Изотопный Lu-Hf состав циркона и геохимия палеопротерозой-ских гранитоидов Бирюсинского блока (юго-запад Сибирского кратона)

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Геосферные исследования. 2017; : 60-72

Изотопный Lu-Hf состав циркона и геохимия палеопротерозой-ских гранитоидов Бирюсинского блока (юго-запад Сибирского кратона)

Туркина О. М., Прияткина Н. С.

https://doi.org/10.17223/25421379/2/7

Аннотация

Представлены данные по геохимии, Nd изотопному составу, U-Pb возрасту и Lu-Hf изотопной характеристике циркона из палеопротерозойских гранитов Бирюсинского блока (ЮЗ Сибирского кратона). Лейко-граниты Топорокского массива (1,88 млрд лет) обладают невысокими концентрациями Rb, Th, легких РЗЭ и HFSE и соответствуют высокодифференцированным калиевым гранитам I-типа. Гранодиорит-граниты Подпорогского массива (1,75 млрд лет) обогащены легкими РЗЭ, Th и HFSE, что определяет их принадлежность к А-типу. Цирконы из лейкогранитов имеют e_Hf (+3,0 до +0,8) и THfDM = 2,3-2,5 млрд лет, что предполагает образование Топорокского массива путем плавления ювенильной палеопротерозойской коры. Напротив, изотопные параметры цирконов (e_Hf -3,9 до -3,0) и гранитоидов (g_Nd -4,8 и -5,3) Подпорог-ского массива указывают на доминирующий вклад архейского источника, подобного гнейсам Бирюсин-ского блока.

Список литературы

1. Дмитриева Н.В., Ножкин А.Д. Геохимия палеопротерозойских метатерригенных пород Бирюсинского блока юго-западной части Сибирского кратона // Литология и полезные ископаемые. 2012. № 1. С. 1-23

2. Донская Т.В., Гладкочуб Д.П., Ковач В.П., Мазукабзов А.М Петрогенезис раннепротерозойских постколлизионных гранитоидов юга Сибирского кратона // Петрология. 2005. Т. 13, № 3. С. 253-279

3. Донская Т.В., Гладкочуб Д.П., Мазукабзов А.М., Вингейт М.Т.Д. Раннепротерозойские постколлизионные гранитоиды Бирюсинского блока Сибирского кратона // Геология и геофизика. 2014. Т. 55, № 7. С. 1028-1043

4. Донская Т.В., Гладкочуб Д.П., Мазукабзов А.М., Мотова З.Л., Львов П.А. Новый Саяно-Бирюсинский раннепротеро-зойский вулканоплутонический пояс в южной части Сибирского кратона // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса : материалы совещания. Иркутск, 2016. С. 82-84

5. Левицкий В.И., Мельников А.И., Резницкий Л.З., Бибикова Е.В., Кирнозова Т.И., Козаков И.К., Макаров В.А., Плоткина Ю.В. Посткинематические раннепротерозойские гранитоиды юго-западной части Сибирской платформы // Геология и геофизика. 2002. Т. 43, № 8. С. 717-731

6. Ножкин А.Д., Туркина О.М., Баянова Т.Б. Раннепротерозойские коллизионные и внутриплитные гранитоиды юго-западной окраины Сибирского кратона: петрогеохимические особенности, U-Pb геохронологические и Sm-Nd изотопные данные // Доклады АН. 2009. Т. 428, № 4. С. 386-391

7. Туркина О.М, Ножкин А.Д., Баянова Т.Б. Источники и условия образования раннепротерозойских гранитоидов юго-западной окраины Сибирского кратона // Петрология. 2006. Т. 1, № 3. С. 284-306

8. Туркина О.М, Прияткина Н.С. Изотопный состав и источники расплавов для палеопротерозойских гранитоидов Шары-жалгайского выступа (Ю-З Сибирского кратона) // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса : материалы совещания. Иркутск, 2015. С. 236-238

