Записки Российского минералогического общества, 2020, T. 149, № 1, стр. 76-95
Возраст монацита из рудопроявления Ичетъю, Средний Тиман (CHIME и LA-ICP-MS методы)
Д. чл. А. Б. Макеев 1, *, д. чл. С. Г. Скублов 2, 3, **, А. О. Красоткина 2, С. Е. Борисовский 1, Т. Б. Томсен 4, С. Х. Серре 4
1 Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
119017 Москва, Старомонетный пер., 35, Россия
2 Институт геологии и геохронологии докембрия РАН
199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2, Россия
3 Санкт-Петербургский горный университет
199106 Санкт-Петербург, 21 линия, 2, Россия
4 Геологическая служба Дании и Гренландии, Geological Survey of Denmark & Greenland (GEUS)
DK-1350 Copenhagen, K, Øster Voldgade 10, Denmark
* E-mail: abmakeev@mail.ru
** E-mail: skublov@yandex.ru
Поступила в редакцию 26.11.2019
После доработки 07.12.2019
Принята к публикации 09.12.2019
Аннотация
Проведенное исследование морфологии, состава и возраста (методами CHIME и LA-ICP-MS) монацита из рудопроявления Ичетъю, расположенного на Среднем Тимане, выявило принципиальные различия в типоморфных особенностях и генезисе двух его разновидностей. Обычный монацит желтого цвета представлен монацитом-(Ce), в котором содержание примеси La превышает содержание Nd. Время его кристаллизации (перекристаллизации), оцененное методом CHIME, составляет 518 ± 40 млн лет. Время образования разновидности монацита – куларита (глобулярного облика, серовато-коричневого цвета, по составу отвечающего монациту-(Се), в котором содержание Nd превышает содержание La) равно 978 ± 31 млн лет. Часть зерен куларита имеет возраст 520 ± 27 млн лет, что может быть интерпретировано как проявление гидротермального события, приведшего к одновременной перекристаллизации монацита и куларита. Две разновидности монацита образовались в двух разных первоисточниках, а затем были объединены в минеральном парастерезисе. Полученные методом CHIME оценки возраста монацита из рудопроявления Ичетъю, относящиеся к двум рубежам (около 500–600 и 960–1000 млн лет), близки или совпадают с возрастами тех же зерен монацита, определенными с помощью метода LA-ICP-MS.
Метод химического электронно-зондового датирования U–Th-содержащих минералов (chemical Th–U–total Pb isochron method, CHIME) был разработан в 1990-х годах (Suzuki, Adachi, 1991; Suzuki et al., 1991; и др.). В последнее время интерес к нему заметно вырос (Williams et al., 2007; Вотяков и др., 2011, 2012; Williams et al., 2017; Ning et al., 2019). С помощью электронного микрозонда можно датировать отдельные фрагменты индивидов монацита, обладающие зонально-секториальным строением, и реконструировать последовательность геологических процессов, в ходе которых происходила кристаллизация и перекристаллизация зерен.
Еще один подход к изучению монацита основан на использовании метода LA-ICP-MS. Будучи менее локальным, этот метод позволяет получить полную изотопно-геохимическую информацию по U–Pb и Th–Pb системам, а также комплементарные данные по распределению редких элементов в исследуемых доменах монацита.
Особый интерес представляет комплексирование двух методов (Ning et al., 2019). В настоящей работе представлены результаты датирования методами CHIME и LA-ICP-MS монацита из полиминерального рудопроявления Ичетъю на Среднем Тимане, условия и возраст образования которого остаются предметом острых дискуссий (Калюжный, 1982; Макеев, Вирюс, 2013; Макеев и др., 2017; Скублов и др., 2018).
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Комплексное алмаз-золото-редкоземельно-редкометалльно-титановое рудопро-явление Ичетъю приурочено к конглобрекчиевому горизонту, залегающему в основании мономинеральных кварцевых песчаников пижемской свиты среднего девона (D2pz), и привлекает внимание исследователей наличием ювелирных алмазов высокого качества уральско-бразильского типа (Макеев, Дудар, 2001), возможностью попутного комплексного извлечения полезных компонентов, а также нерешенностью вопроса об источниках поступления полезных минералов.
Границы распространения горизонта алмазоносной конглобрекчии рудопроявления Ичетъю контролируются площадью развития подстилающих немых отложений малоручейской свиты. Последняя имеет бóльшую площадь распространения на юге Пижемской депрессии, чем пижемская свита (D2pz). В связи с этим было высказано предположение, что именно она является промежуточным коллектором и источником полезных минералов для рудоносных конглобрекчий Ичетъю (Макеев, Дудар, 2001).
В пределах Пижемской депрессии пижемская свита сложена светло-серыми и коричневато-серыми разнозернистыми песчаниками (SiO2 98 мас. %, FeO* 0.3 мас. %) с более мощными (1.5 м) прослоями гравелитов и маломощными (до 0.3–1.0 м) линзами глин серо-коричневато-зеленого цвета (рис. 1). Первоначально считалось, что алмазоносный и золотоносный пласт (“палеороссыпь Ичетъю”) имеет плащеобразную форму, мощность от 0.3 до 1.5 м, сложен кварцевыми конглобрекчиями и кварцевыми конгломератами и приурочен к основанию разреза пижемской свиты. Однако разведочными работами 1983–1998 гг. было установлено, что пласт имеет не сплошное, а пятнистое распространение и приурочен только к местам выходов верхней малоручейской толщи, сложенной каолинит-кварцевыми мелкозернистыми слабосцементированными песчаниками. Именно подстилающие “мылкие” на ощупь каолинит-кварцевые песчаники стали для геологов поисковым признаком на алмазоносные конглобрекчии.
Грубая фракция конглобрекчий состоит из слабоокатанной гальки и обломков песчаников, кварцитов, кремней, жильного кварца, рифейских полосатых глинистых сланцев. Изредка в ней встречаются слабо окатанные кристаллы горного хрусталя размером до 3 см. Кроме того, в пределах горизонта наблюдаются будины мощностью 0.5 м, обломки вмещающих пижемских песчаников, мелкие (2–5 мм) обломки свежих девонских базальтов (Макеев и др., 2017). Наполнителем конглобрекчий Ичетъю является кластогенный остроугольный кварц. Текстура горизонта Ичетъю брекчиевая.
На рудопроявлении Ичетъю диагностировано более 50 минералов: разнообразные минералы титана (рутил, Fe-рутил, брукит, анатаз, псевдорутил, Mn-содержащий ильменит, лейкоксен), редкоземельные (монацит и его разновидность – куларит, ксенотим, флоренсит), редкометалльные (колумбит-(Fe), колумбит-(Mn), Nb-содержащий рутил, циркон, Y-содержащий циркон) фазы, хромшпинелиды (Zn-содержащий хромит, пикрохромит, хромпикотит, субферриалюмохромит, Cr–Ti-содержащий магнетит), гранаты (гроссуляр-андрадитового ряда – 3%, пироп-альмандинового ряда – 8%, альмандин-гроссулярового ряда – 18%, гроссуляр-спессартин-альмандинового ряда – 70%), золото с примесью серебра (со средней пробностью 950 ‰), алмаз, оливин, диопсид, авгит, турмалин, ставролит, кианит, амфибол, калиевый полевой шпат, плагиоклазы, эгирин, эпидот, Ti-содержащий флогопит, каолинит, титанит, фтор-апатит, кальцит, гётит, гематит, торианит, пирит. Выход тяжелой фракции продуктивного пласта Ичетъю варьирует в пределах 0.1–2.0 кг/м3. Химический состав и типоморфные особенности всех минералов хорошо изучены (Макеев, 2012; Красоткина, 2018). Некоторые признаки свидетельствуют о термальном воздействии на минералы: цинковые каймы на зернах хромшпинелидов (Макеев, Макеев, 2005), корочки REE-Sr-алюмофосфатов (флоренсита) на монаците (Макеев, Макеев, 2010).
