Ю.Б. Панов, Б. С. Панов, В. Л. Гриффин, О. П. Мигович - Первые данные о составе и распределении редких земель в хромпиропе из кимберлитов Украинского Щита

Автор: Н. П. Щербак, Г. В. Артеменко, И. А. Швайка
Источник: SSN 0204-3548. Мінерал. журн. 2011. 33, No 4

В Западноприазовском блоке впервые установлен палеоархейский возраст (3560 ± 69 млн лет) тоналитовых гнейсов. Полученные данные позволяют сделать вывод о палеоархейском возрасте кристаллического фундамента Приазовского мегаблока, что расширяет перспективы выявления алмазоносных формаций в Западно приазовском террейне этого региона.

Вступление.

Строение земной коры Приазовского мегаблока сложное и гетерогенное. Основная часть Приазовского мегаблока сформирована мезоархейскими плагиогранитоидами, образующими гнейсово-мигматитовые купола. К ним приурочены и зеленокаменные структуры, возраст которых составляет 3,2—3,0 млрд лет [1; 5; 6]. Архейские гранулито-гнейсовые комплексы сохранились в виде останцов (массивов) площадью 3—17 км2 [6] в межкупольных пространствах. Они слагают линейные и дугообразные сильно сжатые, линзующиеся или кулисообразно расположенные син- либо моноклинальные полосы — Орехово-Павлоградскую, Каменномогильскую, Корсак-Стульневскую, Центральноприазовскую и др. Они прослеживаются также на всей площади Восточного Приазовья, для которого характерна насыщенность щелочными интрузиями. К Приазовскому мегаблоку принадлежит и территория Орехово-Павлоградской шовной зоны (ОПШЗ). В ее пределах надежно установлен палеоархейский возраст тоналитов и пироксенитов новопавловской толщи — 3,5—3,67 млрд лет [5], возраст гранулито – гнейсовых образований за ее пределами оставался неизвестным. К наиболее древним в Приазовском мегаблоке относятся метаморфические породы западноприазовской серии, выделяемые в наиболее приподнятых блоках кристаллического фундамента. Генезис этих пород, возрастные соотношения и изотопный возраст изучены очень слабо. На сложную структурную эволюцию метамор фических пород западноприазовской серии указывал В. З. Заика – Новацкий. В составе западноприазовской серии выделяют две заметно различающиеся по составу толщи — верх нетокмакскую (нижнюю), закартированную в ядрах антиклинальных складок, и кайнкулакскую (верхнюю) — слагающую ряд вытянутых, изогнутых в плане синклинальных структур. Породы верхнетокмакской толщи отличаются очень интенсивной дислоцированностью, микроскладчатостью, катаклазом и высокой степенью гранитизации. Она представлена двупироксеновыми плагиогнейсами, иногда с гранатом, основными кристаллосланцами, реже — амфиболитами, которые без видимой закономерности чередуются в разрезе [3], значительная часть гнейсов имеют средний состав. Надежные геохронологические данные о ее возрасте отсутствовали. Метаморфические породы кайинкулакской толщи резко отличаются по составу и дислоцированности от пород верхнетокмакской свиты. Они представлены гнейсами, среди которых преобладают биотит-амфиболовые и пироксеновые разности, при подчиненном развитии гранат-биотитовых гнейсов, железистых кварцитов и пироксенсодержащих кристаллических сланцев. Первые U-Pb изотопные датирования циркона из гнейсов кайинкулакской толщи с помощью метода SHRIMP (р. Мокрая Конка и верховья р. Кильтичия) показали, что их возраст находится в пределах 3,0—3,1 млрд лет [1], что позволяет сопоставлять их с плагиогранитоидами ТТГ формации мезоархейского возраста. Полученные данные указывают на необходимость пересмотра состава западно-приазовской серии палеоархея.

Результаты геохронологических исследований и их обсуждение.

