1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геохимия
  4. T. 68, № 12, 2023

Геохимия, 2023, T. 68, № 12, стр. 1219-1240

Изотопные (Sr–Nd) свидетельства гетерогенности источника вещества магматических пород щелочно-карбонатитового массива Одихинча (Маймеча-Котуйская провинция, Сибирь)

Ю. А. Костицын a, *, А. Р. Цховребова a, И. Т. Расс b, М. О. Аносова a

a Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН
119991 Москва, ул. Косыгина, 19, Россия

b Институт геологии рудных месторождений, петрографии, геохимии и минералогии (ИГЕМ) РАН
119017 Москва, Старомонетный пер., 35, Россия

* E-mail: kostitsyn@geokhi.ru

Поступила в редакцию 10.06.2023
После доработки 17.07.2023
Принята к публикации 02.08.2023

Аннотация

Исследованы представительные образцы магматических пород, слагающих второй по величине в Маймеча-Котуйской провинции типичный кольцевой щелочно-ультраосновной массив с карбонатитами Одихинчу. Для сравнения определены также Sr–Nd изотопные значения траппов арыджангской свиты и вмещающих доломитов. Rb–Sr изотопная система флогопита и кальцита из карбонатита Od-16-19 массива Одихинча нарушена, полученный возраст по минеральной изохроне – 245 ± 3 млн лет – близок ко времени формирования Сибирских траппов и пород ультраосновного-щелочного маймеча-котуйского комплекса, однако большой разброс аналитических точек (СКВО = 22) не позволяет считать эту дату надежной. Нарушение замкнутости изотопной системы возможно связано с тем, что в процессе автометасоматической флогопитизации карбонатита не было постоянным изотопное отношение стронция во флюиде. U–Pb изотопная система титанита и перовскита из того же образца карбонатита Оd-16-19 также оказалась нарушенной: аналитические точки образуют линии дискордии. Полученное значение U–Pb возраста для титанита составляет 244 ± 5 млн лет (СКВО = 1.8), для перовскита – 247 ± 18 млн лет (СКВО = 4). По-видимому, согласующиеся между собой значения возраста по обеим изотопным системам (245 ± 3 млн лет по Rb–Sr и 247 ± 18, 244 ± ± 5 млн лет по U–Pb) отражают время метасоматических процессов – флогопитизации и ийолитизации. Результаты исследования Rb–Sr и Sm–Nd изотопных систем ультраосновных-щелочных интрузивных пород с карбонатитами массива Одихинча и вулканитов арыджангской свиты указывают на обогащенный, относительно состава конвектирующей мантии, и изотопно-гетерогенный источник их материнских расплавов. Этот источник мог представлять собой сочетание ультраосновных мантийных пород и пород основного состава (базитов). Последние играли роль обогащенного компонента. Признаков контаминации расплавов вмещающими осадочными породами in situ не обнаружено, однако вариации изотопных отношений стронция и неодима в породах массива Одихинча могут свидетельствовать о том, что в процессе внедрения глубинных магм продолжалось их взаимодействие и вещественный обмен с окружающими породами литосферы вплоть до места полного затвердевания расплавов, на что указывает характер локальной изотопной гетерогенности пород в пределах интрузива Одихинча.

Ключевые слова: Маймеча-Котуйская провинция, карбонатиты, ультраосновные щелочные породы, Rb–Sr, Sm–Nd, U–Pb, Одихинча, изотопное датирование, мантийные источники

Список литературы

  1. Бутакова Е.Л., Егоров Л.С. (1962) Маймеча-котуйский комплекс формаций щелочных и ультраосновных пород. Петрография Восточной Сибири. АН СССР. P. 417-589.

  2. Егоров Л.С. (1969) Мелилитовые породы Маймеча-Котуйской провинции: Издательство Недра, Ленинградское отделение.

  3. Егоров Л.С. (1991) Ийолит-карбонатитовый плутонизм (на примере маймеча-котуйского комплекса Полярной Сибири). Л. Недра.

  4. Когарко Л., Карпенко С., Ляликов А., Тептелев М. (1988) Изотопные критерии генезиса меймечитового магматизма. ДАН СССР. 301, 939-942.

  5. Кононова В.А., Шанин Л.Л., Аракелянц М.М. (1973) Время формирования щелочных массивов и карбонатитов. Известия АН СССР, Серия Геологическая. (5), 25-36.

  6. Костицын Ю.А., Аносова М.О. (2013) U-Pb возраст экструзивных пород кальдеры Уксичан в Срединном хребте Камчатки. Применение лазерной абляции к датированию молодых цирконов. Геохимия. (2), 171-171.

  7. Yu. A. Kostitsyn and M. O. Anosova (2013) U-Pb Age of Extrusive Rocks in the Uxichan Caldera, Sredinnyi Range, Kamchatka: Application of Laser Ablation in Dating Young Zircons. Geochem. Int. 51(2), 155-163.

