Статья: Первые данные об U-Pb изотопном возрасте цирконов из гарцбургитов и хромититов Агардагского ультрамафитового массива (Южная Тува)

ПЕРВЫЕ ДАННЫЕ ОБ U-PB ИЗОТОПНОМ ВОЗРАСТЕ ЦИРКОНОВ ИЗ ГАРЦБУРГИТОВ И ХРОМИТИТОВ АГАРДАГСКОГО УЛЬТРАМАФИТОВОГО МАССИВА (ЮЖНАЯ ТУВА)

Ф.П. Леснов1, Ч.К. Ойдуп2, А.А. Монгуш2, С.А. Сергеев3

1 `Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, Новосибирск, Россия

²Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН, Кызыл, Россия

³Всероссийский научно-исследовательский геологический институт, Центр изотопных исследований, Санкт-Петербург, Россия

Впервые для территории Тувы обнаружены и продатированы U-Pb изотопным методом реликтовые и эпигенетические цирконы из реститогенных гарцбургитов и хромититов Агардагского хромитоносного ультрамафитового массива. Цирконы представлены реликтовой и эпигенетической генетическими разновидностями. Субконкордантные и конкордантные значения U-Pb изотопного возраста реликтовых цирконов варьируют в пределах 885-392 млн лет. Наблюдаемые близкие значения изотопного возраста цирконов из гарцбургитов и хромититов дают основание предполагать, что те и другие образовались приблизительно одновременно. Немногочисленные зерна циркона из гарцбургитов, которые показали конкордантные значения возраста в интервале 293-276 млн лет, рассматриваются нами в качестве эпигенетической фазы. Их образование, как предполагается, было обусловлено инфильтрацией флюидов, которые выделялись расплавами, сформировавшими более поздние интрузивы гранитоидов, секущие ультрамафитовый массив, а также обрамляющие его метатерригенно-вулканогенные образования. Свидетельством инфильтрации таких флюидов служат обнаруженные в хромититах массива уваровит-кеммереритовые прожилки, для образования которых необходим привнос кремнезема.

Ключевые слова: циркон, U-Pb изотопный возраст, гарцбургиты, хромититы, офиолиты, Тува.

Введение

К настоящему времени U-Pb изотопным методом продатированы акцессорные цирконы из пород многих мафит-ультрамафитовых массивов, расположенные в пределах складчатых областей Урала, Восточного Забайкалья, Чукотки, Камчатки, Приморья, о. Сахалин, Курильских островов, в ряде других регионов, а также в Срединно-Атлантическом хребте [Леснов, 2015]. В большинстве этих массивов цирконы характеризуются очень широкими вариациями изотопного возраста, в том числе в отдельно взятых пробах. Причины подобной полихронности цирконов являются предметом дискуссий [Краснобаев, Анфилогов, 2014; Костицын и др., 2015; Анфилогов и др., 2018; Леснов, 2018].

В предлагаемой статье представлены результаты впервые выполненных для территории Тувы изотопно-геохронологических исследований цирконов из гарцбургитов и хромититов хромитоносного Агардагского ультрамафитового массива, относящегося к офиолитовой ассоциации.

агардагский массив цирконы гарцбургиты хромититы

Структурно-геологическая характеристика Агардагского массива

Агардагский массив расположен на юго-западном фланге Южно-Тувинского мафит-ультрамафитового ареала вблизи оз. Шара-Нур (50°18'33.53'' с.ш.; 94°35'06.89'' в.д.). На протяжении длительного времени его исследования проводились, главным образом, структурно-тектоническими, петрографическим, петрохимическими и металлогеническими методами [Пинус, Колесник, 1966; Никитчин, 1969; Ступаков, Завьялова, 1986; Лоскутов и др., 1999; Долгушин и др., 2019; Корнейчук и др., 1987; Лес- нов и др., 2019]. Линзовидное в плане тело массива имеет протяженность около 20 км при максимальной ширине 4 км. Длинная ось массива, имеющего крутые (75-80° на СЗ) тектонические контакты с вмещающими метавулканогенно-терригенными образованиями (рифей - нижний кембрий?), ориентирована в СВ направлении. В терригенных отложениях вблизи массива обнаружены единичные зерна хромшпинели, подобной той, которая представлена в его породах. Согласно имеющимся на сегодня геологоструктурным данным, предполагается, что массив, относящийся к акдовуракскому магматическому комплексу, имеет позднерифейско-нижнекембрийский возраст. Вместе с тем, по данным некоторых исследователей, офиолитовая ассоциация, в состав которой входит Агардагский массив, была сформирована в позднем протерозое (570 ± 2 млн лет) [Pfander et al., 2002].

Массив сложен в различной мере серпентинизи- рованными гарцбургитами и дунитами, апогарцбургитовыми и аподунитовыми антигоритовыми и более редкими антигорит-хризотиловыми серпентинитами. В приконтактовых зонах массива серпентиниты интенсивно рассланцованы. Массив интрудирован штоками и дайками габбро, габбро-диоритов, габбродиабазов, диабазовых и базальтовых порфиритов. Вблизи от контактов с массивом обрамляющие его метатерригенно-вулканогенные породы подверглись дроблению и рассланцеванию. Сланцеватость в серпентинитах из эндоконтактов массива, а также в примыкающих к нему вмещающих породах имеет примерно одинаковое простирание и крутое падение (9060°). По мере удаления от массива сланцеватость вмещающих пород становится все более пологой. Крутопадающие тектонические контакты массива, явления «задирания» во вмещающих породах вблизи контактов с массивом и выполаживание их сланцеватости по мере удаления от массива, наличие среди серпентинитов эндоконтактовой зоны массива тектонических отторженцев вмещающих пород, а также присутствие в последних зерен хромшпинели дают основание полагать, что Агардагский массив представляет собой тектонический блок (протрузию), который внедрился в земную кору по круто наклоненному глубинному разлому. Согласно результатам поисково-разведочных работ, в пределах Агардагского массива обнаружено около 120 разномасштабных рудопроявлений хромититов, в том числе 74 - в коренном залегании [Долгушин и др., 2019].