9. Туркина О.М, Бережная Н.Г., Сухоруков В.П. Изотопный Lu-Hf состав детритового циркона из парагнейсов Шары-жалгайского выступа: свидетельства роста коры в палеопротерозое // Геология и геофизика. 2016. Т. 57, № 7. С. 1292-1306

10. Туркина О.М, Капитонов И.Н. Изотопный Lu-Hf состав циркона как индикатор источников расплава для палеопротерозойских коллизионных гранитов (Шарыжалгайский выступ, Сибирский кратон) // Геология и геофизика. 2017. Т. 58, № 2. С. 181-199

11. Bogaerts M., Scaillet B., Vander Auwera J. Phase equilibria of the Lyngdal granodiorite (Norway): implications for origin of metaluminous ferroan granotoids // J. Petrology. 2006. V. 47. Р. 2405-2431

12. Bouvier A., Vervoort J.D., Patchett P.J. The Lu-Hf and Sm-Nd isotopic composition of CHUR: Constraints from unequilibrated chondrites and implications for the bulk composition of terrestrial planets // Earth Planetary Science Letters. 2008. V. 273. Р. 48-57

13. Eby G.N. The Chemical subdivision of the A-type granitoids: petrogenetic and tectonic implications // Geology. 1992. V. 20. Р. 641-644

14. Frost C.D., Frost B.R. On ferroan (A-type) granitoids: their compositional variability and modes of origin // J. Petrology. 2011. V. 52. Р. 39-53

15. Griffin W.L., Xiang Wang, Jackson S.E., Pearson N.J., Suzanne Y O'Reilly, Xisheng Xu, Xinmin Zhou. Zircon chemistry and magma mixing. SE China: In-situ analysis of Hf isotopes. Tonglu and Pingtan igneous complexes // Lithos. 2002. V. 61. Р. 237-269

16. Kemp A.I.S., Foster G.L., Schersten A., Whitehouse M.J., Darling J., Storey C. Concurrent Pb-Hf isotope analysis of zircon by laser ablation multi-collector ICP-MS. with implications for the crustal evolution of Greenland and the Himalayas // Chemical Geology. 2009. V. 261. Р. 244-260

17. Kurhila M., Andersen T., Ramo O.T. Diverse sources of crustal granitic magma: Lu-Hf isotope data on zircon in three Paleopro-terozoic leucogranites of southern Finland // Lithos. 2010. V. 115. Р. 263-271

18. Patino Douce A.E., Beard J.S. Dehydration-melting of biotite gneiss and quartz amphibolite from 3 to 15 kbar // J. Petrology. 1995. V.36. Р. 707-738

19. Sylvester P.J. Post-collisional strongly peraluminous granites // Lithos. 1998. V. 45. Р. 29-44

20. Turkina O.M Paleoproterozoic granitoid magmatism of granite-greenstone and granulite-gneiss terranes of the south-western Siberian craton // Precambrian high-grade mobile belts. Abstacts. Petrozavodsk : KRC RAS, 2014. Р. 112-113

21. Vielzeuf D., Montel J.M. Partial melting of metagreywackes. Part I. Fluid-absent experiments and phase relationships // Contribution. Mineral. Petrol. 1994. V. 117. Р. 375-393

22. Villaseca C., Orejana D., Belousova E.A. Recycled metaigneous crustal sources for S- and I-type Variscan granitoids from the Spanish System batolite: constraints from Hf isotope zircon composition // Lithos. 2012. V. 153. Р. 84-93

23. Watson E.B., Harrison T.M. Zircon saturation revisited: temperature and composition effects in a variety of crustal magma types // Earth Planetary Science Letters. 1983. V. 6. Р. 295-304

Geosphere Research. 2017; : 60-72

Lu-Hf isotope composition of zircon and geochemistry of Paleoproterozoic granites of Birjusa Terrane (South-Western Siberian Craton)

Turkina O. M., Priyatkina N. S.