  8. Костицын Ю.А. (2004) Sm-Nd и Lu-Hf изотопные системы Земли: отвечают ли они хондритам? Петрология. 12(5), 451-466.

  9. Костицын Ю.А. (2007) Взаимосвязь между химической и изотопной (Sr, Nd, Hf, Pb) гетерогенностью мантии. Геохимия. 45(12), 1267-1291.

  10. Yu. A. Kostitsyn (2007) Relationships between the Chemical and Isotopic (Sr, Nd, Hf, and Pb) Heterogeneity of the Mantle Geochem. Int. 45(12), 1173-1196.

  11. Малич К., Баданина И., Туганова Е. (2010) Магматическая эволюция ультрамафит-мафитовых интрузивов Норильской провинции (Россия): вещественные и геохронологические данные. Литосфера. (5), 37-63.

  12. Прохорова С.Н., Евзикова Н.З., Михайлова А.Ф. (1966) Флогопитоносность Маймеча-Котуйской провинции ультраосновных щелочных пород: Недра. 210 с.

  13. Alibert C., Michard A., Albarede F. (1983) The transition from alkali basalts to kimberlites: isotope and trace element evidence from melilitites. Contrib. Mineral. Petrol. 82, 172-186.

  14. Anosova M., Kostitsyn Y.A., Kogarko L. (2019) Correlation of high-calcium silica-undersaturated complex of the Maymecha–Kotuy Province with Siberian Flood Basalts: new age data on the Kugda Massif (Polar Siberia). Geochem Int. 57(12), 1339-1342.

  15. Arndt N., Chauvel C., Czamanske G., Fedorenko V. (1998) Two Mantle Sources, Two Plumbing Systems – Tholeiitic and Alkaline Magmatism of the Maymecha River Basin, Siberian Flood Volcanic Province. Contrib. Mineral. Petrol. 133(3), 297-313.

  16. Arndt N.T., Czamanske G.K., Walker R.J., Chauvel C., Fedorenko V.A. (2003) Geochemistry and origin of the intrusive hosts of the Noril’sk-Talnakh Cu-Ni-PGE sulfide deposits. Economic Geol. 98(3), 495-515.

  17. Bagdasaryan T.E., Thomson S.N., Latyshev A.V., Veselovskiy R.V., Zaitsev V.A., Marfin A.E., Zakharov V.S., Yudin D.S. (2022) Thermal history of the Siberian Traps Large Igneous Province revealed by new thermochronology data from intrusions. Tectonophysics. 836, 229385.

  18. Boyet M., Carlson R.W. (2005) 142Nd Evidence for Early (>4.53 Ga) Global Differentiation of the Silicate Earth. Sci. 309, 576-571.

  19. Brandon A.D., Hooper P.R., Goles G.G., Lambert R.S. (1993) Evaluating Crustal Contamination in Continental Basalts – The Isotopic Composition of the Picture Gorge Basalt of the Columbia River Basalt Group. Contrib. Mineral. Petrol. 114(4), 452-464.

  20. Carlson R.W., Czamanske G., Fedorenko V., Ilupin I. (2006) A comparison of Siberian meimechites and kimberlites: Implications for the source of high-Mg alkalic magmas and flood basalts. Geochem., Geophys., Geosyst. 7(11)

  21. Carlson R.W., Lugmair G.W., Macdougall J.D. (1981) Columbia River volcanism: the question of mantle heterogeneity or crustal contamination. Geochim. Cosmochim. Acta. 45(12), 2483-2499.

  22. Caro G., Bourdon B., Halliday A.N., Quitte G. (2008) Super-chondritic Sm/Nd ratios in Mars, the Earth and the Moon. Nature. 452(7185), 336-339.

  23. Czamanske G.K. (2002) Petrographic and Geochemical Characterization of Ore-Bearing Intrusions of the Noril’sk type, Siberia; With Discussion of Their Origin, Including Additional Datasets and Core Logs. US Geological Survey.

  24. Dalton J.A., Presnall D.C. (1998) Carbonatitic melts along the solidus of model lherzolite in the system CaO–MgO–Al2O3–SiO2–CO2 from 3 to 7 GPa. Contrib. Mineral. Petrol. 131, 123-135.

  25. Dalton J.A., Wood B.J. (1993) The compositions of primary carbonate melts and their evolution through wallrock reaction in the mantle. Earth Planet. Sci. Lett. 119(4), 511-525.

  26. Day J.M., Nutt K.L., Mendenhall B., Peters B.J. (2021) Temporally variable crustal contributions to primitive mantle-derived Columbia River Basalt Group magmas. Chem.Geol. 572, 120197.

  27. DePaolo D.J., Wasserburg G.J. (1976) Nd isotopic variations and petrogenetic models. Geophys. Res. Lett. 3(5), 249-252.