Результаты геохронологических исследований и их обсуждение

С целью U-Pb изотопного датирования цирконов из пород Агардагского массива из коренных обнажений, расположенных в его южной части, были отобраны три крупногабаритные пробы из гарцбургитов (Аг-1), дунитов (Аг-2) и из залежи массивных хромититов (Аг-3) (рис. 1). При минералогическом изучении тяжелых фракций этих проб с размером зерен 0,3 мм цирконы были обнаружены только в гарцбургитах (12 зерен) и хромититах (10 зерен). Их U-Pb изотопное датирование было выполнено в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ (г. Санкт- Петербург) на вторично-ионном масс-спектрометре SHRIMP II по методике, разработанной в этом Центре [Schuth et al., 2012], при этом использовались стандарты «TEMORA» и «91500». Результаты изотопных исследований цирконов представлены в табл. 1, 2.

Изотопные исследования сопровождались изучением зерен циркона в оптическом (рис. 2) и катодолюминесцентном (см. рис. 3) режимах. При этом было установлено, что часть зерен циркона из гарцбургитов и хромититов имеет хорошую кристаллографическую огранку, у остальных зерен наблюдались округленные ребра и грани. Многие зерна, особенно те, которые имеют «древний» изотопный возраст, характеризуются низкой интенсивностью катодолюминесцентного свечения вплоть до полного его отсутствия. В некоторых зернах наблюдалась нерегулярная осцилляторная зональность.

Подавляющая часть зерен циркона из гарцбургитов имеет значения возраста в интервале 885-392 млн лет. В зернах с возрастом в интервале 420-390 млн лет отмечались признаки более поздней переработки. Содержание U в цирконах из гарцбургитов составило 110-647 г/т, Th - от 8 до 522 г/т, значение параметра U/Th - от 0,77 до 55,5. Цирконы из хромититов представлены несколько округленными короткопризматическими зернами, значения возраста которых находятся в интервале 863-403 млн лет, и, как можно видеть, эти значения близки к таковым для цирконов из гарцбургитов. Цирконам из хромититов свойственны следующие геохимические характеристики: U (2122 224 г/т), Th (68-633 г/т), Th/U (1,3-5,8). Предполагается, что «древние» цирконы из гарцбургитов и хроми- титов имеют реликтовую природу и что вариации значений их изотопного возраста являются следствием различий в степени нарушений («омоложения») U-Pb систем, произошедших в намного более древних «ювенильных» цирконах, изначально находившихся в верхнемантийном протолите до начала его частичного плавления и с образованием ультрамафитовых реститов.

Помимо охарактеризованных относительно древних цирконов в гарцбургитах было обнаружено несколько зерен с заметно меньшими значениями возраста (293-276 млн лет). В них наблюдалась регулярная осцилляторная зональность, но отсутствовали ядра и оболочки. Для этих цирконов определены несколько повышенные содержания U (133-993 г/т) и Th (115-1221 г/т), а также меньшие значения параметра Th/U (0,81-1,16).

В целом полученные данные указывают на то, что цирконы из гарцбургитов и хромититов являются полихронными, причем хромититы отличаются от гарцбургитаов отсутствием зерен из популяции с возрастом в интервале 293-276 млн лет (см. рис. 4). Диаграммы с конкордиями показали, что значения U-Pb изотопного возраста цирконов из гарцбургитов и хромититов являются субконкордантными или конкордантными (см. рис. 5, 6).

Переходя к обсуждению причин, обусловивших полихронность цирконов из Агардагского массива, отметим следующее. С учетом ранее полученных нами данных об изотопном возрасте цирконов из ультрамафитов и габброидов Березовского мафит- ультрафитового массива (о. Сахалин) [Леснов, 2015], а также Шаманского ультрамафитового массива (Восточное Забайкалье) [Леснов, 2018], относящихся к офиолитовым ассоциациям, можно предполагать, что «древние» цирконы из гарцбургитов и хромити- тов Агардагского массива являются реликтовыми.

Рис. 1. Космический фотоснимок центральной части Агардагского ультрамафитового массива

Центр массива (50°18'33.53'' с.ш.; 94°35'06.89'' в.д.). Указаны пункты отбора проб для выделения цирконов: Аг-1 - гарцбургиты, Аг-2 - дуниты, Аг-3 - хромититы

Таблица 1

Характеристика проб, из которых отобраны зерна датированных цирконов

Table 1

Characterization of samples from which grains of dated zircons were taken

Таблица 2

Результаты датирования цирконов из гарцбургитов и хромититов из Агардагского массива U-Pb изотопным методом

Table 2

Results of dating zircons from harzburgites and chromitites from Agardag massif by U-Pb isotopic method