Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2021, T. 498, № 1, стр. 23-30

Оценка возраста, периодичности (цикличности) и длительности минералообразующих процессов – ключевой вопрос в учении о происхождении рудных месторождений. Его решение имеет не только фундаментальное значение, но и играет важную практическую роль, так как сведения о возрасте месторождений позволяют установить связи между рудообразующими процессами и геологическими событиями, а следовательно, улучшить критерии прогноза перспективных территорий. Разработка новых изотопных методов датировки рудных минералов дала возможность значительно продвинуться в решении этого вопроса. В сообщении изложены результаты ¹⁹⁰Pt–⁴He-датирования минералов группы самородной платины уникального россыпного месторождения платиновых металлов рек Кондёр-Уоргалан, которые, как оказалось, не только определяют возраст самих минералов, но и датируют рудообразующие процессы, чем подтвердили ранее развиваемую модель полицикличного образования россыпеобразующих формаций минералов платиновой группы (МПГ), и тем самым проливают свет о длительности становления щелочно-ультраосновного массива Кондёр.

Представления о последовательности платинометалльного рудообразования пород ультрамафитовых формаций основаны на результатах изучения онтогении агрегатов МПГ с силикатами, оксидами и сульфидами. Установленная последовательность зарождения, развития и уничтожения МПГ, как правило, соответствовала времени образования и преобразования вмещающих руды пород.

Разработанные модели происхождения месторождений МПГ служат основанием их достоверных поисков и разведок [2–6]. Разработка методов изотопного ¹⁸⁷Re–¹⁸⁷Os- и ¹⁹⁰Pt–¹⁸⁶Os-датирования ([1, 9, 11] и др.) позволила определить возраст месторождений, но полученные результаты в целом не соответствовали данным геологии ультраосновных массивов и вмещающих их тектонических структур и минералогии. Важный шаг в решении проблемы датирования МПГ был сделан в ИГГД РАН Ю.А. Шуколюковым с коллегами, благодаря разработке метода ¹⁹⁰Pt–⁴He-изотопного датирования [8]. Предварительные точечные измерения ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраста изоферроплатины размером более 0.1 мм достаточно точно совпадали с известным возрастом продуцирующих их ультраосновных массивов [8]. В дальнейшем этот метод был усовершенствован и проверен при изучении россыпеобразующих минералов платины (РМП) – изоферроплатины, самородной платины, тетраферроплатины и их криптоагрегатов – из уникального россыпного месторождения рек Кондёр–Уоргалан и его коренного источника щелочно-ультраосновного массива Кондёр на Алданском щите (Аяно-Майский район Хабаровского края) с детально изученной минералогией [2–6].

Дуниты массива Кондёр являются продуктами многократного полициклического кумулятивного образования. Каждые последующие серии проходящего пикритового расплава приводили ранее образованные дуниты к синмагматическому метасоматическому и метаморфическому преобразованию в различные фациальные разновидности. Наиболее поздними кумулятивными ультраосновными породами являются мелкозернистые дуниты, верлиты и пироксениты периферии массива. В дальнейшем ультраосновные породы были подвергнуты инъекциям монцоидоидных, щелочных и гранитоидных магматических образований, что привело и к широкому распространению метасоматитов. Это выразилось и в формировании пяти самостоятельных минералого-геохимических и генетических типов МПГ (рис. 1) [4, 6]. Выделены: 1) платиновый магматогенный тип в мелкозернистых дунитах и пироксенитах (Pt); 2) платиновый магматогенно-флюидно-метасоматический тип в крупнозернистых дунитах с “черным оливином”, цвет которого обусловлен микровключениями хромшпинелида, магнетита и клинопироксена (Pt); 3) магматогенно-флюидно-метасоматический осмисто-платиновый тип в шлирах и линзовидных жилах клинопироксенитов в дунитах (Pt > Os); 4) флюидно-метаморфогенный иридисто-платиновый тип в светлых средне-, крупнозернистых дунитах, клинопироксенитах и хромититах (Pt > Ir); 5) магматогенно-флюидно-метасоматический палладисто-платиновый тип в метасоматитах по дунитам (Pt > Pd). Главными МПГ всех типов являются РМП (рис. 1). Детальное изучение онтогении МПГ массива Кондёр позволило, с одной стороны, предложить и, с другой стороны, развить [4, 6] модель полициклического формирование россыпеобразующих формаций минералого-геохимических типов в многофазном кумулятивном габбро-пироксенит-дунитовом массиве Гальмоэнан Олюторского аккреционного комплекса Корякско-Камчатской складчатой области [3].