https://doi.org/10.17223/25421379/2/7

Abstract

This paper presents whole-rock geochemical, Nd isotopic and zircon U-Pb and Hf isotopic data for Paleoproterozoic granites of the Birjusa terrane (SW Siberian craton). The leucogranites of the Toporok pluton are intruded the Paleoproterozoic metasedimentary-volcanic units (the Elash trough) whereas the granodiorite-granites of the Podporog massif cut the Archaean metamorphic complex of the Birjusa terrane. LA-ICP-MS U-Pb dating of zircon grains yield ages of 1884 and 1747 Ma for granites of the Toporok and Podporog massifs respectively. The Toporok granitic rocks are weakly peraluminous, high ferroan (FeO*/FeO* + MgO = 0,94-0,96) and calc-alkaline leucogranites. These rocks have moderate concentrations of Rb, Th, LREE and HFSE and correspond to evolved potassium I-granite. The granodiorite-granites of the Podporog massif are weakly peraluminous, ferroan (FeO*/FeO* + MgP = 0,85-0,89) rocks showing calc-alkalic to alkali-calcic composition. By contrast, the Podporog granitoids are more enriched in incompatible elements such as Th, LREE and HFSE that is typified them as A-granite. On chondrite-normalized REE patterns, both type granites show moderately fractionated patterns (La/Yb_n = 8-15) that are characterised by moderate to strongly negative Eu anomalies of Eu/Eu* = 0,44-0,48 and 0,18-0,29 for the Toporok and Podporog massifs, respectively. The zircon saturation temperatures of the granites of the Toporok and Podporog massifs of 800-820°С and 830-870°С, respectively suggest a high minimum initial magma temperatures. The overall geochemical features of these granitoids together with evidence from experimental results are consistent with their generation by partial melting of quartzofeldspathic sources at pressures of ~4 kbar. The plutons show significant variation in initial Hf isotope composition: the 1,88 Ga Toporok granites have wider range of initial e_Hf values between +3.0 to +0.8 and T^cHf(DM) of 2,3-2,5 Ga, the 1.75 Ga Podporog granite have a relatively narrow range e_Hf values from -3,9 to -3,0 and T^cHf(DM) of 2,6-2,7 Ga. The differences in the Hf isotope composition suggest that significantly different source rock contributed to the melts that produced two types of granites. Zircons of the Toporok leucogranite with positive g_Hf values suggest the melting of the Paleoproterozoic juvenile source and indicate minor contribution from an older continental crust. In contrast, the isotope characteristics of zircons and granite (g_Nd -4,8 and -5,3) of the Podporog massif indicate predominately the Archaean crustal source which is similar in isotope characteristics to gneisses of the Birjusa terrane. Thus, isotope characteristics of granitoids and their zircons indicate partial melting diverse an old Archaean and juvenile Paleoprotero-zoic crustal sources during formation of granites of the Birjusa terrane.

References

1. Dmitrieva N.V., Nozhkin A.D. Geokhimiya paleoproterozoiskikh metaterrigennykh porod Biryusinskogo bloka yugo-zapadnoi chasti Sibirskogo kratona // Litologiya i poleznye iskopaemye. 2012. № 1. S. 1-23

2. Donskaya T.V., Gladkochub D.P., Kovach V.P., Mazukabzov A.M Petrogenezis ranneproterozoiskikh postkollizionnykh granitoidov yuga Sibirskogo kratona // Petrologiya. 2005. T. 13, № 3. S. 253-279

3. Donskaya T.V., Gladkochub D.P., Mazukabzov A.M., Vingeit M.T.D. Ranneproterozoiskie postkollizionnye granitoidy Biryusinskogo bloka Sibirskogo kratona // Geologiya i geofizika. 2014. T. 55, № 7. S. 1028-1043