  28. Ernst R.E., Bell K. (2010) Large igneous provinces (LIPs) and carbonatites. Mineral. Petrol. 98(1), 55-76.

  29. Fedorenko V., Czamanske G., Zen’ko T., Budahn J., Siems D. (2000) Field and geochemical studies of the melilite-bearing Arydzhangsky Suite, and an overall perspective on the Siberian alkaline-ultramafic flood-volcanic rocks. Int.Geol. Rev. 42(9), 769-804.

  30. Frossard P., Israel C., Bouvier A., Boyet M. (2022) Earth’s composition was modified by collisional erosion. Science. 377(6614), 1529-1532.

  31. Hawkesworth C.J., Lightfoot P.C., Fedorenko V.A., Blake S., Naldrett A.J., Doherty W., Gorbachev N.S. (1995) Magma Differentiation and Mineralization in the Siberian Continental Flood Basalts. Lithos. 34(1–3), 61-88.

  32. Heaman L.M. (1989) The nature of the subcontinental mantle from SrNdPb isotopic studies on kimberlitic perovskite. Earth Planet. Sci. Lett. 92(3–4), 323-334.

  33. Hooper P.R., Hawkesworth C.J. (1993) Isotopic and Geochemical Constraints on the Origin and Evolution of the Columbia River Basalt. J. Petrol. 34(6), 1203-1246.

  34. Ivanov A., Corfu F., Kamenetsky V.S., Marfin A., Vladykin N. (2021) 207Pb-excess in carbonatitic baddeleyite as the result of Pa scavenging from the melt. Geochem.l Perspect. Lett. 18, 11-15.

  35. Kamo S.L., Czamanske G.K., Amelin Y., Fedorenko V.A., Davis D., Trofimov V. (2003) Rapid eruption of Siberian flood-volcanic rocks and evidence for coincidence with the Permian–Triassic boundary and mass extinction at 251 Ma. Earth Planet. Sci. Lett. 214(1–2), 75-91.

  36. Kiselev A.I., Yarmolyuk V.V., Tomshin M.D., Nikiforov A.V., Egorov K.N. (2014) Permian-triassic traps of the East Siberian Craton: The problem of estimation of the sources of phanerozoic intraplate magmatism. Dokl. Earth Sci. 455(1), 299-305.

  37. Kogarko L., Zartman R. (2011) New data on the age of the Guli intrusion and implications for the relationships between alkaline magmatism in the Maymecha-Kotuy province and the Siberian superplume: U-Th-Pb isotopic systematics. Geochem. Int. 49(5), 439.

  38. Kogarko L.N., Kononova V.A., Orlova M.P., Wooley A.R. (1995) Alkaline Rocks and Carbonatites of the World. Part 2. Former USSR. London: Chapman and Hall., London. 225.

  39. Kogarko L.N., Zartman R.E. (2007) A Pb isotope investigation of the Guli massif, Maymecha-Kotuy alkaline-ultramafic complex, Siberian flood basalt province, Polar Siberia. Mineral.Petrol. 89(1), 113-132.

  40. Kramers J.D., Smith C.B. (1983) A feasibility study of U-Pb and Pb-Pb dating of kimberlites using groundmass mineral fractions and whole-rock samples. Chemical Geology. 41, 23-38.

  41. Krivolutskaya N., Sobolev A., Mikhailov V., Plechova A., Kostitsyn Y.A., Roschina I., Fekiacova Z. (2012) Parental melt of the Nadezhdinsky Formation: Geochemistry, petrology and connection with Cu-Ni deposits (Noril’sk area, Russia). Chemical Geology. 302, 87-105.

  42. Krivolutskaya N.A., Rudakova A.V. (2009) Structure and geochemical characteristics of trap rocks from the Noril’sk Trough, Northwestern Siberian craton. Geochem. Int. 47(7), 635-656.

  43. Krivolutskaya N.A., Sobolev A.V., Mikhailov V.N., Plechova A.A., Kostitsyn Y.A., Roschina I.A., Fekiacova Z. (2012) Parental melt of the Nadezhdinsky Formation: Geochemistry, petrology and connection with Cu-Ni deposits (Noril’sk area, Russia). Chem. Geol. 302–303, 87-105.

  44. Lightfoot P.C., Hawkesworth C.J., Hergt J., Naldrett A.J., Gorbachev N.S., Fedorenko V.A., Doherty W. (1993) Remobilisation of the continental lithosphere by a mantle plume: major-, trace-element, and Sr-, Nd-, and Pb-isotope evidence from picritic and tholeiitic lavas of the Noril’sk District, Siberian Trap, Russia. Contrib. ineral. Petrology. 114(2), 171-188.