Участок наших исследований расположен в верховьях р. Токмак в 4 км к востоку от Черниговской зоны разломов в пределах Белоцерковской структуры (рис. 1, 2) [4]. На ми изучены выходы на дневную поверхность кристаллических пород на протяжении 6 км, расположенные главным образом на правом берегу р. Токмак. В обнажениях вскрываются сильно деформированные комплексы пород, характеризующиеся полной ли неаризацией гнейсовидности. Среди них встречены небольшие линзы тоналитовых гнейсов с текстурными признаками их магматического происхождения. Изучен останец тоналитовых гнейсов размером 10 x 25 м среди пегматоидных микроклиновых гранитов (азимут падения ЮВ 172, угол — 75) (рис. 3). Во вмещающих гранитах вблизи контактов с останцом наблюдаются отторженцы сильно рассланцованных тоналитовых гнейсов мощностью до 0,5 м. В останце тоналитов наблюдаются секущие жильные тела пегматоидных микроклиновых гранитов мощностью до 0,35 м и согласно за легающие будинообразные тела гранодиоритов мощностью до 0,25 м. Тоналитовые гнейсы (пр. 10/318) — мелкозернистая порода гнейсовидной текстуры. Минеральный состав, %: клинопироксен — до 5, амфибол — 7, биотит — 13, кварц — 15, плагиоклаз (антипертит) — 55, апатит — 1—2, рудный минерал и циркон — ед. зерна. Наблюдаются антипертитовые вростки в плагиоклазе. Пироксен замещается амфиболом и биотитом. Химический состав тоналитовых гнейсов, %: пр. 10/318 — SiO₂ — 62,93; TiO₂ — 0,57; Al₂O₃ — 16,01; Fe₂O₃ — 1,16; FeO — 4,81; MnO — 0,08; MgO — 1,89; CaO — 5,70; Na₂O — 4,30; K₂O — 1,00; S_общ — <0,02; P₂O₅ — 0,11; CO₂ — нет; H₂O– — 0,39; п. п. п. — 0,69; сумма — 99,66; пр. 10/314 — SiO₂ — 63,51; TiO₂ — 0,47; Al₂O₃ — 15,76; Fe₂O₃ — 1,16; FeO — 4,67; MnO — 0,08; MgO — 1,97; CaO — 5,06; Na₂O — 4,62; K₂O — 1,24; S_общ — нет; P₂O₅ — 0,23; H₂O– — 0,48; п. п. п. — 0,66; сумма — 99,94.

Рис. 1. Структурная схема Приазовского мегаблока.

1 — гранитоиды с реликтами гнейсов амфиболитовой фации, 2 — зеленокаменные структуры, 3 — протяженные пояса гранулитов, 4 — элементы структуры гранит-зеленокаменных поясов, 5 — нерасчлененные протерозойские гранитоиды и щелочные породы, 6 —разломы, 7 — участок работ. Гранитоидные купола: I — Салтычанский, II — Гайчурский, III — Волчанский, IV —кальмиусский, V — Мангушский синклинорий, VI — Орехово-Павлоградская шовная зона, VIa — западноприазовская часть ОПШЗ, VII — Ремовский блок. Главные разломы (цифры в кружках): 1 — Орехово-Павлоградский, 2 — Западноприазовский, 3 — Корсакский, 4 — Центральноприазовский,5 — Малоянисольский

По химическому составу эти породы соответствуют кварцевым диоритам нормального ряда натриевой и калий-натриевой серий (SiO₂ = 62,93—63,51; Na₂O + K₂O = 5,30—5,86; Na₂O/K₂O = 3,73—4,3 %; mg = 0,32—0,34). Это среднекалиевая известково-щелочная весьма высокоглиноземистая (Al = 2,04) порода с высокой железистостью. Циркон в тоналитовых гнейсах обнаружен в протолочных пробах и шлифах. В породе он встречен на контакте зерен плагиоклаза и кварца. Цвет циркона светло - коричневый, огранка кристаллов гиацинтового типа, поверхность граней ровная, гладкая. Внутреннее строение кристаллов тонкозональное.

Рис. 2. Геологическая карта участка работ, по [9].

1 — амфиболиты пироксенсодержащие; 2 — гнейсы и кристаллосланцы двупироксеновые, часто амфиболизированные; 3 — гнейсы и кристаллосланцы биотит-гиперстеновые, часто с гранатом, гнейсы гиперстеновые; 4 — гнейсы и кристаллосланцы биотит-диопсидовые, биотит-амфибол-диопсидовые;5 — гнейсы биотитовые; 6 — гнейсы-гранат-биотитовые; 7 — гнейсы био- тит-силлиманитовые; 8 — гнейсы и кристаллосланцы биотит-амфиболовые, амфиболовые; 9 — гнейсы графит-биотитовые, силлиманит-графит-биотитовые; 10 — эндербиты;11 — граниты пироксен-роговообманковые; 12 — тоналиты; 13 —граниты биотит-роговообманковые;14 — диориты, кварцевые диориты;15 — плагиограниты и плагио мигматиты биотитовые; 16 — граниты аплит-пегматоидные; 17 — сиениты

Рис. 3. Схема обнажения.