Рис. 1.

Соотношения атомарных количеств Ir, Rh и Pd в РМП россыпных месторождений массива Кондёр. 143 млн лет, 128 млн лет, 115 млн лет – обозначения образцов, по которым выделен соответствующий ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраст. Остальные знаки образцов соответствуют минералого-геохимическим типам (расшифровка их названий в тексте); в скобках приведены содержания Ir в мас. %.

Для РМП из коренных и россыпных проявлений, приуроченных к массиву Кондёр, был установлен ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраст 129 ± 6 млн лет (24 измерения) [7]. Изученные зерна относились к минералого-геохимическим типам: Pt > Ir, Pt > Os и Pt > Pd. Изотопное ¹⁹⁰Pt–⁴He-датирование зерен РМП Pt-типов (рис. 1) в коренных породах не проводилось из-за их незначительных размеров, менее 0.1 мм [4, 6]. Определение возраста МПГ Pt-типов представляет особое значение, так как они относятся к “прародителям” всех остальных россыпеобразующих формаций. В месторождении рек Кондёр-Уоргалан запасы РМП двух Pt-типов составляют несколько тонн [12], а расчетное их количество в эрозионном срезе только дунитов почти в 20 раз превышает запасы россыпи (120 т) [2]. Установлено, что самое большое относительное количество РМП Pt-типов распространено в наиболее удаленной части россыпного месторождения от щелочно-ультраосновного массива Кондёр, в аллювии р. Уоргалан. Здесь богатая часть россыпи МПГ залегает в самых древних – плиоцен-нижнеплейстоценовых осадках [2, 4, 12]. Естественно, что большая часть РМП Pt-типов в аллювии р. Уоргалан представлена продуктами эрозии головной части мезозойской купольной морфоструктуры, в основании которой были производные щелочно-ультраосновного плутона Кондёр [12]. Кроме того установлено, что в аллювии р. Уоргалан и низовье р. Кондёр “шлиховую платину” составляют наименьшие количества РМП Pt > Pd типа относительно всего россыпного месторождения Кондёр. Следовательно, в пределах верхнего эрозионного среза мезозойской купольной морфоструктуры породы были в меньшей степени подвержены влиянию монцонитовых, щелочных и кислых расплавов [4, 6]. Таким образом, геолого-минералогические наблюдения однозначно указывают на то, что известные на месторождении генетические типы РМП образовались в разное время. В этой связи датирование МПГ из различных участков россыпи позволит усовершенствовать модель эволюции россыпеобразующих формаций в эрозионных срезах массива Кондёр. Для этого было проведено ¹⁹⁰Pt–⁴He-изотопное датирование минералов из разных типов.

Было проведено ¹⁹⁰Pt–⁴He-датирование 51 образца РМП и включены 24 ранних измерения (табл. 1, рис. 1) из работы [7]. Новая 51 проба РМП отобрана по всей длине россыпного месторождения из геологоразведочных линий буровых скважин за пределами кольцевой морфоструктуры Кондёр и геологоразведочных траншей в пределах щелочно-ультраосновного массива Кондёр. В пробах из траншей, кроме зерен РМП, так же исследованы образцы небольших самородков (табл. 1). Зерна РМП изучены визуально и микроскопически в полированных шлифах, их полный химический состав установлен с помощью РСМА Е.Н. Горячевой (СВКНИИ ДВО РАН), Н.Н. Кононковой (ГЕОХИ РАН) и О.Л. Галанкиной (ИГГД РАН). Гелий был определен в зернах, выделенных из полированных шлифов (табл. 1). Эти зерна характеризуют все минералого-геохимические типы месторождения (рис. 1).

