Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2022, T. 504, № 1, стр. 13-21

ВВЕДЕНИЕ

Оценка возраста, периодичности (цикличности) и длительности минералообразующих процессов – ключевой вопрос в учении о происхождении рудных месторождений [1]. Его решение имеет не только фундаментальное значение, но и играет важную практическую роль, т. к. сведения о возрасте месторождений позволяют установить связи между рудообразующими процессами и геологическими событиями, а следовательно, улучшить критерии прогноза перспективных территорий. Представления о последовательности платинометального рудообразования пород ультрамафитовых формаций основаны на результатах изучения агрегатов минералов платиновой группы (МПГ) с силикатами, оксидами и сульфидами. Установленная последовательность развития МПГ в агрегатах, как правило, соответствовала времени образования и преобразования вмещающих руды и породы. Важный шаг в решении проблемы датирования МПГ был сделан в ИГГД РАН Ю.А. Шуколюковым и коллегами, благодаря разработке метода изотопного ¹⁹⁰Pt–⁴He-датирования [2]. В предлагаемой статье изложены результаты ¹⁹⁰Pt–⁴He-датирования россыпеобразующих минералов группы самородной платины (РМП) из россыпного месторождения платиновых металлов с запасами ~5 т – руч. Моховой и его аллювиальных и пролювиальных притоков, прорезающих зонально-кольцевой щелочно-ультраосновной массив Чад на Алданском щите (Аяно-Майский район Хабаровского края). При этом важно подчеркнуть, что россыпные месторождения и их коренной источник массив Чад несколько отличаются от хорошо ранее изученных, в том числе и ¹⁹⁰Pt–⁴He-методом, уникального россыпного месторождения рек Кондер-Уоргалан и зонально-кольцевого щелочно-ультраосновного массива Кондер¹¹ Алданского щита. Эта разница выражена: 1) геологическим строением коренных источников платиновых минералов – распространением ультраосновных, основных, щелочных и гранитоидных магматических и метасоматических комплексов, 2) запасами платиновых металлов; 3) распространением парагенетических ассоциаций МПГ. При этом впервые с помощью ¹⁹⁰Pt–⁴He-датирования получено подтверждение модели полициклического образования РМП месторождения Кондер, предложенной на основании тщательного минералогического анализа распространения и генезиса МПГ [1, 3–8].

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ

Массив Чад находится на севере Хабаровского края, в 180 км к западу от пос. Аян и в 120 км к югу от массива Кондер. Массив Чад расположен в Омнинско-Батомгском блоке на юго-восточной окраине Алданского щита Сибирской платформы [3, 4, 6]. Магматические породы массива прорывают эффузивно-осадочные отложения неопротерозойской эры, которые субгоризонтально залегают на кристаллических породах архея (рис. 1). Плутон контролируется пересечением двух глубинных разломов Улканского и Маймаканского, а также радиальными, кольцевыми и коническими дислокациями. Диаметр массива на дневной поверхности 3–3.5 км. Предполагается, что массив является наклонным, с падением около 60° на восток, штоком ассиметрично-зонального строения [3]. Центральная – “ядерная” часть массива, диаметром ~2 км, сложена дунитами. Они представляют собой мелко-, средне- и крупнозернистые породы. Дуниты имеют первично кумулятивную магматическую природу, в ряде мест вторично измененную в результате метасоматических и метаморфических процессов. Все они слабо серпентинизированы и сложены форстеритом (фаялитовая составляющая ~ мол. 7%). Местами зерна оливинов насыщенны микровключениями хромшпинелида, магнетита и клинопироксена, что придает дунитам черный цвет. Содержание хромшпинелидов в дунитах 0.1–3%, с ограниченной встречаемостью шлировых и, очень редко, жильных хромититов. Во всех разновидностях дунитов присутствуют отдельные ксеноморфные кристаллы клинопироксена и местами небольшие шлирообразные их агрегаты. Дуниты последовательно окаймляются оливиновыми клинопироксенитами или верлитами (магматическими и метасоматическими) и магнетитовыми пирнитами (косьвитами), мощность которых от ~200 м на северо-западном и до ~500 м на юго-восточном флангах (рис. 1). Далее их окружают “кольцо” меланогаббро и отдельные тела диоритов и монцодиоритов. Магматические породы, окружающие дуниты, образуют редкие маломощные дайки среди самих дунитов.

Рис. 1.

Геологическая схема и разрез щелочно-ультраосновного массива Чад, на основе геологической карты, составленной М.А. Богомоловым и В.И. Кицулом (1960), с использованием материалов В.Р. Алексеева (ВАГТ). Кружками с цифрами отмечены места и номера проб РМП с установленным ¹⁹⁰Pt–⁴He-возрастом (табл. 1 и 2), 58 и 74 взяты из аллювия руч. Моховой, 3.1 и 3.2 – из аллювия руч. Рогатый, 2.3 – из аллювия руч. Сухой, 2.5 – из элювия и пролювия поверхности выравнивания дунитов. На схеме-врезке точками с буквами К и Ч показаны соответственно пункты массивов Кондер и Чад. 1 – четвертичные отложения; 2 – жилы аплитовидных пород и щелочных пегматитов; 3 – диориты; 4 – оливиновые габбро и габбро-нориты; 5 – щелочные габброиды и сиениты; 6 – магматические и метасоматические (аподунитовые) оливин-пироксеновые и магнетит-оливин-пироксеновые породы; 7 – магматические, метасоматически перекристаллизованные и метаморфически рекристаллизованные дуниты; 8 – карбонатные породы (мраморы, кальцифиры); 9 – песчаники и алевролиты неопротерозоя; 10 – пластовые интрузии габбро-диабазов; 11 – песчаники и конгломераты неопротерозоя; 12 – пластовые интрузии порфиров и диабазов; 13 – аркозовые песчаники неопротерозоя; 14 – гнейсы, амфиболиты, мигматиты и граниты архея; 15 – крупные тектонические нарушения: 16 – элементы залегания пород.

Считается, что формирование щелочно-ультраосновного плутона Чад происходило в период мезозойской тектономагматической активизации Алданского щита. По мнению большинства исследователей, тектономагматическая активизация обусловлена проявлением на границах Алданского щита производных плюма сейсмофокальной зоны Заварицкого-Беньофа [9]. В частности, в Омнинско-Батомгском блоке тектономагматическая активизация вызвана субдукцией под влиянием Приморского стагнированного океанического слэба [10]. Образование дунитов и пироксенитов предполагается в раннемеловую эпоху. Согласно палеомагнитным данным ультраосновные породы находятся вблизи полюса возраста 110 млн лет [11]. Хотя, пока единичные, измерения изотопного K–Ar-возраста диоритов у внешней оторочки клинопироксенитов 160 ± 25 млн лет [4] соответствует среднеюрской эпохе. Современная Ar–Ar- и U–Pb-геохронология мезозойского щелочного магматизма Тыркандинской и Амгинской тектонических зон Алданского щита ограничивают время его проявления диапазонами соответственно 121–111 и 139–117 млн лет [12].

Ультраосновному “ядру” массива в рельефе соответствует чашеобразная котловина с относительными высотами ее днища и склонов 600–1050 м, которую обрамляет кольцевой хребет Чад – 900–1080 м. Хребет и котловина воздымаются над Учуро-Батомским нагорьем, абсолютные высоты которого 550–750 м. Восточный сектор кольцевого хребта и котловины с юга на север прорезает долина руч. Моховой, правого притока р. Чад, которая, в свою очередь, является правым притоком р. Маймакан. В северо-западном секторе равнинной поверхности котловины в руч. Моховой впадают небольшие притоки (ручьи Дцз, Сухой, Рогатый). Долинные аллювиальные отложения притоков и руч. Моховой образуют каскад россыпных месторождений платиновых металлов. Основная часть “шлиховой платины” в россыпи находится в древних осадках плиоцен-раннечетвертичного возраста, которые в котловине сохранены на уровне урезов долин, а после пересечения кольцевого хребта – по всей ширине переуглубленной древней долины руч. Моховой.

МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ

“Шлиховая платина” россыпного месторождения массива Чад наблюдалась в виде комковидно-ксеноморфных зерен, редко – кубических кристаллов РМП. Зерна РМП главным образом средней и плохой степеней окатанности. Средняя масса зерен по фракциям составила (в мг): 5–3 мм – 166.1; 3–2 мм – 47.6; 2–1 мм – 16.7; 1–0.5 мм – 2.42; 0.5–0.25 мм – 0.57; –0.25 мм – 0.12. РМП главным образом представляет изоферроплатина, второстепенное значение имеют самородная платина, тетраферроплатина, туламинит. Зерна РМП содержат включения других МПГ: распространенные – самородный иридий, самородный осмий, менее распространенные – лаурит, эрлихманит, купроиридсит, купрородсит, маланит, ирарсит, холлингвортит, сперрилит, и около 30  других, редких видов. В целом содержание включений МПГ достигает 8.5 мас. %, при этом большая часть самородного иридия, и, в меньшей степени, самородного осмия образуют криптоагрегаты с РМП [7, 8]. Кроме того, зерна РМП содержат срастания и включения силикатов (пироксен, оливин, амфиболы, флогопит и др.), хромшпинелиды и магнетит [13]. Минералы РМП в виде изоморфных примесей включают первые проценты ЭПГ, Cu и Ni. (табл. 1, рис. 2).