1 —тоналитовый гнейс; 2 — грано-диорит; 3 — гранит пегма тоидный микроклиновый, 4 — не обнажено

У части кристаллов отмечается обрастание более поздним коричневым цирконом. По минералогическим характеристикам этот циркон подобен циркону из диоритов, имеет магматический генезис. Для изотопных исследований были отобраны под бинокуляром кристаллы светло - коричневого циркона без видимых обрастаний. Химическая подготовка проб для изотопных исследований и измерения изотопного состава свинца и урана выполнены в лаборатории ИГМР им. Н. П. Семененко НАН Украины по модифицированной методике Кроу на восьми коллекторном масс-спектрометре МИ 1201 АТ [6]. Полученные значения изотопного возраста по разным фракциям циркона характеризуются прямой дискордантностью. По этим данным была рассчитана изохронная зависимость, которая дала два пересечения с конкордией. Верхнее пересечение изохроны с конкордией соответствует возрасту магматизма — 3560 ± 69 млн лет, СКВО = 0,53, а нижнее — 2287 ± 112 млн лет — времени метаморфизма. Время метаморфизма по нижнему пересечению изохроны с конкордией подтверждается уран-свинцовыми изотопными датами (2,04—2,07 млрд лет) по монациту из метаморфических пород и монациту из прорывающих их более поздних калиевых гранитов. Впервые выявленные в Западноприазовском блоке останцы тоналитовых гнейсов возрастом 3560 ± 50 млн лет указывают на палеоархейский возраст фундамента Приазовского мегаблока и позволяют рассматривать его как палеоархейский террейн, ремобилизованный в мезоархее и протерозое. Близкие по составу гнейсы среднего состава описаны в стратотипическом разрезе верхнетокмакской толщи западноприазовской серии, что позволяет отнести изученные тоналитовые гнейсы к верхнетокмакской толще западноприазовской серии. На Украинском щите (УЩ) древнейшие породы выявлены также на Новопавловском и Васильковском участках в пре делах Орехово-Павлоградской шовной структуры и в отдельных тектонических структурах Днестровско-Бугского мегаблока. Согласно геофизическим данным, они характеризуются утолщенной корой. На основании полученных за последние годы геодинамических, изотопно-геохимических и геофизических данных по раннему докембрию УЩ можно сделать вывод о принципиальном сходстве строения континентальной коры УЩ с кратонами Слейв, Каапвааль, Зим бабве, Сибирского и Австралийского, фундамент которых сложен палеоархейскими образованиями. Согласно опубликованным данным, в основании палеоархейского фундамента этих кратонов достигались РТ условия, достаточные для формирования архейских алмазоносных формаций ранней генерации [5]. Важное значение в прогнозировании алмазоносных формаций придается так называемым килевым структурам, которые выделяются под палеоархейским фундаментом. В Западноприазовском блоке УЩ, где получено наибольшее количество палеоархейских изотопных дат как по магматическим породам, так и по кластогенному циркону из архейских метаосадочных пород, древнейший фундамент является, вероятно, наименее переработанным на УЩ.

Выводы.

1. Анализ изложенного фактического материала с учетом глобальных критериев алмазоносности позволяет сделать предположение о проявлении процессов алмазо образования, приуроченных к мантийным источникам архейского эона (3,6—2,9 млрд лет) на УЩ, которые привели к формированию "килевой" структуры.

2. Палеоархейские образования Приазовского мегаблока, в отличие от палеоархейских структур Днестровско-Бугского региона и Орехово-Павлоградской структуры, не претерпели существенной переработки наложенными высокотемпературными процессами, поэтому "килевидные" структуры палеоархея, вмещающие алмазы, могли сохраниться.

3. Учитывая указанные выше глобальные [4] и региональные критерии выделения алмазоносных формаций в пределах УЩ [2] полагаем, что Западноприазовский террейн перспективен на алмазоносность. Необходимы комплексные геологические, петрологические, изотопно-геохимические и минералогические исследования, которым должны предшествовать геофизические работы с целью выделения площадей с утолщенной литосферой.

ПАЛЕОАРХЕЙСКИЙ ВОЗРАСТ (3,56 МЛРД ЛЕТ) ТОНАЛИТОВЫХ ГНЕЙСОВ ПРИАЗОВСКОГО МЕГАБЛОКА И ПРОБЛЕМЫ АЛМАЗОНОСНОСТИ ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ УКРАИНСКОГО ЩИТА

Вступление.

Результаты геохронологических исследований и их обсуждение.

Выводы.

ЛИТЕРАТУРА