Концентрация радиогенного гелия определялась на магнитном секторном масс-спектрометрическом комплексе МСУ-Г-01-М (ИГГД РАН) и  на  Helix-SFT  (SUERC).  При анализе  на МСУ-Г-01-М зерна РМП заворачивались в танталовую фольгу с добавлением чистой меди. Параллельно готовился холостой образец, представляющий собой танталовую фольгу и медь без зерен РМП. В условиях фор-вакуума специальным шлюзом образцы помещались в рениевый цилиндр, где они в несколько этапов нагревались до 1400°C. На каждом этапе нагрева выделяющиеся газы H₂, N₂, O₂, H₂O, CO₂ и др. очищались с помощью двух геттерных насосов SAES. Так же определялись значения на холостом опыте с пустой танталовой фольгой; они не превышали 1 × 10^–10 см³⁴Не. Если доля гелия, выделившаяся из зерен РМП при температуре ниже 1000°C составляла более 5% от общего количества гелия, то такие образцы не были использованы для расчета Pt–He-возраста. Гелий, выделившийся из зерен ниже 1000°C, не учитывался при расчете Pt–He-возраста. При анализе Helix-SFT нагрев зерен РМП осуществлялся диодным лазером (808 нм; 75 Вт; [10]). Зерна помещались в 3-мм углубления, сделанные в предварительно отожженной медной подложке, и накрывались сапфировым стеклом. В течение 12 ч эта сборка дегазировалась при температуре ~150°C в условиях высокого вакуума. Выделение гелия (плавление зерна) осуществлялось прямым нагревом образца [14]. Полнота плавления контролировалась по изменению формы зерна с неправильной на сферическую. Выделившиеся газы очищались с помощью геттерных насосов SAES и охлажденным до температуры жидкого азота углем. Содержание гелия измерялось на приборе “Thermo” Helix-SFT. Фоновое содержание гелия в приборе, определенное в эксперименте с плавлением платиновой фольги, 3 × 10^–11 см³⁴Не.

Обработка полученных результатов (табл. 1, рис. 2) дала три ¹⁹⁰Pt–⁴He изохроны, соответствующие значениям 143 ± 7, 128 ± 6 и 115 ± 6 млн лет. Различия в этих значениях лежат практически в пределах погрешности определений. Однако хорошее соответствие их геолого-минералогическим наблюдениям позволяет нам с большой долей уверенности сделать вывод о полицикличности образования РМП месторождения Кондёр в течение около 30 млн лет. Псевдоморфозы МПГ массива Кондёр связывают между собой все выделенные минералого-геохимические и генетические типы россыпеобразующих формаций [4–6]. Это также подтверждает достоверность каждой из ¹⁹⁰Pt–⁴He-датировки РМП. Тем самым можно констатировать омоложение ¹⁹⁰Pt–⁴He-возрастов существенной(?) части ранних минеральных индивидов и агрегатов РМП с возрастом 143 ± 7 млн лет соответственно до 128 ± 6 млн лет или до 115 ± 6 млн лет.

Рис. 2.

¹⁹⁰Pt–⁴He-“изохроны” россыпных месторождений платиновых металлов щелочно-ультраосновного массива Кондёр. Для образцов РМП (табл. 1) соответственно: 115 млн лет, 128 млн лет, 143 млн лет, и ш.п. (“шлиховая платина”) 128 млн лет – общая для всех.

Результаты датирования магматогенных МПГ (143 ± 7 млн лет) указывают на то, что массив Кондёр древнее, чем считался ранее (120–127 млн лет) на основании изотопного датирования породообразующих минералов. Такое несоответствие может быть обусловлено нарушением изотопных систем этих минералов (“омоложением”) при наложении последующих процессов при становлении многофазного массива. Интересно также отметить, что результаты по 75 определениям (табл. 1, рис. 1) можно представить одной изохроной, тангенс угла наклона которой соответствует значению возраста – ш.п. 128 ± 6 млн лет (рис. 2). Этот результат полностью соответствует ранее опубликованному измерению [7], но как показало настоящее исследование, представляет “усредненный возраст” всех РМП, но не время образования их различных минералого-геохимических типов.

Таким образом, впервые с помощью ¹⁹⁰Pt–⁴He-датирования получено подтверждение полициклической модели образования РМП месторождения Кондёр, предложенной на основании тщательного минералогического анализа распространения, онтогении и генезиса МПГ [2, 4–6].

(а) ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраст 143 ± 7 млн лет отражает время становления самого массива и ранних этапов образования МПГ магматогенного Pt-типа и магматогенно-флюидно-метасоматических Pt- и Pt > Os-типов, а также МПГ флюидно-метаморфогенного Pt > Ir-типа (о чем в частности свидетельствуют анализы 3, 4, 10, 12, 33 в табл. 1, рис. 1).

(б) ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраст 128 ± 6 млн. лет – время возникновения раннего этапа магматогенно-флюидно-метасоматического Pt > Pd-типа и поздних этапов магматогенно-флюидно-метасоматических Pt- и Pt > Os-типов, а также флюидно-метаморфогенного Pt > Ir-типа (рис. 1).

(в) ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраст 115 ± 6 млн лет – время поздних этапов формирования магматогенно-флюидно-метасоматического Pt > Pd-типа (рис. 1).

Следовательно, результаты ¹⁹⁰Pt–⁴He-датирования РМП соответствуют и развивают модель полициклического образования и распространения минералого-геохимических типов и их россыпеобразующих формаций щелочно-ультраосновного массива Кондёр.