Проведенные исследования подтверждают вывод о большом сходстве минерального парастерезиса и типохимических особенностей рудных и акцессорных минералов Пижемского титанового месторождении (Макеев, 2016), рудопроявления Ичетъю и лампрофиров Четласского Камня (Макеев, Брянчанинова, 2009).
С целью изучения минерального состава тяжелой фракции и химического состава индикаторных минералов было проведено опробование конглобрекчиевого пласта рудопроявления Ичетъю. В обнажениях по бортам рек и в зачистках мелких карьеров отбирались задирковые пробы методом сплошной объемной борозды вкрест простирания конглобрекчиевого пласта Ичетъю. Объем проб везде был одинаков (20 литров рыхлого песчано-гравийного материала или примерно 35–40 кг). Пробы промывались до серого шлиха в поле, а в лаборатории тяжелая фракция отделялась в бромоформе. Для исследования возраста из 4 проб, расположенных в северной части площади распространения проявления Ичетъю, были отобраны монацит и куларит. Местонахождение проб: 1) обнажение в восточной части скалы “Золотой Камень” в правом борту р. Пижмы – пробы ПЗК-201 и ЗК-4 (64°47.440′ с.ш., 51°28.516′ в.д., абсолютная отметка 146 м), мощность пласта в этом месте 40 см; 2) небольшой карьер Сидоровского участка в левом борту р. Пижмы – пробы ПМС-239 и СУ-1 (64°47.620′ с. ш.; 51°28.502′ в. д.; абс. отм. 136 м), мощность пласта в этом месте 30 см. Сидоровский участок находится примерно в 1 км севернее “Золотого Камня”. Из каждой пробы отбирались обломки кристаллов желтого монацита и округлые “окатанные” серо-коричневые зерна куларита (рис. 2 а, б). Обычно в тяжелой фракции изученных проб куларита в 3 раза больше, чем монацита. Заметим, что в нашей более ранней работе (Макеев, Вирюс, 2013) опробовались для изучения возраста монацита южные выходы конглобрекчиевого пласта Ичетъю, расположенные примерно 6 км южнее скалы “Золотой Камень”.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Предварительное исследование состава монацита, зерна которого были вмонтированы в шайбы из эпоксидной смолы стандартного размера, было проведено на растровом электронном микроскопе JEOL JSM-6510LA c энергодисперсионным спектрометром JED-2200 в ИГГД РАН (аналитик О.Л. Галанкина).
Количественный анализ монацита проведен в лаборатории анализа минерального вещества ИГЕМ РАН (аналитик С.Е. Борисовский) на электронно-зондовом микроанализаторе JEOL JXA-8200, оснащенном 5-ю волновыми спектрометрами. Анализ проводился при ускоряющем напряжении 20 кВ, токе зонда на цилиндре Фарадея 150 нА при диаметре зонда 5 мкм. В табл. 1 для каждого элемента приведены: аналитическая линия, кристалл-анализатор, дифференциальный (dif) или интегральный (int) режим дискриминации импульсов, время набора импульсов, стандарт сравнения, предел обнаружения. Расчет поправок осуществлялся по методу ZAF с использованием программы фирмы JEOL. Влияние линии YLγ2,3 на завышение концентрации PbO из-за наложения на аналитическую линию PbMα было измерено для кристалл-анализатора PETH на стандарте и составило 0.0085 мас. % PbO на 1 мас. % Y2O3 с учетом ZAF коррекции. Измерение фона для аналитической линии UMβ с учетом наложения на нее “хвоста” от линии ThMγ было проведено по методу, предложенному в работе (Борисовский, 2014). Выполнено 96 анализов состава 23 зерен монацита (табл. 2, 3) из четырех проб на 15 компонентов: главных (P2O5, La2O3, Ce2O3, Pr2O3, Nd2O3, Sm2O3, Y2O3, ThO2) и примесных (CaO, SiO2, UO2, PbO, FeO, MnO, SO3).
Таблица 1.
Элемент, линия | Кристалл- анализатор | Режим дискриминации импульсов | Экспозиция, с | Стандарт | Предел обнаружения (3σ), ppm |
---|---|---|---|---|---|
P Kα | TAP | dif | 10 | Апатит С-141 | 210 |
Fe Kα | LIF | int | 10 | Эгирин С-38 | 330 |
Pb Mα | PETH | dif | 150 | PbCrO4 | 80 |
Th Mα | PET | dif | 100 | ThO2 | 120 |
La Lα | PET | int | 10 | LaPO4 | 700 |
Y Lα | TAP | dif | 30 | YPO4 | 150 |
Mn Kα | LIF | int | 10 | Спессартин Abr | 330 |
U Mβ | PETH | dif | 100 | UO2 | 130 |
Sm Lβ | LIF | int | 60 | SmPO4 | 480 |
Si Kα | TAP | dif | 10 | Эгирин С-38 | 150 |
Ca Kα | PETH | int | 10 | Апатит С-141 | 100 |
Nd Lα | LIF | int | 50 | NdPO4 | 400 |
S Kα | PETH | dif | 10 | BaSO4 | 150 |
Pr Lα | LIF | int | 60 | PrPO4 | 600 |
Таблица 2.