  45. Lightfoot P.C., Hawkesworth C.J., Hergt J., Naldrett A.J., Gorbachev N.S., Fedorenko V.A., Doherty W. (1993) Remobilization of the Continental Lithosphere by a Mantle Plume – Major-Element, Trace-Element, and Sr- Isotope, Nd-Isotope, and Pb-Isotope Evidence from Picritic and Tholeiitic Lavas of the Norilsk District, Siberian Trap, Russia. Contrib. Mineral. Petrol. 114(2), 171-188.

  46. Ludwig K.R. (2003) Isoplot 3.00 – a geochronological toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronology Center Special Publication No. 4.

  47. Morikiyo T., Miyazaki T., Kagami H., Vladykin N.V., Chernyshova E.A., Panina L.I., N.M. P. (2001) Sr, Nd, C and O isotope characteristics of Siberian carbonatites. Alkaline magmatism and the problems of mantle sources. In International Workshop, Irkutsk. 69-84.

  48. Oberthür T., Davis D.W., Blenkinsop T.G., Höhndorf A. (2002) Precise U–Pb mineral ages, Rb–Sr and Sm–Nd systematics for the Great Dyke, Zimbabwe–constraints on late Archean events in the Zimbabwe craton and Limpopo belt. Precambrian Research. 113(3–4), 293-305.

  49. Pokrovskiy B., Vinogradov V. (1991) Isotope investigations on alkalic rocks of central and western Siberia. Int. Geol. Rev. 33(2), 122-134.

  50. Reguir E.P., Salnikova E.B., Yang P., Chakhmouradian A.R., Stifeeva M.V., Rass I.T., Kotov A.B. (2021) U-Pb geochronology of calcite carbonatites and jacupirangite from the Guli alkaline complex, Polar Siberia, Russia. Mineral. Mag. 85(4), 469-483.

  51. Reichow M.K., Saunders A.D., Scott R.A., Millar I.L., Barfod D., Pringle M.S., Rogers N.W., Hammond S. (2016) Petrogenesis and timing of mafic magmatism, South Taimyr, Arctic Siberia: A northerly continuation of the Siberian Traps? Lithos. 248-251, 382-401.

  52. Salnikova E.B., Chakhmouradian A.R., Stifeeva M.V., Reguir E.P., Kotov A.B., Gritsenko Y.D., Nikiforov A.V. (2019) Calcic garnets as a geochronological and petrogenetic tool applicable to a wide variety of rocks. Lithos. 338, 141-154.

  53. Sharma M., Basu A.R., Nesterenko G.V. (1992) Temporal Sr-, Nd- and Pb-isotopic variations in the Siberian flood basalts: Implications for the plume-source characteristics. Earth Planet. Sci. Lett. 113(3), 365-381.

  54. Simonetti A., Heaman L.M., Chacko T., Banerjee N.R. (2006) In situ petrographic thin section U–Pb dating of zircon, monazite, and titanite using laser ablation–MC–ICP-MS. Int. J. Mass Spectrometry. 253(1), 87-97.

  55. Stacey J.S., Kramers J.D. (1975) Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a two-stage model. Earth Planet. Sci. Lett. 26, 207-221.

  56. Storey C.D., Jeffries T.E., Smith M. (2006) Common lead-corrected laser ablation ICP-MS U-Pb systematics and geochronology of titanite. Chem. Geol. 227(1–2), 37-52.

  57. Taylor S.R., McLennan S.M. eds. (1985) The continental crust: its composition and evolution. Blackwell Sci. Pub., Oxford. 312 p.

  58. van Achterbergh E., Ryanm C.G., Griffin W.L. (1999) GLITTER: On-line interactive data reduction for the laser ablation ICP-MS microprobe. Proceedings of the 9th V.M. Goldschmidt Conference. Cambridge, Massachusetts 305.

  59. Villa I.M., De Bièvre P., Holden N., Renne P. (2015) IUPAC-IUGS recommendation on the half life of 87Rb. Geochim. Cosmochim. Acta. 164, 382-385.

  60. Wooden J.L., Czamanske G.K., Fedorenko V.A., Arndt N.T., Chauvel C., Bouse R.M., King B.S.W., Knight R.J., Siems D.F. (1993) Isotopic and Trace-Element Constraints on Mantle and Crustal Contributions to Siberian Continental Flood Basalts, Norilsk Area, Siberia. Geochim. Cosmochim. Acta. 57(15), 3677-3704.

  61. Wu F.-Y., Arzamastsev A.A., Mitchell R.H., Li Q.-L., Sun J., Yang Y.-H., Wang R.-C. (2013) Emplacement age and Sr‒Nd isotopic compositions of the Afrikanda alkaline ultramafic complex, Kola Peninsula, Russia. Chem. Geol. 353, 210-229.

  62. York D. (1966) Least-squares fitting of a straight line. Canad. J. Phys. (21), 1079-1086.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Геохимия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал