Изотопный состав гафния в цирконах из пород Березовского мафит-ультрамафитового массива и условия его формирования (о. Сахалин)

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Геосферные исследования. 2018; : 31-51

Изотопный состав гафния в цирконах из пород Березовского мафит-ультрамафитового массива и условия его формирования (о. Сахалин)

Леснов Ф. П., Капитонов И. Н., Сергеев С. А.

https://doi.org/10.17223/25421379/7/3

Аннотация

Исследованы морфолого-оптические, геохимические, U-Pb изотопно-геохронологические и Hf-изотопные свойства цирконов из пород Березовского мафит-ультрамафитового массива, входящего в состав Восточно-Сахалинской мезозойской офиолитовой ассоциации. Массив состоит из протрузии ультрамафитов, прорывающего ее габброидного интрузива, расположенной вдоль их границы контактово-реакционной зоны, а также контактово-реакционной зоны, между габброидным интрузивом и вмещающими толщами. В составе массива выделены реститогенные и гибридные ультрамафиты, ортомагматические, а также гибридные габброиды. Кристаллы циркона, извлеченные из проб некоторых пород массива, разделены на четыре различных по возрасту и генезису популяции (реликтовые, ксеногенные, сингенетические и эпигенетические). Они отличаются по морфологии, катодолюминесцентным и геохимическим свойствам, а также по изотопному возрасту и изотопии Hf. Кристаллы реликтовых и ксеногенных цирконов имеют преимущественно округленные в результате резорбирования формы. Им свойственно катодолюминес-центное свечение низкой интенсивности, они часто лишены осцилляторной зональности. Кристаллы сингенетических и эпигенетических цирконов отличаются хорошо проявленной кристаллографической огранкой, умеренным до интенсивного катодолюминесцентным свечением и ритмичной осцилляторной зональностью. Значения изотопного возраста исследованных цирконов варьируют в интервале от ~3 100 до ~ 20 млн лет. Реликтовые и ксеногенные цирконы, содержащиеся в гибридных ультрамафитах и гибридных оливиновых габброидах, показали более древний, преимущественно докембрийский возраст. В свою очередь, сингенетические цирконы из ортомагматических габброидов имеют раннеюрско-меловой возраст, а эпигенетические цирконы - преимущественно позднемеловой возраст. Исследованные цирконы неоднородны по изотопному составу Hf. Наиболее низкое значение параметра "⁶Hf/¹"Hf Lu_Corr(0,280771) определено в самом древнем реликтовом кристалле (3 096 млн лет). В сингенетических цирконах, имеющих возраст в интервале 167-159 млн лет, определены более высокие значения параметра¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf Lu_Corr(0,283105-0,283219). В наиболее древнем реликтовом цирконе параметр s_Hj(T) имеет значение -0,6, в остальных реликтовых цирконах значения этого параметра изменяются в интервале от -15,9 до +16,8. Сингенетические цирконы характеризуются очень высокими положительными значениями этого параметра: от +15,0 до +19,0. Полученные результаты комплексных исследований цирконов из пород Березовского массива позволили более строго обосновать предложенную ранее модель его полихронного и полигенного формирования.

Список литературы

1. Александров И. А., Zhao Pan, Ивин В.В., Liao Jia-Ping, Jahn Bor-ming. Формирование континентальной коры о. Сахалин на северо-восточной окраине Евразии // Геология и минерагения Северной Евразии. Новосибирск : Изд-во ИГМ СО РАН, 2017. С. 14-15

2. Аникина Е.В., Краснобаев А. А., Алексеев А.В., Бушарина С.В. Геохимическая, U-Pb и Hf изотопная систематика цирконов из габброидов Волковского массива на Среднем Урале // Магматизм и метаморфизм в истории Земли. Т. 1: XI Всероссийское петрографическое совещание с участием зарубежных ученых. Екатеринбург : Изд-во ИГиГ УрО РАН, 2010. С. 47-48

3. Баданина И.Ю., Белоусова Е.А., Малич К.Н. Изотопный состав гафния цирконов дунитов Нижне-Тагильского и Гулин-ского массивов (Россия) // Доклады Академии наук. 2013. Т. 448, № 1. С. 59-63

4. Зингер Т.Ф., Бортников Н.С., Шарков Е.В., Борисовский С.Е., Антонов А.В. Влияние пластических деформаций в цирконе на его химический состав (на примере габброидов из зоны спрединга Срединно-Атлантического хребта, впадина Маркова, 6о N) // Доклады Академии наук. 2010. Т. 433, № 6. С. 785-791

5. Изотопное датирование геологических процессов: новые результаты, подходы, перспективы. СПб. : Sprinter, 2015. 358 с

6. Капитонов И.Н., Петров О.В., Шевченко С. С. и др. Изотопно-геохимические и геохронологические исследования цирконов пелагических илов из района арктических хребтов Ломоносова и Альфа-Менделеева // Региональная геология и металлогения. 2014. № 60. С. 5-20

7. Леснов Ф.П. Петрология полигенных мафит-ультрамафитовых массивов Восточно-Сахалинской офиолитовой ассоциации. Новосибирск : ГЕО, 2015. 240 с

8. Малич К.Н., Баданина И.Ю., Белоусова Е.А. Lu-Hf изотопная систематика архейских цирконов ультрамафитов платино-носных массивов // Минералогия во всем пространстве этого слова: проблемы укрепления минерально-сырьевой базы и рационального использования минерального сырья. СПб. : Изд-во Российского минералогического общества, 2012. С. 182-184

9. Малич К.Н., Краснобаев А. А., Баданина И.Ю., Белоусова Е.А. О природе цирконов ультрамафитов зональных платино-носных массивов // Изотопное датирование геологических процессов: новые результаты, подходы, перспективы. СПб. : Sprinter, 2015. С. 174-175

10. Сафонова И.Ю., Рино Ш., Маруяма Ш. U-Pb возраст детритовых цирконов из современных отложений реки Янцзы и этапы орогении в Юго-Восточной Азии // Доклады Академии наук. 2010. Т. 431, № 1. С. 72-77

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

12. Туркина О.М., Прияткина Н.С. Изотопный Lu-Hf состав циркона и геохимия палеопротерозойских гранитоидов Бирю-синского блока (Юго-Запад Сибирского кратона) // Геосферные исследования. 2017. № 1. С. 60-72

13. 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

14. 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 and Planet. Sci. Lett. 2008. V. 273. P. 48-57

15. Chauvel C., Blichert-Toft J. A hafnium isotope and trace element perspective on melting of the depleted mantle // Earth and Planet. Sci. Lett. 2001. V. 190. P. 137-151

16. Elhlou S., Belousova E., Griffin W.L., Pearson N.J., O'Reilly S.Y. Trace element and isotopic composition of GJ red zircon standard by laser ablation // Geochim. Cosmochim. Acta. 2006. V. 70, No A158

17. Griffin W.L., Pearson N.J., Belousova E., Jackson S.E., van Achterbergh E., O'Reilly S.Y., Shee S.R. The Hf isotope composition of cratonic mantle: LAM-MC-ICPMS analysis of zircon megacrysts in kimberlites // Geochem. Cosmochim. Acta. 2000. V. 64. P. 133-147

18. Kinny P.D., Maas R. Lu-Hf and Sm-Nd isotope systems in zircon Zircon // Reviews in mineralogy and geochemistry. 2003. V. 53. P. 327-341

19. Knauf O. The age of dunite-clinopyroxenite core of Kytlym and Galmoenan zonal Ural-type massifs by U-Pb data of zircons // 33th Int. Geol. Congr. Abstracts. Oslo, 2008. P. 105-107

20. Lesnov F.P. Petrology of polygenic mafic-ultramafic massifs of the East Sakhalin ophiolite association. London, Leiden : Publishing House Taylor & Francis Group, 2017. 300 p

21. Scherer E., Munker C., Mezger K. Calibration of the Lutetium-Hafnium clock. Science. 2001. V. 293. P. 683-687

22. Schuth S., Gornyy V.I., Berndt J., Shevchenko S.S., Sergeev S.A., Karpuzov A.F., Mansfeldt T. Early Proterozoic U-Pb Zircon Ages from Basement Gneiss at Solovetsky Archipelago, White Sea, Russia // Int. J. Geosci. 2012. V. 3, No 2. P. 289-296