Локация | Состав | CHIME | LA-ICP-MS, t | ||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
№ зерна |
№ точки |
P2O5 | Ce2O3 | La2O3 | Nd2O3 | Sm2O3 | Pr2O3 | Y2O3 | CaO | ThO2 | UO2 | PbO | SiO2 | FeO | MnO | SO3 | Сумма | ThO2* | t | $\frac{{^{{206}}{\text{Pb}}}}{{^{{238}}{\text{U}}}}$ | ± | $\frac{{^{{207}}{\text{Pb}}}}{{^{{206}}{\text{Pb}}}}$ | ± | $\frac{{^{{208}}{\text{Pb}}}}{{^{{232}}{\text{Th}}}}$ | ± |
3-2 | 7 8 9 10 11 12 |
30.134 30.038 30.102 30.151 30.119 30.231 |
33.229 33.250 33.312 33.888 33.549 33.507 |
23.564 25.341 24.636 23.891 24.175 23.717 |
8.000 7.051 7.620 7.775 7.657 7.889 |
0.341 0.199 0.286 0.262 0.345 0.327 |
2.684 2.535 2.582 2.782 2.665 2.660 |
0.150 0.074 0.101 0.063 0.067 0.115 |
0.021 0.017 0.010 0.005 0.033 0.011 |
0.357 0.135 0.121 0.239 0.105 0.253 |
0.003 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000 |
0.006 0.000 0.000 0.003 0.000 0.010 |
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 |
0.007 0.012 0.001 0.021 0.007 0.027 |
0.015 0.000 0.000 0.007 0.023 0.008 |
0.006 0.000 0.007 0.000 0.000 0.017 |
98.517 98.653 98.778 99.087 98.745 98.772 |
0.367 – – 0.239 – 0.253 |
386 – – 297 – 920 |
637 | 76 | – | – | 438 | 11 |
3-3 | 13 14 15 16 |
29.801 29.730 29.769 29.784 |
31.050 31.485 30.921 31.522 |
15.668 15.986 14.961 15.607 |
13.487 13.243 13.895 13.449 |
2.353 2.255 2.529 2.245 |
3.533 3.512 3.569 3.503 |
0.264 0.314 0.397 0.214 |
0.114 0.100 0.059 0.056 |
0.728 0.279 0.736 0.880 |
0.005 0.000 0.004 0.006 |
0.016 0.011 0.020 0.023 |
0.057 0.038 0.030 0.055 |
0.000 0.000 0.010 0.001 |
0.039 0.026 0.046 0.034 |
0.001 0.000 0.000 0.010 |
97.116 96.979 96.946 97.389 |
0.745 0.279 0.749 0.900 |
506 918 626 600 |
568 | 16 | 380 | 220 | 479 | 13 |
3-4 | 17 18 19 20 21 |
29.620 29.858 29.824 29.981 30.183 |
33.803 33.756 33.608 33.817 33.744 |
21.723 20.230 22.471 22.342 23.158 |
8.664 9.483 8.145 8.384 7.775 |
0.501 0.619 0.410 0.462 0.362 |
2.882 3.045 2.785 2.810 2.735 |
0.156 0.358 0.146 0.153 0.126 |
0.029 0.024 0.033 0.028 0.032 |
0.552 0.454 0.570 0.483 0.470 |
0.009 0.004 0.002 0.000 0.015 |
0.013 0.015 0.012 0.011 0.004 |
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 |
0.007 0.010 0.002 0.001 0.014 |
0.031 0.009 0.008 0.013 0.004 |
0.000 0.000 0.009 0.000 0.000 |
97.990 97.865 98.025 98.485 98.622 |
0.582 0.467 0.577 0.483 0.520 |
525 750 490 535 183 |
538 | 24 | – | – | 433 | 6 |
3-5 | 22 23 24 25 26 |
30.012 30.102 30.020 30.108 29.841 |
34.753 34.439 34.489 34.466 34.333 |
19.144 20.472 18.905 20.219 20.249 |
10.300 9.441 10.522 9.477 9.387 |
0.600 0.523 0.704 0.529 0.523 |
3.296 3.095 3.242 3.146 3.098 |
0.085 0.138 0.171 0.090 0.119 |
0.019 0.022 0.031 0.058 0.027 |
0.341 0.380 0.390 0.510 0.544 |
0.002 0.000 0.000 0.002 0.000 |
0.000 0.009 0.002 0.010 0.011 |
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 |
0.004 0.002 0.013 0.007 0.000 |
0.000 0.036 0.029 0.036 0.021 |
0.000 0.000 0.000 0.000 0.004 |
98.556 98.659 98.518 98.658 98.157 |
– 0.380 0.390 0.517 0.544 |
– 556 122 456 476 |
– | – | – | – | 459 | 15 |
5-1 | 43 44 45 46 47 48 |
29.192 29.168 29.242 29.436 29.118 28.998 |
33.086 32.999 33.076 33.205 33.256 34.568 |
21.626 21.116 21.224 21.355 21.719 22.168 |
8.445 8.634 8.605 8.646 8.496 7.825 |
0.461 0.521 0.510 0.510 0.441 0.282 |
2.821 2.865 2.906 2.878 2.784 2.818 |
0.178 0.275 0.280 0.207 0.242 0.017 |
0.055 0.067 0.077 0.062 0.066 0.031 |
0.952 1.127 1.133 1.059 1.086 0.562 |
0.010 0.014 0.013 0.010 0.008 0.007 |
0.013 0.025 0.027 0.026 0.026 0.018 |
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 |
0.009 0.000 0.038 0.025 0.000 0.016 |
0.000 0.000 0.018 0.015 0.000 0.000 |
0.021 0.017 0.017 0.010 0.021 0.004 |
96.869 96.828 97.166 97.444 97.263 97.314 |
0.985 1.173 1.176 1.092 1.113 0.585 |
312 501 540 559 549 719 |
– | – | – | – | 478 | 14 |
5-2 | 49 50 51 52 |
29.075 29.374 29.643 29.648 |
32.993 32.950 33.034 33.051 |
24.352 24.263 24.285 24.332 |
6.968 6.982 6.970 6.981 |
0.250 0.260 0.256 0.188 |
2.564 2.465 2.551 2.493 |
0.036 0.044 0.037 0.027 |
0.058 0.072 0.066 0.104 |
0.776 0.931 0.918 0.821 |
0.017 0.001 0.002 0.000 |
0.012 0.021 0.022 0.021 |
0.000 0.000 0.000 0.000 |
0.000 0.008 0.020 0.007 |
0.000 0.011 0.017 0.010 |
0.015 0.000 0.006 0.023 |
97.116 97.382 97.827 97.706 |
0.832 0.934 0.925 0.821 |
341 528 559 600 |
– | – | – | – | 497 | 14 |
5-3 | 53 54 55 56 |
29.717 29.247 29.663 29.649 |
34.406 34.201 34.018 34.098 |
20.271 20.162 22.453 22.003 |
9.494 9.898 8.488 8.609 |
0.466 0.539 0.344 0.351 |
3.118 3.137 2.912 2.900 |
0.021 0.013 0.008 0.022 |
0.012 0.019 0.030 0.037 |
0.301 0.309 0.159 0.173 |
0.005 0.000 0.001 0.000 |
0.007 0.004 0.001 0.000 |
0.000 0.000 0.000 0.000 |
0.000 0.000 0.000 0.001 |
0.000 0.003 0.016 0.002 |
0.014 0.007 0.000 0.013 |
97.832 97.539 98.093 97.858 |
0.318 0.309 0.162 – |
518 306 146 – |
– | – | – | – | 466 | 14 |
5-5 |
64 |
29.299 |
32.440 |
24.454 |
8.021 |
0.330 |
2.695 |
0.022 |
0.014 |
0.153 |
0.005 |
0.007 |
0.000 |
0.009 |
0.011 |
0.009 |
97.469 |
0.170 |
957 |
– | – | – | – | 440 | 13 |
65 |
29.652 |
32.692 |
25.272 |
7.474 |
0.284 |
2.612 |
0.033 |
0.018 |
0.144 |
0.000 |
0.004 |
0.000 |
0.005 |
0.002 |
0.009 |
98.201 |
0.144 |
651 |
|||||||
66 |
29.560 |
32.363 |
26.908 |
6.419 |
0.142 |
2.368 |
0.036 |
0.018 |
0.067 |
0.006 |
0.000 |
0.000 |
0.001 |
0.035 |
0.012 |
97.935 |
– | – | |||||||
67 |
29.360 |
32.206 |
26.661 |
6.805 |
0.170 |
2.398 |
0.044 |
0.016 |
0.019 |
0.000 |
0.000 |
0.000 |
0.000 |
0.005 |
0.000 |
97.684 |
– |
– |
Примечание. Жирным шрифтом выделены точки, вошедшие в расчет изохроны. Здесь и в табл. 3 первая цифра в номере зерна соответствует пробе: 3 – ПЗК-201; 4 – ЗК-4; 5 и 6 – ПМС-239; 7 – СУ-1.
Таблица 3.
Локация | Состав | CHIME | LA-ICP-MS, t | ||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
№ зерна |
№ точки |
P2O5 | Ce2O3 | La2O3 | Nd2O3 | Sm2O3 | Pr2O3 | Y2O3 | CaO | ThO2 | UO2 | PbO | SiO2 | FeO | MnO | SO3 | Сумма | ThO2* | t | $\frac{{^{{206}}{\text{Pb}}}}{{^{{238}}{\text{U}}}}$ | ± | $\frac{{^{{207}}{\text{Pb}}}}{{^{{206}}{\text{Pb}}}}$ | ± | $\frac{{^{{208}}{\text{Pb}}}}{{^{{232}}{\text{Th}}}}$ | ± |
3-1 | 1 2 3 4 5 6 |
29.141 29.164 29.754 29.072 29.572 28.727 |
28.793 27.491 29.457 28.928 29.573 30.181 |
15.051 14.747 16.448 14.647 15.798 16.460 |
13.104 11.917 12.241 13.470 13.079 11.364 |
3.057 2.732 2.789 3.023 3.016 1.684 |
3.270 3.104 3.255 3.388 3.293 3.158 |
0.214 0.207 0.218 0.209 0.202 0.066 |
0.179 0.698 0.176 0.160 0.102 0.218 |
3.113 5.810 2.130 3.669 1.568 4.849 |
0.002 0.023 0.001 0.008 0.000 0.037 |
0.065 0.125 0.053 0.087 0.041 0.104 |
0.419 0.324 0.120 0.566 0.165 0.744 |
0.002 0.000 0.001 0.000 0.000 0.000 |
0.012 0.038 0.016 0.005 0.032 0.033 |
0.003 0.029 0.000 0.000 0.000 0.000 |
96.425 96.409 96.659 97.232 96.441 97.625 |
3.120 5.887 2.133 3.696 1.568 4.972 |
490 500 583 553 613 492 |
- | - | - | - | 448 | 12 |
4-1 | 27 28 29 |
28.232 27.891 28.753 |
23.091 28.228 30.699 |
6.141 9.198 14.661 |
20.182 16.303 12.010 |
5.525 3.111 1.753 |
4.094 3.932 3.353 |
0.698 0.625 0.449 |
0.332 0.207 0.205 |
0.618 0.743 1.301 |
0.216 0.155 0.132 |
0.050 0.056 0.077 |
1.247 6.839 1.916 |
0.255 0.862 0.702 |
0.050 0.033 0.016 |
0.132 0.047 0.011 |
90.863 98.230 96.038 |
1.338 1.260 1.741 |
862 1018 1018 |
1010 | 9 | 1147 | 68 | 900 | 35 |
4-2 | 30 31 32 33 |
29.845 30.314 27.916 23.354 |
29.644 29.015 29.623 18.141 |
8.801 8.610 10.659 4.570 |
20.087 20.254 15.178 18.086 |
3.187 3.641 2.202 5.603 |
4.688 4.590 3.940 3.462 |
0.599 0.731 0.527 0.550 |
0.110 0.108 0.188 0.182 |
0.020 0.020 0.651 0.275 |
0.025 0.031 0.016 0.027 |
0.009 0.006 0.026 0.020 |
0.014 0.031 6.783 16.803 |
0.025 0.014 0.326 0.689 |
0.046 0.048 0.043 0.045 |
0.015 0.000 0.009 0.008 |
97.115 97.413 98.087 91.815 |
0.103 0.123 0.704 0.365 |
1809 1090 859 1248 |
946 | 11 | 1008 | 19 | 826 | 23 |
4-3 | 34 35 36 37 |
30.033 28.279 28.540 29.076 |
32.395 30.393 32.297 28.301 |
23.449 10.454 15.191 8.469 |
7.717 15.976 11.857 19.391 |
0.713 2.404 1.571 3.648 |
2.602 4.069 3.417 4.390 |
0.446 0.596 0.452 0.627 |
0.072 0.178 0.142 0.178 |
0.316 0.259 0.545 0.306 |
0.024 0.013 0.014 0.033 |
0.018 0.007 0.026 0.016 |
0.028 2.824 2.296 0.484 |
0.005 0.244 0.115 0.130 |
0.011 0.046 0.016 0.032 |
0.002 0.006 0.013 0.018 |
97.831 95.748 96.492 95.099 |
0.396 0.302 0.592 0.416 |
1047 545 1018 891 |
1049 | 72 | 1446 | 63 | 702 | 34 |
4-4 | 38 39 40 41 42 |
29.214 28.834 29.341 28.903 29.763 |
32.783 30.409 30.372 29.952 31.242 |
15.998 9.829 9.229 9.472 9.790 |
11.413 16.007 17.707 17.555 16.774 |
1.083 2.495 2.834 3.114 2.510 |
3.432 4.095 4.373 4.257 4.332 |
0.416 0.477 0.426 0.544 0.439 |
0.147 0.225 0.156 0.174 0.206 |
1.110 1.384 0.836 0.522 1.441 |
0.123 0.097 0.077 0.117 0.071 |
0.067 0.076 0.002 0.053 0.077 |
1.303 0.847 0.692 0.223 0.092 |
0.109 0.637 0.238 0.090 0.024 |
0.017 0.034 0.032 0.041 0.039 |
0.003 0.007 0.321 0.009 0.008 |
97.218 95.453 96.636 95.026 96.808 |
1.520 1.707 – 0.912 1.678 |
1014 1027 – 1305 1059 |
932 | 19 | 992 | 19 | 809 | 30 |
5-4 | 57 58 59 60 61 62 63 |
29.138 29.026 29.335 29.149 28.969 29.084 27.895 |
33.671 34.265 34.615 34.317 34.215 34.513 29.404 |
10.089 10.248 9.889 9.863 10.282 9.954 8.676 |
16.269 16.111 16.658 16.558 15.874 16.374 15.290 |
1.391 1.346 1.235 1.324 1.308 1.251 1.570 |
4.500 4.454 4.566 4.600 4.496 4.599 4.076 |
0.297 0.220 0.116 0.187 0.188 0.176 0.403 |
0.016 0.026 0.021 0.030 0.024 0.026 0.221 |
1.870 1.554 1.482 1.442 1.974 1.490 7.425 |
0.007 0.006 0.000 0.012 0.009 0.005 0.037 |
0.045 0.023 0.031 0.036 0.045 0.038 0.181 |
0.356 0.244 0.234 0.232 0.319 0.214 0.491 |
0.019 0.000 0.000 0.000 0.026 0.011 0.000 |
0.045 0.061 0.050 0.038 0.001 0.013 0.049 |
0.000 0.004 0.000 0.006 0.006 0.000 0.025 |
97.713 97.588 98.232 97.794 97.736 97.748 95.743 |
1.893 1.574 1.482 1.482 2.004 1.507 7.548 |
558 345 492 571 528 592 563 |
– | – | – | – | 479 | 15 |
6-1 | 69 70 71 72 |
28.845 29.352 28.889 29.281 |
28.418 29.766 31.559 28.526 |
7.757 9.437 11.436 7.763 |
18.869 18.179 15.814 19.586 |
3.782 3.289 2.209 3.905 |
4.319 4.307 4.069 4.498 |
0.703 0.536 0.458 0.638 |
0.180 0.112 0.108 0.134 |
0.605 0.076 0.300 0.433 |
0.248 0.191 0.149 0.300 |
0.064 0.038 0.039 0.067 |
0.379 0.199 0.453 0.022 |
0.087 0.058 0.352 0.026 |
0.039 0.018 0.036 0.035 |
0.017 0.007 0.009 0.020 |
94.312 95.565 95.880 95.234 |
1.432 0.713 0.797 1.433 |
1018 1180 1105 1057 |
1075 | 12 | 1145 | 18 | 775 | 33 |
6-2 | 73 74 75 |
29.457 27.953 27.173 |
31.870 24.721 29.061 |
10.353 5.791 9.388 |
16.488 20.829 15.575 |
2.378 4.773 2.413 |
4.195 4.178 3.972 |
0.504 0.492 0.514 |
0.113 0.369 0.207 |
0.789 2.460 0.782 |
0.155 0.106 0.145 |
0.063 0.117 0.025 |
0.046 1.945 1.925 |
0.083 0.114 1.099 |
0.028 0.071 0.030 |
0.010 0.003 0.063 |
96.532 93.922 92.372 |
1.306 2.813 1.265 |
1100 964 467 |
997 | 10 | 1120 | 25 | 787 | 15 |
6-3 | 76 77 78 |
28.626 28.621 26.642 |
31.718 29.656 27.809 |
12.752 9.476 9.370 |
14.278 17.010 15.237 |
1.678 2.832 2.445 |
3.982 4.240 3.875 |
0.427 0.497 0.494 |
0.084 0.209 0.166 |
0.271 0.825 0.498 |
0.121 0.103 0.108 |
0.000 0.053 0.036 |
0.211 0.739 8.560 |
1.548 0.398 0.112 |
0.026 0.031 0.013 |
1.156 0.011 0.000 |
96.878 94.701 95.365 |
– 1.168 0.858 |
– 1042 964 |
1006 | 22 | 1071 | 27 | 822 | 11 |
6-4 | 79 80 81 |
26.070 27.970 28.479 |
24.946 28.800 30.708 |
6.835 9.060 10.756 |
18.854 17.040 15.692 |
4.453 2.763 2.166 |
4.066 4.118 4.079 |
0.515 0.486 0.411 |
0.235 0.165 0.184 |
0.695 0.256 1.055 |
0.182 0.163 0.134 |
0.070 0.000 0.063 |
3.590 1.351 0.653 |
1.188 0.976 0.085 |
0.054 0.035 0.059 |
0.015 1.114 0.013 |
91.768 94.297 94.537 |
1.302 - 1.502 |
1213 – 967 |
1044 | 17 | 1147 | 33 | 765 | 22 |
6-5 | 82 83 84 |
29.590 28.947 28.915 |
31.260 31.112 30.526 |
10.764 12.819 10.514 |
17.460 14.345 16.992 |
2.660 2.049 2.646 |
4.391 3.855 4.194 |
0.396 0.460 0.402 |
0.090 0.165 0.133 |
0.608 1.318 1.332 |
0.081 0.073 0.057 |
0.031 0.054 0.065 |
0.097 0.103 0.000 |
0.002 0.048 0.016 |
0.045 0.048 0.040 |
0.001 0.003 0.009 |
97.476 95.399 95.841 |
0.878 1.561 1.522 |
820 806 989 |
993 | 23 | 1132 | 27 | 716 | 15 |
7-1 | 85 86 87 |
28.267 29.396 27.713 |
26.716 31.073 25.185 |
7.199 9.378 6.538 |
20.456 17.768 19.989 |
4.182 2.757 4.350 |
4.468 4.358 4.259 |
0.584 0.407 0.647 |
0.181 0.081 0.282 |
0.605 0.487 0.980 |
0.160 0.120 0.157 |
0.057 0.040 0.062 |
0.878 0.000 1.563 |
0.286 0.016 1.436 |
0.041 0.041 0.049 |
0.008 0.013 0.014 |
94.088 95.935 93.224 |
1.138 0.887 1.503 |
1135 1030 950 |
1009 | 22 | 1025 | 22 | 813 | 19 |
7-2 | 88 89 90 |
28.068 28.277 28.168 |
20.177 23.918 23.071 |
4.372 5.603 5.340 |
24.174 22.998 23.092 |
8.036 5.511 6.131 |
4.265 4.559 4.389 |
0.702 0.650 0.626 |
0.262 0.275 0.185 |
0.640 0.675 0.425 |
0.187 0.161 0.174 |
0.067 0.053 0.047 |
1.406 1.057 0.348 |
0.563 0.310 0.071 |
0.082 0.041 0.075 |
0.005 0.024 0.000 |
93.006 94.112 92.142 |
1.263 1.212 1.005 |
1196 1002 1061 |
1027 | 17 | 1038 | 18 | 823 | 21 |
7-3 | 91 92 93 |
28.755 28.366 29.787 |
31.902 28.592 33.391 |
9.865 11.299 12.475 |
16.998 16.213 13.972 |
2.444 3.031 1.586 |
4.477 3.694 4.044 |
0.502 0.319 0.495 |
0.101 0.311 0.157 |
0.057 3.554 0.474 |
0.094 0.021 0.067 |
0.030 0.140 0.028 |
0.065 0.297 0.256 |
0.120 0.027 0.306 |
0.020 0.046 0.016 |
0.000 0.022 0.003 |
95.430 95.932 97.057 |
0.370 3.624 0.697 |
1698 900 927 |
969 | 36 | 1100 | 39 | 728 | 47 |
7-4 | 94 95 96 |
29.073 29.440 28.776 |
29.156 31.765 23.755 |
7.959 10.000 5.413 |
19.586 16.876 24.171 |
3.438 2.585 5.803 |
4.548 4.298 4.664 |
0.668 0.470 0.706 |
0.115 0.113 0.123 |
0.347 0.295 0.253 |
0.242 0.101 0.275 |
0.053 0.035 0.054 |
0.031 0.000 0.024 |
0.031 0.017 0.020 |
0.032 0.035 0.045 |
0.000 0.006 0.000 |
95.279 96.036 94.082 |
1.154 0.632 1.170 |
1040 1242 1041 |
1087 | 27 | 1105 | 26 | 751 | 16 |
Расчет возраста производился по результатам электронно-зондового рентгено-спектрального определения ThO2, UO2, PbO методом CHIME с помощью компьютерной программы, размещенной на сайте Центра хронологических исследований Нагойского университета Японии (http://www.nendai.nagoya-u.ac.jp/gsd/CHIME/). Описание этой программы, принципы и особенности метода CHIME приведены в работе (Kato et al., 1999). Выбор конкретных анализов для построения изохроны осуществлялся в ручном режиме методом перебора. За окончательный вариант расчета принималась изохрона с приемлемой относительной погрешностью возраста (не более 5–10 отн. %), значением СКВО менее 1 и максимальным количеством анализов минерала среди альтернативных выборок.
