутствуют древние (захваченные) цирконы с возрастом 2800-2700 млн.лет и группа цирконов, образующих метаморфические тренды (менее 1500 млн. лет). Некоторые молодые новообразованные цирконы характеризуются избыточным радиогенным гафнием, что определяет их необычно малое расчетное значение модельного возраста по гафнию (350 – 550 млн. лет, менее измеренного значения U-Pb возраста).

Цирконы с возрастом 1950 млн. лет, которые по имеющимся представлениям могли отвечать возрасту вулканизма, согласно используемой систематике являются захваченными, а соответствие цирконов из шунгитов с возрастом 1700 млн.лет полосе корреляции для магматических пород не может служить четким доказательством его магматического генезиса.

Учитывая установленные полистадийные преобразования пород, можно полагать, что в породах Sm-Nd систематика является нарушенной и, следовательно, Hf-Nd система не позволяет надежно идентифицировать цирконы магматического генезиса. Нарушенность Sm-Nd системы в породах иллюстрируется тем, что формально можно построить Sm-Nd псевдоизохрону по породам (рис. 12) с возрастом порядка 2317 млн. лет и СКВО < 1, очевидно являющейся линией смешения, и т.о. дающей возрастную оценку, не имеющую геологического смысла.

Избыточный радиогенный гафний в цирконах (относительно нормальной кривой эволюции) мог быть привнесен из древнего источника с аномально высоким Lu/Hf отношением. Таковым, в принципе, могут являться древние глинистые осадочные породы (Van de Plicht et al., 2007), фосфатные минералы осадочных пород (Valley, e.a., 2010), или гипотетический древнейший мантийный источник (Harrison e.a., 2005, Лохов К.И. и др. 2009).

 заимосвязь Nd и Hf, серыми линиями выделена полоса-11

Рис. 11 Взаимосвязь Nd и Hf, серыми линиями выделена полоса соответствия изотопного состава Hf цирконов магматического генезиса изотопному составу Nd породы “terrestrial array”.

 Псевдоизохрона по породам. Заключение. Результаты-12

Рис.12. Псевдоизохрона по породам.

Заключение.

Результаты проведенных исследований можно суммировать следующим образом:

1. Выявлена последовательность геологических событий в Онежской структуре. Установлено, что в метаосадочных и метавулканических породах заонежской свиты людиковия (2070-1975 млн. лет) помимо детритовых цирконов с возрастом 2748±15 млн. лет, присутствуют цирконы с возрастом отвечающим конкретным событиям в пределах Балтийского щита: 1987±28 млн.лет (предположительно людиковийский вулканизм), 1746±15 млн.лет (свекофеннская орогения и метаморфизм), 1573±43 млн.лет (формирование щелочных пород калевия). Также отмечаются многочисленные цирконы со значением конкордатного U-Pb возраста в интервале от 1100 до 130 млн. лет. Процессы, отвечающие этим возрастам, не проявлены в виде эндогенной активности в пределах Онежской структуры и требуют специального изучения.

2. Для цирконов с возрастом 1746±15 млн. лет характерен исключительно «магматический» тип распределения РЗЭ, изотопная Hf-Nd систематика также позволяет рассматривать эти цирконы как магматические. В остальных возрастных группах цирконов обнаружены два типа распределения РЗЭ: «магматический» и «гидротермальный» по (Hanchar, Hoskin, 2003). Это может свидетельствовать о том, что образование цирконов одной возрастной генерации контролировалось локальными флюидными условиями.

3. Комплексное исследование Nd и Hf - изотопных систематик в породах и единичных зернах цирконов не дало однозначного ответа о возрасте цирконов магматического этапа из вулканитов, однако было установлено, что в поздне протерозойское и фанерозойское время в породах кристаллизовались новые генерации цирконов с избыточным радиогенным гафнием, фиксируя криптометасоматические преобразования пород.