23. Woodhead J.D., Hergt J.M. Preliminary appraisal of seven natural zircon reference materials for in situ Hf isotope determination // Geostand.Geoanal. Res. 2005. V. 29. P. 183-195

24. Woodhead J., Hergt J., Shelley M., Eggins S., Kemp R. Zircon Hf-isotope analysis with an excimer laser, depth profiling, ablation of complex geometries, and concomitant age estimation // Chem. Geol. 2004. V. 209. P. 121-135

25. Zeh A., Gerdes A., Barton J.M.J. Archean accretion and crustal evolution of Kalahari Craton-the zircon age and Hf isotope record of granite rocks from Barbarton/Swazirland to the Francistown Arc // J. Petrol. 2009. 50. P. 933-966

Geosphere Research. 2018; : 31-51

Isotopic composition of Hafnium in zircons from the rocks of Berezovskii mafic-ultramafic massif and the conditions of its formation (Sakhalin Island)

Lesnov F. P., Kapitonov I. N., Sergeev S. A.

https://doi.org/10.17223/25421379/7/3

Abstract

Morphological, geochemical, U-Pb isotope-geochronological and Hf-isotopic properties of zircons from the rocks of the Berezovsky mafic-ultramafite massif, which is part of the East Sakhalin Mesozoic ophiolite association, are studied. The massif consists of a protrusion of ultramafites, a breakthrough of its gabbroic intrusion located along their boundary of the contact-reaction zone, as well as a contact-reaction zone located along the boundary of the gabbroic intrusive and enclosing strata. Restitogenic and hybrid ultramafick rocks, orthomagmatic, and also hybrid gabbroids are distinguished among rocks of the massif. The zircon crystals revealed in the rocks of the massif are divided into four types (relic, xenogenic, syngenetic and epigenetic), which differ in morphology, cathodoluminescence and geochemical properties, as well as in isotope age and isotopic Hf. Relict and xenogenic zircon crystals have predominantly rounded resorption forms and low-intensity cathodoluminescent glow and are usually devoid of oscillatory zonation. Syngenetic and epigenetic zircon crystals have well-developed crystallographic faceting, moderate to intense cathodoluminescent glow and rhythmic oscillatory zonation. The isotope age of zircon crystals from the rocks of the massif varies from ~ 3,100 to ~ 20 Ma, ie, they are polychronous. The crystals of relic and xenogeneic zircons contained in hybrid ultramafites and hybrid olivine gabbroids have a more ancient, predominantly Precambrian age, while syngenetic zircons have Early Jurassic-Cretaceous age, and epigenetic ones have late Cretaceous age. Crystals of zircon are heterogeneous in terms of the isotopic composition of Hf. The lowest value of the parameter 176Hf / 177Hf LuCorr (0.280771) is determined in the oldest relic crystal (3,096 Ma). In the syngenetic zircon crystals with age in the range of 167-159 to a million years, higher values of the parameter 176Hf / 177HfLuCorr (0.283105-0.283219) were determined. The results of the performed studies of zircons from the rocks of the massif are consistent with the previously proposed model of its polygenic formation.

References

1. Aleksandrov I. A., Zhao Pan, Ivin V.V., Liao Jia-Ping, Jahn Bor-ming. Formirovanie kontinental'noi kory o. Sakhalin na severo-vostochnoi okraine Evrazii // Geologiya i minerageniya Severnoi Evrazii. Novosibirsk : Izd-vo IGM SO RAN, 2017. S. 14-15

2. Anikina E.V., Krasnobaev A. A., Alekseev A.V., Busharina S.V. Geokhimicheskaya, U-Pb i Hf izotopnaya sistematika tsirkonov iz gabbroidov Volkovskogo massiva na Srednem Urale // Magmatizm i metamorfizm v istorii Zemli. T. 1: XI Vserossiiskoe petrograficheskoe soveshchanie s uchastiem zarubezhnykh uchenykh. Ekaterinburg : Izd-vo IGiG UrO RAN, 2010. S. 47-48

3. Badanina I.Yu., Belousova E.A., Malich K.N. Izotopnyi sostav gafniya tsirkonov dunitov Nizhne-Tagil'skogo i Gulin-skogo massivov (Rossiya) // Doklady Akademii nauk. 2013. T. 448, № 1. S. 59-63