U–Th–Pb изотопно-геохимическое датирование монацита было выполнено методом лазерной абляции с масс-спектрометрией в индуктивно-связанной плазме (LA-ICP-MS) в лаборатории Геологической службы Дании и Гренландии (GEUS), г. Копенгаген (аналитики Т.Б. Томсен и С.Х. Серре). Система лазерной абляции NWR213 с неодимовым лазером с длиной волны 213 нм на алюмо-иттриевом гранате (Nd:YAG лазер) производителя NewWaveResearch (ESI) со стандартной TV2 ячейкой для образца, которая соединена с одноколлекторным магнитным секторным масс-спектрометром с индуктивно-связанной плазмой Element 2 (FisherScientific). Время вывода лазера в рабочий режим составляло 15–20 мин в начале каждой смены, что обеспечивало стабильную мощность лазера и плоскую геометрию кратеров. Отношения сигнал/шум для диапазона тяжелых масс (от 202Hg до 238U), влияющие на 238U и 206Pb, были максимально увеличены для U–Th–Pb датирования. Одновременно, путем уменьшения 254UO/238U отношения, соблюдались условия для низкого уровня образования оксидов элементов. Для контроля качества U–Th–Pb датирования образцов в процессе измерения регулярно анализировались: стандартный образец циркона Plesovice (Slama et al., 2008) и стандартные образцы монацита A49H, A276C (персональное сообщение Y. LaHaye, GTK) и Bananeira (Gonçalves et al., 2016), что обеспечивало погрешность анализов менее 3–5%. Участки для анализа выбирались в свободных от микровключений и чистых доменах зерен монацита. Данные были получены при точечном анализе с кратером 40 мкм при энергии лазера от 10 до 10.6 Дж/см2 и частоте импульсов 10 Гц. Длительность проведения индивидуального анализа не превышала 2 мин, включая 30 с измерения фона, сменяемого собственно абляцией в течение 40 и 45 с “промывом” после абляции. Обработка первичных данных осуществлялась стандартными программами, входящими в комплект оборудования. Обработка результатов измерений, расчет изотопных отношений и значений возраста осуществлялись после проведения анализа с помощью программы Iolite v.2.5 (Hellstrom et al., 2008, Paton et al., 2011), с использованием встроенного в Iolite Vizual Age алгоритма обработки данных (Petrus, Kamber, 2012) для U–Th–Pb датирования. Vizual Age алгоритм обработки данных включает схему коррекции вертикального изотопного фракционирования (Paton et al., 2010) и обеспечивает коррекцию на общий Pb для монацита (Andersen, 2002).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Состав монацита. Практически в каждой пробе было выделено две разновидности монацита (табл. 2 и 3) с размером зерен до 1–2 мм (рис. 2, а, б). Преобладает непрозрачный серый (бурый, черный) глобулярный монацит-(Се), в котором содержание Nd превышает содержание La. Зерна этого типа часто округлой формы и линзовидные, со следами растворения на внешних границах. В объеме зерен характерно замещение порового пространства кварцем и флоренситом. В отечественной литературе монацит с такими характеристиками называют куларитом (Некрасова, Некрасов, 1983; Кременецкий, 1993; Макеев, Вирюс, 2013), однако, за рубежом этот термин не получил распространения и в настоящее время не используется. В режиме BSE изображения зерна куларита имеют светло-серую окраску и неоднородное строение, в них в большом количестве (иногда до 10–15 об. %) присутствуют включения кварца и флоренсита, заполняющие поровое пространство (рис. 3, зерна 3-1, 4-2, 5-4, 7-1). Светлые пятна и прожилки в этих зернах указывают на неоднородность в химическом составе, а именно на повышенное содержание тория. Содержания главных элементов в краевой и центральной части зерен сильно отличаются (табл. 3). По данным микрозондового анализа отмечена внутризерновая зональность куларита, заключающаяся в повышении к краю зерен содержания La и понижении содержания Nd; содержание Се при этом или остается неизменным или незначительно повышается (Красоткина, 2018). Аналогичная зональность отмечалась и другими исследователями, например, для куларита из карьера у скалы “Золотой Камень” была установлена зональность, заключающаяся в повышении от центра зерна к краю содержаний La и Се и понижении содержания Nd (Колонин и др., 2010).
Монацит обычного желтоватого оттенка (рис. 2, б) по составу является монацитом-(Се), в котором содержание La превышает содержание Nd. Удлиненные кристаллы и их обломки (рис. 3, зерна 5-1 и 5-2) характеризуются однородным внутренним строением, а их относительно хорошая сохранность свидетельствует о близком коренном источнике (Макеев, Вирюс, 2013). По данным микрозондового анализа монацит демонстрирует отсутствие зональности при сравнении состава центральной и краевой частей зерен (Красоткина, 2018), при этом заметен разброс в соотношении содержаний LREE между индивидуальными зернами (табл. 2).
На тройной диаграмме La2O3–Ce2O3–Nd2O3 точки составов монацита образуют единый тренд, выгнутый к вершине Се (рис. 4). Большинство зерен обогащено Се2O3 относительно двух других компонентов, причем это характерно в большей степени для желтого монацита. В некоторых зернах куларита содержание Nd2O3 превышает 24 мас. %. В желтом монаците содержание La2O3 достигает 26.9 мас. %. Только один анализ попадает в поле монацита-(Nd).
Важным критерием для выяснения генезиса монацита является уровень содержания Th. Для гидротермального монацита типоморфной особенностью является резко пониженное содержание Th и, соответственно, пониженное Th/U отношение (Schandl, Gorton, 2004; Taylor et al., 2015). Монацит из рудопроявления Ичетъю характеризуется крайне низким содержанием Th, для большинства зерен не превышающим 1 мас. %. В желтом монаците содержание Th в целом меньше, чем в куларите, хотя диапазоны содержания Th пересекаются (табл. 2, 3). На диаграмме Th–Th/U (рис. 5) и куларит, и монацит попадают в область составов гидротермального монацита.
На диаграмме UO2–ThO2 в сравнении с монацитом из различных типов пород (Janots et al., 2012), обе разновидности монацита из рудопроявления Ичетъю также соответствуют составам гидротермального монацита (рис. 6). Содержание U в желтом монаците экстремально низкое; по данным LA-ICP-MS (Скублов и др., 2018) для большинства зерен оно находится в интервале 0.1–10 ppm, что ниже порога обнаружения микрозондового анализа (табл. 1). В куларите среднее содержание U составляет около 1300 ppm (Скублов и др., 2018). Th/U отношение, по данным LA-ICP-MS, для желтого монацита гораздо выше (минимальное значение составляет 129, максимальное – 62153 ppm), чем для куларита (Th/U отношение варьирует от 0.64 до 26.35 при среднем значении около 5). Эта же закономерность прослеживается и при рассмотрении результатов микрозондового анализа (рис. 6).
Возраст монацита. Результаты датирования куларита и монацита из проявления Ичетъю методами CHIME и LA-ICP-MS приведены в табл. 2 и 3.
При расчете возраста монацита методом CHIME были исключены анализы с содержанием PbO ниже порога обнаружения и четыре анализа (12, 14, 64, 68) с завышенными возрастами (древнее 850 млн лет), определенными этим методом (табл. 2). Для остальных 28 анализов была рассчитана эрохрона с возрастом 576 ± 115 млн лет и СКВО = 11.67. Исключение еще 8 анализов позволило получить кондиционную изохрону с возрастом 531 ± 59 млн лет и СКВО = 1.59. Уменьшение числа анализов до 18 не изменило принципиально значение возраста и погрешность его определения (518 ± 40 млн лет); при этом СКВО уменьшилось до 0.71 (рис. 7, а). Медианное значение индивидуальных возрастов для этой же группы анализов составляет 538 млн лет. Поэтому значение из интервала 520–540 млн лет, определенное методом CHIME, можно рассматривать как возраст кристаллизации монацита из рудопроявления Ичетъю.
По данным метода LA-ICP-MS (табл. 2) средневзвешенный 238U/206Pb возраст для монацита составляет 561 ± 58 млн лет. С учетом погрешности это значение пересекается с данными, полученными методом CHIME. Средневзвешенный 232Th/208Pb возраст, рассчитанный по 8 определениям, более молодой и составляет 451 ± 19 млн лет.
Анализы куларита можно разделить на две подгруппы по индивидуальным возрастам, рассчитанным методом CHIME (табл. 3). В первую подгруппу попадают анализы (их большинство) с возрастами от 806 до 1809 млн лет. Для них была построена изохрона с возрастом 957 ± 59 млн лет и СКВО = 2.11. Уменьшение размера выборки до 26 анализов (за счет отбрасывания точек с самыми древними возрастами) принципиально не изменяет результата – возраст изохроны в этом случае составляет 978 ± 31 млн лет, СКВО = 0.46 (рис. 7, б). Медианное значение возраста для этой же группы составляет 1018 млн лет.
Возраст, рассчитанный для второй подгруппы анализов куларита, достаточно выдержан. Отбрасывание крайних значений возраста практически не меняет изохронный возраст, а лишь понижает величину СКВО. Для 13 анализов была построена изохрона с возрастом 520 ± 27 млн лет и СКВО = 0.93 (рис. 7, в). При этом медианное значение возраста для выборки несущественно отличается в большую сторону и составляет 545 млн лет.
Для куларита можно использовать геохронологические определения методом LA-ICP-MS для всех трех изотопных систем (табл. 3). Для подгруппы с более древним возрастом средневзвешенный 238U/206Pb возраст составляет 1006 ± 26 млн лет, 207Pb/206Pb возраст – 1069 ± 38 млн лет. Средневзвешенное значение 232Th/208Pb возраста меньше и составляет 788 ± 27 млн лет. Налицо несоответствие возрастных оценок, соответствующих разным изотопным системам – U–Pb и Th–Pb.