Рис. 2.

Соотношения атомарных количеств Ir, Rh и Pd в РМП россыпных месторождений массива Чад. 123, 113, 107 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. %.

Выделены минералого-геохимические типы МПГ, названия даны по их валовому химическому составу (главного и 1-го второстепенного элемента): платиновый – Pt (Rh > Pd) и осмисто-платиновый – Pt > Os; иридисто-платиновый – Pt > Ir; палладисто-платиновый Pt > Pd [1, 7, 8]. На вероятностном бланке содержания Ir (мас. %) в РМП (794 химических анализов) представлены полимодальным распределением нескольких самостоятельных дисперсий: >5.4; 4.46–5.4; 3.02–4.46; 2.1–3.02; 1.09–2.1; 0.39–1.09; <0.39. При этом более 56% анализов РМП Pt > Ir-типа с Ir > > 2.1 мас. %, и около 23% составляют РМП Pt (Rh > Pd–) и Pt > Os-типы (Ir < 0.4 мас. %) (рис. 2). Такие типы РМП уникального россыпного месторождения платиновых металлов Кондер-Уоргалан соответственно составляют 29 и 25% [1].

МЕТОД ¹⁹⁰Pt–⁴He-ДАТИРОВАНИЯ И ИЗУЧЕННЫЕ ОБРАЗЦЫ

¹⁹⁰Pt–⁴He-датирование РМП месторождения платиновых металлов Чад проведено по 27 образцам по оригинальной методике, разработанной в ИГГД РАН [2]. Зерна РМП были выделены из полированных шлифов после исследования их полного химического состава (табл. 1), они равномерно представляют распространенные минералого-геохимические типы месторождения (рис. 2). К сожалению, РМП, которые были отнесены нами к Pt > Pd-типу, редко встречаются в виде самостоятельных зерен в массиве Чад (рис. 2). Они образуют, с одной стороны, каймы замещения вокруг прото-минералов ранних РМП, и, с другой стороны, отдельные их небольшие единичные зерна встречены в агрегатах с васелитом и другими редкими минералами палладия. Поэтому ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраст отдельных зерен РМП Pt > > Pd-типа нами не изучался. Концентрация радиогенного гелия определялась на магнитном секторном масс-спектрометрическом комплексе МСУ-Г-01-М (ИГГД РАН). В основном зерна РМП заворачивались в танталовую фольгу с добавлением чистой меди, несколько зерен вместо фольги “заворачивались” в кварцевые ампулы в условиях форвакуума. Параллельно готовился “холостой” образец, представляющий собой танталовую фольгу и медь без зерен РМП, и пустую кварцевую ампулу с медью. С помощью специального шлюза образцы последовательно помещались в рениевый цилиндр и нагревались в несколько этапов до температуры ~1400°C. На каждом этапе выделяющиеся газы очищались с помощью двух геттерных насосов SAES, сорбирующих H₂, N₂, O₂, H₂O, CO₂ и др. Значения, полученные на холостом опыте с пустой танталовой фольгой, не превышали 1 × 10^–10 см³⁴Не, а в случае кварцевой ампулы 8 × 10^–10 см³. Если доля гелия, выделяющаяся из зерен РМП при температуре ниже 1000°С, составляла более 5% от общего количества гелия в минерале, то такие образцы не были использованы для расчета ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраста. Гелий, выделяющийся из зерен ниже 1000°С, не учитывался при расчете ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраста (табл. 2).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Статистическая обработка полученных данных (табл. 1 и 2) позволяет выделить три изохроны с ¹⁹⁰Pt–⁴He-возрастом: 123 ± 6 млн лет; 113 ± ± 6 млн лет; 107 ± 6 млн лет (рис. 3), что хорошо соответствует геологическим наблюдениям, а главное минералогии ЭПГ массива Чад. Это указывает, что образование РМП изученных минералого-геохимических типов массива Чад происходило в диапазоне геологического времени между барремским и альбским веками (K₁b–K₁al) раннего мела. Полученные результаты отличаются от ранних выводов об “изохронном” возрасте 112 ± 4 млн лет на основании 22 ¹⁹⁰Pt–⁴He-датировок РМП на массиве Чад [14]. Представленные в статье данные (табл. 1 и 2) также можно изобразить одной изохроной, тангенс угла наклона которой соответствует 109 ± 6 млн лет (рис. 3). Этот результат в пределах погрешности измерений согласуется с ранее опубликованным значением 112 ± 4 млн. лет. Как показали наше датирование РМП массива Кондер [1] и минералогия ЭПГ массива Чад, – ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраст 109 ± 6 млн. лет представляет “усредненную датировку” всей совокупности РМП, но не время полициклического образования их минералого-геохимических типов.