4. Donskaya T.V., Gladkochub D.P., Mazukabzov A.M., Motova Z.L., L'vov P.A. Novyi Sayano-Biryusinskii ranneprotero-zoiskii vulkanoplutonicheskii poyas v yuzhnoi chasti Sibirskogo kratona // Geodinamicheskaya evolyutsiya litosfery Tsentral'no-Aziatskogo podvizhnogo poyasa : materialy soveshchaniya. Irkutsk, 2016. S. 82-84

5. Levitskii V.I., Mel'nikov A.I., Reznitskii L.Z., Bibikova E.V., Kirnozova T.I., Kozakov I.K., Makarov V.A., Plotkina Yu.V. Postkinematicheskie ranneproterozoiskie granitoidy yugo-zapadnoi chasti Sibirskoi platformy // Geologiya i geofizika. 2002. T. 43, № 8. S. 717-731

6. Nozhkin A.D., Turkina O.M., Bayanova T.B. Ranneproterozoiskie kollizionnye i vnutriplitnye granitoidy yugo-zapadnoi okrainy Sibirskogo kratona: petrogeokhimicheskie osobennosti, U-Pb geokhronologicheskie i Sm-Nd izotopnye dannye // Doklady AN. 2009. T. 428, № 4. S. 386-391

7. Turkina O.M, Nozhkin A.D., Bayanova T.B. Istochniki i usloviya obrazovaniya ranneproterozoiskikh granitoidov yugo-zapadnoi okrainy Sibirskogo kratona // Petrologiya. 2006. T. 1, № 3. S. 284-306

8. Turkina O.M, Priyatkina N.S. Izotopnyi sostav i istochniki rasplavov dlya paleoproterozoiskikh granitoidov Shary-zhalgaiskogo vystupa (Yu-Z Sibirskogo kratona) // Geodinamicheskaya evolyutsiya litosfery Tsentral'no-Aziatskogo podvizhnogo poyasa : materialy soveshchaniya. Irkutsk, 2015. S. 236-238

9. Turkina O.M, Berezhnaya N.G., Sukhorukov V.P. Izotopnyi Lu-Hf sostav detritovogo tsirkona iz paragneisov Shary-zhalgaiskogo vystupa: svidetel'stva rosta kory v paleoproterozoe // Geologiya i geofizika. 2016. T. 57, № 7. S. 1292-1306

10. Turkina O.M, Kapitonov I.N. Izotopnyi Lu-Hf sostav tsirkona kak indikator istochnikov rasplava dlya paleoproterozoiskikh kollizionnykh granitov (Sharyzhalgaiskii vystup, Sibirskii kraton) // Geologiya i geofizika. 2017. T. 58, № 2. S. 181-199

13. Eby G.N. The Chemical subdivision of the A-type granitoids: petrogenetic and tectonic implications // Geology. 1992. V. 20. R. 641-644

14. Frost C.D., Frost B.R. On ferroan (A-type) granitoids: their compositional variability and modes of origin // J. Petrology. 2011. V. 52. R. 39-53

18. Patino Douce A.E., Beard J.S. Dehydration-melting of biotite gneiss and quartz amphibolite from 3 to 15 kbar // J. Petrology. 1995. V.36. R. 707-738

19. Sylvester P.J. Post-collisional strongly peraluminous granites // Lithos. 1998. V. 45. R. 29-44

21. Vielzeuf D., Montel J.M. Partial melting of metagreywackes. Part I. Fluid-absent experiments and phase relationships // Contribution. Mineral. Petrol. 1994. V. 117. R. 375-393

23. Watson E.B., Harrison T.M. Zircon saturation revisited: temperature and composition effects in a variety of crustal magma types // Earth Planetary Science Letters. 1983. V. 6. R. 295-304

Изотопный Lu-Hf состав циркона и геохимия палеопротерозой-ских гранитоидов Бирюсинского блока (юго-запад Сибирского кратона)

Аннотация

Lu-Hf isotope composition of zircon and geochemistry of Paleoproterozoic granites of Birjusa Terrane (South-Western Siberian Craton)

Abstract

События