Для подгруппы куларита с возрастом около 520 млн лет, определенным методом CHIME, не удалось определить возраст U–Pb изотопной системы методом LA-ICP-MS. Два значения 232Th/208Pb возраста (448 ± 12 и 479 ± 15 млн лет) меньше возрастных значений, полученных методом химического датирования этих же зерен куларита.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Сопоставление определений возраста монацита и куларита из проявления Ичетъю методами CHIME и LA-ICP-MS продемонстрировало их сходство. Для монацита возраст по результатам химического датирования составляет около 520–540 млн лет и практически совпадает с изотопными данными по U–Pb системе (около 560 млн лет). Изотопный возраст по Th–Pb системе (около 450 млн лет) “отстает” от U–Pb системы более чем на 100 млн лет.
Датирование куларита подтвердило установленное ранее (Макеев, Вирюс, 2013) проявление двух разновозрастных событий. Бóльшее число зерен куларита по данным химического датирования и метода LA-ICP-MS (U–Pb изотопная система) имеет возраст около 980–1070 млн лет. В то же время 232Th/208Pb возраст меньше, как минимум, на 200 млн лет и составляет в среднем 780 млн лет.
Меньшая часть зерен куларита по данным химического датирования имеет возраст около 520–540 млн лет, что совпадает с возрастными определениями для монацита. Значение возраста, определенное методом LA-ICP-MS (Th–Pb изотопная система), попадает в интервал 450–480 млн лет, что заметно меньше возраста, полученного с помощью метода CHIME.
Наблюдаемое как для монацита, так и для куларита, омоложение 232Th/208Pb возраста по сравнению с данными химического датирования и U–Pb изотопным возрастом объяснить достаточно сложно. Если предполагать вынос радиогенного 208Pb при гидротермальных процессах, то следовало бы ожидать сопоставимый по масштабам вынос 206Pb, тем более, что Th/U отношение у куларита близко к 1 (рис. 5). Этого не происходит с U−Pb-возрастом у куларита, который устойчиво держится на отметках 1000–1100 млн лет (табл. 3). Можно предположить фракционирование (привнос) Th в результате гидротермальной деятельности. В условиях незначительного содержания Th в куларите даже относительно небольшой привнос Th может оказать критическое влияние на величину 208Pb/232Th отношения в ходе последующего радиоактивного распада.
Дисбаланс U−Pb и Th−Pb изотопных систем в монаците отмечался и ранее. Если в ходе развития локальных методов датирования (CHIME, SIMS, LA-ICP-MS) расхождение U−Pb и Th−Pb возрастов зачастую списывали на проблемы методического плана (Harrison et al., 2002), то впоследствии было установлено, что при гидротермальных изменениях монацита только значения 232Th/208Pb возраста дают точную оценку времени протекания этих процессов, тогда как U–Pb система в монаците испытывает сильнейшее нарушение в результате контаминации общим Pb и фракционирования U относительно Th (Seydoux-Guillaume et al., 2012). Детальное исследование монацита из гранитов, включая независимую оценку баланса изотопов Pb, показало, что при гидротермальных изменениях содержание 206Pb, как правило, увеличивается, а содержание 208Pb – уменьшается при ожидаемом уменьшении содержания Th (Poitrasson et al., 2000). Не исключено, что в случае с монацитом из проявления Ичетъю расхождение 232Th/208Pb и 238U/206Pb возрастов вызвано именно этим типом фракционирования радиогенных изотопов Pb.
Гидротермальное преобразование куларита, приведшее его к теперешнему облику, имеет возраст около 500–600 млн лет. Это событие зафиксировала как Th–Pb изотопная система куларита, так и U–Pb и Тh–Pb системы монацита. Остается открытым вопрос, какое событие послужило толчком для активизации гидротермальной деятельности и практически одновременной перекристаллизации монацита и куларита из разных источников, которые затем объединились в рудопроявлении Ичетъю. Положение трех проб монацита на общей с куларитом Pb–Pb изохроне (Красоткина, 2018) говорит о присутствии в нем определенной компоненты древнего радиогенного Pb. Можно предположить, что желтый монацит является полностью перекристаллизованным монацитом из пород фундамента, но из иного первоисточника и типа пород, чем в случае с куларитом. Основная масса монацита не могла образоваться по более древнему кулариту. Эти две разновидности одного минерала, из которых каждая имеет собственный первоисточник и свою историю преобразования.
Проведенное исследование особенностей минерального парастерезиса проявления Ичетъю (более 50 минеральных фаз), срастаний этих минералов, сингенетических включений, морфологии и типохимических особенностей всех минералов, в том числе двух разновидностей монацита-(Ce) (с преобладанием в качестве ведущей примеси либо La, либо Nd) позволило утверждать, что обсуждаемое рудопроявление образовано с участием не менее трех-четырех видов коренных источников рудного вещества, которыми могут быть: 1) лампрофировые дайки, подобные четласским, являющиеся источником алмаза, рутила, монацита, Mn-содержащего ильменита, циркона, титанита, апатита, флогопита и др. (Макеев, Брянчанинова, 2009; Макеев и др., 2009); 2) подстилающее Пижемское титановое месторождение как источник Mn-содержащего ильменита, лейкоксена, железистого рутила, псевдорутила, циркона, монацита и его разновидности – куларита и др. (Макеев, 2016); 3) кварцевые жилы в неопротерозойских кварцито-сланцевых породах фундамента с альбитом, гематитом, Nb-содержащим рутилом, колумбитом, ксенотимом, рутилом, монацитом-(Ce) с примесью La (аналог Бобровского и Октябрьского проявления), монацитом-(Ce) с примесями La и Th (аналог Новобобровского проявления на Четласском Камне; Удоратина и др., 2015); 4) кварцевые золотоносные жилы в кварцито-сланцевом комплексе пород фундамента.
Датирование методом CHIME высокоториевого монацита из гидротермально-метасоматических пород жильной серии, развитых в пределах Новобобровского участка Четласского Камня на Среднем Тимане, показало, что его возраст составляет 530–550 млн лет (Удоратина и др., 2015). Это значение практически совпадает с полученными в настоящей работе с помощью независимых методов (CHIME и LA-ICP-MS) возрастами гидротермального монацита и перекристаллизованного куларита из проявления Ичетъю, попадающими в интервал 500–600 млн лет, а также с возрастом монацита по одной, наиболее молодой, изохроне в предшествующей работе (Макеев, Вирюс, 2013). Такая корреляция возрастов гидротермальных событий на границе венда и фанерозоя, установленных для образцов из двух гряд Среднего Тимана – Вольско-Вымской и Четласской, расположенных на расстоянии 60 км друг от друга, дает основание предполагать единое для Среднего Тимана тектоно-термальное событие, зафиксированное монацитом. Источниками REE в процессе формирования рудопроявления Ичетъю и сопряженного с ним Пижемского титанового месторождения могли послужить одно или несколько рудопроявлений (предполагаемых, но не выходящих на современную поверхность), аналогичных Новобобровскому, Бобровскому и Октябрьскому в Четласском Камне, в кварцито-сланцевом неопротерозойском комплексе пород фундамента на севере Вольско-Вымской гряды.