Рис. 3.

¹⁹⁰Pt–⁴He-“изохроны” РМП россыпных месторождений платиновых металлов щелочно-ультраосновного массива Чад. Для образцов РМП (табл. 1) соответственно: 107, 113, 123, и 109 млн лет – общая для всех.

ОБСУЖДЕНИЕ

Диапазон изохрон ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраста РМП массива Чад свидетельствует о формировании платинометального рудообразования в течение 16 млн лет. Геолого-минералогические данные и наличие разновозрастных изохрон ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраста позволяют, с большой долей уверенности, сделать вывод о полицикличности россыпеобразующего платинометального рудообразования массива Чад в течение раннемеловой эпохи. Надо отметить, что подобное явление – россыпеобразующее полициклическое платинометальное рудообразование в массиве Кондер – было более продолжительным, в течение около 30 млн лет [1]. Отметим также, что 1-й и 2-й этапы платинометального рудообразования массива Чад в пределах погрешности датировки совпадают со временем образования 2-го и 3-го этапов образования руд, связанных с массивом Кондер, соответственно 128 ± 6 млн лет и 115 ± 6 млн лет [1]. Ранние руды массива Кондер древнее – 143 ± 6 млн лет.

Спроецированные образцы с установленным ¹⁹⁰Pt–⁴He-возрастом на диаграмму соотношения атомарных количеств Ir, Rh и Pd РМП минералого-геохимических типов россыпных месторождений массива Чад (рис. 2) подчеркивают характер полициклического платинометального рудообразования. Также наблюдается омоложение ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраста минеральных индивидов и агрегатов РМП всех изученных минералого-геохимических типов – от 123 ± 6 млн лет, соответственно, до 113 ± 6 млн лет или до 107 ± 6 млн лет. Омоложение предполагает, как возрастное преобразование ранних РМП с ¹⁹⁰Pt–⁴He-возрастом 123 ± 6 млн лет, так и формирование их новых молодых аналогов в периоды 113 ± 6 или 107 ± 6 млн лет. Явление омоложения возраста, в частности, подчеркивается сменой характера минералов-включений силикатов и оксидов в изоферроплатине [13], что в свою очередь обусловлено характером дифференциации инъекций породообразующих щелочно-ультраосновных расплавов в процессах формирования массивов Чад или Кондер.

Таким образом, впервые с помощью ¹⁹⁰Pt–⁴He-датирования получено основание о полициклической модели образования РМП россыпеобразующих формаций массива Чад. Выделена следующая последовательность ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраста россыпеобразующего платиновометального рудообразования:

(а) 123 ± 6 млн лет отражает время становления самого массива и ранних этапов образования МПГ Pt-типа, а также ранних этапов Pt > Os- и Pt > Ir-типов.

(б) 113 ± 6 млн лет – время омоложения ранних МПГ и формирование новых минеральных агрегатов РМП Pt–, Pt > Os- и Pt > Ir-типов.

(в) 107 ± 6 млн лет – время омоложения ранних МПГ и формирование поздних минеральных агрегатов РМП Pt–, Pt > Os- и Pt > Ir-типов, и, вероятно, образование Pt > Pd-типа.

Сравнение ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраста РМП массивов Чад и Кондер свидетельствует о временных нюансах платинометального минералообразования и формирования самих плутонов в развитии мезозойской тектономагматической активизации Алданского щита. По нашему мнению, на основании исследования ¹⁹⁰Pt–⁴He-датирования проявляется новый типоморфный фактор – временного диапазона образования россыпеобразующих формаций минералого-геохимических типов и их месторождений различных щелочно-ультраосновных плутонов. Полученные результаты выдвинули новую проблему, какие же геологические процессы обусловили столь длительное пульсационное, цикличное образование платинометальных месторождений на Алданском щите?