4. Zinger T.F., Bortnikov N.S., Sharkov E.V., Borisovskii S.E., Antonov A.V. Vliyanie plasticheskikh deformatsii v tsirkone na ego khimicheskii sostav (na primere gabbroidov iz zony spredinga Sredinno-Atlanticheskogo khrebta, vpadina Markova, 6o N) // Doklady Akademii nauk. 2010. T. 433, № 6. S. 785-791

5. Izotopnoe datirovanie geologicheskikh protsessov: novye rezul'taty, podkhody, perspektivy. SPb. : Sprinter, 2015. 358 s

6. Kapitonov I.N., Petrov O.V., Shevchenko S. S. i dr. Izotopno-geokhimicheskie i geokhronologicheskie issledovaniya tsirkonov pelagicheskikh ilov iz raiona arkticheskikh khrebtov Lomonosova i Al'fa-Mendeleeva // Regional'naya geologiya i metallogeniya. 2014. № 60. S. 5-20

7. Lesnov F.P. Petrologiya poligennykh mafit-ul'tramafitovykh massivov Vostochno-Sakhalinskoi ofiolitovoi assotsiatsii. Novosibirsk : GEO, 2015. 240 s

8. Malich K.N., Badanina I.Yu., Belousova E.A. Lu-Hf izotopnaya sistematika arkheiskikh tsirkonov ul'tramafitov platino-nosnykh massivov // Mineralogiya vo vsem prostranstve etogo slova: problemy ukrepleniya mineral'no-syr'evoi bazy i ratsional'nogo ispol'zovaniya mineral'nogo syr'ya. SPb. : Izd-vo Rossiiskogo mineralogicheskogo obshchestva, 2012. S. 182-184

9. Malich K.N., Krasnobaev A. A., Badanina I.Yu., Belousova E.A. O prirode tsirkonov ul'tramafitov zonal'nykh platino-nosnykh massivov // Izotopnoe datirovanie geologicheskikh protsessov: novye rezul'taty, podkhody, perspektivy. SPb. : Sprinter, 2015. S. 174-175

10. Safonova I.Yu., Rino Sh., Maruyama Sh. U-Pb vozrast detritovykh tsirkonov iz sovremennykh otlozhenii reki Yantszy i etapy orogenii v Yugo-Vostochnoi Azii // Doklady Akademii nauk. 2010. T. 431, № 1. S. 72-77

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

12. Turkina O.M., Priyatkina N.S. Izotopnyi Lu-Hf sostav tsirkona i geokhimiya paleoproterozoiskikh granitoidov Biryu-sinskogo bloka (Yugo-Zapad Sibirskogo kratona) // Geosfernye issledovaniya. 2017. № 1. S. 60-72

13. 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

15. Chauvel C., Blichert-Toft J. A hafnium isotope and trace element perspective on melting of the depleted mantle // Earth and Planet. Sci. Lett. 2001. V. 190. P. 137-151

18. Kinny P.D., Maas R. Lu-Hf and Sm-Nd isotope systems in zircon Zircon // Reviews in mineralogy and geochemistry. 2003. V. 53. P. 327-341

19. Knauf O. The age of dunite-clinopyroxenite core of Kytlym and Galmoenan zonal Ural-type massifs by U-Pb data of zircons // 33th Int. Geol. Congr. Abstracts. Oslo, 2008. P. 105-107

20. Lesnov F.P. Petrology of polygenic mafic-ultramafic massifs of the East Sakhalin ophiolite association. London, Leiden : Publishing House Taylor & Francis Group, 2017. 300 p

21. Scherer E., Munker C., Mezger K. Calibration of the Lutetium-Hafnium clock. Science. 2001. V. 293. P. 683-687

23. Woodhead J.D., Hergt J.M. Preliminary appraisal of seven natural zircon reference materials for in situ Hf isotope determination // Geostand.Geoanal. Res. 2005. V. 29. P. 183-195

Изотопный состав гафния в цирконах из пород Березовского мафит-ультрамафитового массива и условия его формирования (о. Сахалин)

Аннотация

Isotopic composition of Hafnium in zircons from the rocks of Berezovskii mafic-ultramafic massif and the conditions of its formation (Sakhalin Island)

Abstract

События