4. Наиболее молодые этапы преобразования пород сопровождались привносом избыточного радиогенного гафния и захватом его в новые генерации цирконов. Источником радиогенного гафния являлись минералы осадочных пород людиковия.

5. Широкие вариации изотопного состава легких элементов (углерода, серы, кислорода и азота), а также изотопно-фракционированние у тяжелых благородных газов являются следствием полистадийного метаморфического, гидротермального и криптометасоматического преобразования пород.

Список публикаций по теме диссертации:

1. Верховский А.В., Прасолов Э.М., Лохов К.И., Гольцин Н.А., Полеховский Ю.С., Прилепский Э.Б. Изотопные характеристики углеродсодержащих пород базальной части средней подсвиты Заонежской свиты // Тезисы докладов XVII симпозиума по геохимии изотопов им. А.П. Виноградова, Москва, 2004. С. 45-46.

2. Лохов К.И. Полеховский Ю.С. Гусева Н.М., Прасолов Э.М., Прилепский Э.М., Верховский А.Б., Гольцин Н.А. Аномальные изотопные характеристики шунгитсодержащих пород базальной части заонежской свиты // Материалы II Российского совещания по органической минералогии, Москва. 2005. С. 51-53.

3. Гольцин Н.А., Салтыкова А.К., Полеховский Ю.С., Пресняков С.Л., Сергеев С.А., Лохов К.И. U-Pb систематика в цирконах из пород людиковия Онежской структуры // Тезисы докладов III Российской конференции по изотопной геохронологии: Изотопное датирование процессов рудообразования, магматизма, осадконакопления и метаморфизма, ГЕОС Москва. 2006.С. 200-204.

4. Goltsin N.A., Saltykova A.K., Polekhovsky Yu.S., Presnyakov S.L., Prasolov E.M., Lokhov K.I. Zircon from high carbon paleoproterozoic sediments (shungites) of the onega structure (central Karelia, N.W. Russia) // abs. v. IX International SHRIMP Workshop 2008 Saint-Petersburg, Russia. P. 50-53

5. Гольцин Н.А., Полеховский Ю.С., Прасолов Э.М., Прясняков С.Л., Лохов К.И. Цирконы из углеродистых осадочных пород людиковия онежской структуры детектор глубинных эндогенных процессов // Материалы VI международной конференции: Связь поверхностных структур земной коры с глубинными. Петрозаводск. 2008. С. 135-138.

6. Гольцин Н.А., Полеховский Ю.С., Салтыкова А.К. Цирконы из углеродистых пород людиковия онежской структуры как детектор глубинных процессов // Материалы I научно-практической конференции молодых ученых и специалистов памяти А.П. Карпинского. СПБ. 2009. С. 502-505.

7. Гольцин Н.А., Прасолов Э.М., Капитонов И.Н., Лобиков А.Ф., Лохов К.И. Геохимия цирконов из углеродистых осадочных пород людиковия Онежской структуры // Материалы IV Российской конференции по геохимии изотопов. СПБ. 2009. Т1. С. 137-139.

8. Гольцин Н.А., Лохов К.И., Капитонов И.Н., Полеховский Ю.С., Лобиков А.Ф., Сергеев С.А. Полистадийные преобразования высокоуглеродистых пород людиковия Онежского прогиба // Региональная геология и металлогения, 2010 № 41, с.61-74

9. Лохов К.И., Гольцин Н.А., Капитонов И.Н., Прасолов Э.М., Полеховский Ю.С., Богомолов Е.С., Ахмедов А.М., Сергеев С.А. Изотопное датирование полистадийно-преобразованных пород заонежской свиты в Хмельозерской синклинали. / в кн. Палеопротерозойская Онежская структура (геология, тектоника, глубинное строение и минералогия) отв. ред. Л.В.Глушанин, Н.В.Шаров, В.В.Щипцов. Петрозаводск, изд. Карельского научного центра РАН, 2011, 432 с. ISBN 978-5-9274-0456-8, c. 297-313.



 





<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.