Более древний возраст (около 740 млн лет), полученный нами для куларита методом CHIME ранее (Макеев, Вирюс, 2013), можно соотнести с возрастом четласских лампрофиров, время внедрения которых по данным Rb–Sr метода составляет 819 ± 19 млн лет (Макеев, Брянчанинова, 2009; Макеев и др., 2009). К этому же временному интервалу относится формирование четласских карбонатитов (около 600 млн лет), в которых монацит является одним из наиболее распространенных акцессорных минералов. Эти возрастные данные получены только для куларита, отобранного из проб конглобрекчии в южной части рудопроявления Ичетъю. В южной части площади рудопроявления и выходов на поверхность пласта конглобрекчии, в ее тяжелой фракции наиболее ярко проявилась титановая минеральная ассоциация, характерная именно для нижележащего Пижемского месторождения. Вероятным источником куларита здесь могли выступать руды Пижемского месторождения, а зафиксированный возраст куларита около 740 млн лет может соответствовать возрасту формирования самого титанового месторождения.
Возраст самой древней изохроны 978 ± 31 млн лет, рассчитанный для куларита из северной части рудопроявления и близкий к возрасту около 967 млн лет для нескольких проб в южной части проявления Ичетъю (Макеев, Вирюс, 2013), отвечает времени первичной кристаллизации куларита и, возможно, указывает на наиболее древний и самый удаленный коренной источник редкометалльно-редкоземельной высокотемпературной гидротермально-метасоматической минерализации в палеопротерозойском кварцито-сланцевом комплексе пород фундамента.
ВЫВОДЫ
Проведенные исследования морфологии, состава и возраста монацита рудопроявления Ичетъю выявили принципиальные различия в типоморфных особенностях и генезисе двух его разновидностей. Обычный монацит желтого цвета из проявления Ичетъю представлен монацитом-(Ce), в котором содержание примеси La превышает содержание Nd. Время его кристаллизации (перекристаллизации) по данным метода CHIME равно 518 ± ± 40 млн лет. Время образования второй разновидности монацита – куларита (характеризующейся преобладанием примеси Nd над La) составляет 978 ± 31 млн лет. Часть зерен куларита имеет возраст 520 ± 27 млн лет, связанный, предположительно с гидротермальным событием, приведшим к одновременной перекристаллизации монацита и куларита. При этом две рассматриваемые разновидности монацита образовались в совершенно разных первоисточниках, а затем были объединены в минеральном парастерезисе рудопроявления Ичетъю.
Полученные методом CHIME оценки возраста монацита из рудопроявления Ичетъю, отвечающие двум рубежам (500–600 и 960–1000 млн лет), близки или совпадают с изотопными определениями возраста в этих же зернах монацита, оцененными методом LA-ICP-MS. Проведенное исследование показывает, что для массовых определений возраста монацита можно использовать более локальный и экспрессный метод химического датирования CHIME, результаты которого рекомендуется выборочно заверять более трудоемким и менее локальным изотопным методом LA-ICP-MS.
Исследование монацита методом CHIME выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-35-60001. Funding: The reported study of monazite by CHIME method was funded by RFBR, project number 19-35-60001. Исследование монацита методом LA-ICP-MS выполнено в рамках тем НИР ИГЕМ РАН № 0136-2018-0020 и ИГГД РАН № 0153-2019-0002.
Список литературы
Борисовский С.Е. Альтернативный способ измерения фона при наложении аналитических линий / Тез. докл. VIII Всеросс. конф. по рентгеноспектральному анализу. Иркутск: Институт земной коры СО РАН – ИрГТУ, сентябрь 2014. Иркутск, 2014. С. 20.
Вотяков С.Л., Щапова Ю.В., Хиллер В.Н. Кристаллохимия и физика радиационно-термических эффектов в ряде U-Th-содержащих минералов как основа для их химического микрозондового датирования. Екатеринбург: Институт геологии и геохимии УрО РАН, 2011. 336 с.
Вотяков С.Л., Хиллер В.Н., Щапова Ю.В. Особенности состава и химическое микрозондовое датирование U-Th-содержащих минералов. Часть I. Монациты ряда геологических объектов Урала и Сибири // ЗРМО. 2012. № 1. С. 45–60.
Калюжный В.А. Геология новых россыпеобразующих метаморфических формаций. М.: Наука, 1982. 264 с.
Колонин Г.Р., Широносова Г.П., Швецова И.В. О зональном распределении РЗЭ в темных монацитах (куларитах) Тиманского кряжа // Докл. РАН. 2010. Т. 432. № 4. С. 524–527.
Красоткина А.О. Изотопно-геохимические особенности и возраст акцессорных минералов рудопроявления Ичетъю и Пижемского месторождения (Средний Тиман). Автореф. дисс. … канд. геол.-мин. наук. СПб.: СПГУ, 2018. 20 с.
Кременецкий А.А. Новый геолого-промышленный тип редкоземельных россыпей // Разведка и охрана недр. 1993. № 3. С. 15–19.
Макеев А.Б. Типоморфные особенности минералов титановых руд Пижемского месторождения // Минералогия. 2016. № 1. С. 24–49.
Макеев А.Б., Андреичев В.Л., Брянчанинова Н.И. Rb–Sr возраст лампрофиров Среднего Тимана // Докл. РАН. 2009. Т. 426. № 1. С. 94–97.
Макеев А.Б., Брянчанинова Н.И. Лампрофиры Тимана // Региональная геологии и металлогения. 2009. Т. 37. С. 51–73.
Макеев А.Б., Вирюс А.А. Монацит проявления Ичетъю (состав, морфология, возраст) // Изв. высш. учебн. заведений. Геология и разведка. 2013. № 3. С. 10–15.
Макеев А.Б., Дудар В.А. Минералогия алмазов Тимана. СПб: Наука, 2001. 336 с.
Макеев А.Б., Красоткина А.О., Скублов С.Г. Новые данные об U–Pb возрасте и составе циркона (SHRIMP-II, SIMS) из полиминерального рудопроявления Ичетъю (Средний Тиман) // Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН. 2017. № 11. С. 28–42.
Макеев А.Б., Макеев Б.А. Цинковые хромшпинелиды Среднего Тимана и Приполярного Урала // Докл. РАН. 2005. Т. 404. № 2. С. 235–240.
Макеев Б.А. Макеев А.Б. Редкоземельные и стронциевые алюмофосфаты Вольско-Вымской гряды (Средний Тиман) // ЗРМО. 2010. № 3. С. 95–102.
Макеев Б.А. Минеральные ассоциации и индикаторы рудоносности Пижемского титанового и Ичетъюского алмазоносного месторождений Среднего Тимана. Автореф. дисс. … канд. геол.-мин. наук. Казань: Казанский университет, 2012. 24 с.
Некрасова Р.А., Некрасов И.Я. Куларит – аутигенная разновидность монацита // Докл. АН СССР. 1983. Т. 268. № 3. С. 688–693.
Скублов С.Г., Красоткина А.О., Макеев А.Б., Томсен Т.Б., Серре С.Х., Абдрахманов И.А. Геохимия редких элементов (LA-ICP-MS) в монаците из рудопроявления Ичетъю, Средний Тиман / Тр. Ферсмановской научн. сессии. Апатиты, 7–10 апреля 2019 г. Апатиты: ГИ КНЦ РАН, 2018. С. 338–341.
Скублов С.Г., Макеев А.Б., Красоткина А.О., Ризванова Н.Г., Койман Э., Томсен Т.Б., Серре С.Х. Новые данные о возрасте циркона, рутила и монацита из рудопроявления Ичетъю, Средний Тиман / Мат. VII Российск. конф. по изотопной геохронологии “Методы и геологические результаты изучения изотопных геохронометрических систем минералов и пород”. Москва, 5–7 июня 2018 г. М.: ИГЕМ РАН, 2018. С. 326–328.
Удоратина О.В., Вирюс А.А., Козырева И.В., Швецова И.В., Капитанова В.А. Возраст монацитов жильной серии четласского комплекса (Средний Тиман): Th–U–Pb-данные // Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН. 2015. № 3. С. 23–29.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Записки Российского минералогического общества