Геохимия циркона метаморфических пород

Наша коллекция метаморфических пород, из которых геохимически изучены цирконы, не может считаться представительной для этого класса пород. Все изученные цирконы выделены из пород, так или иначе связанных с офиолитовыми комплексами. Это амфиболиты по базальтам СОХ (к1036), высокобарические метаморфиты (плагиогранитогнейсы) - продукты частичного плавления амфиболитов по базальтам СОХ (к788 и к1757), а также гранито-гнейсы из подошвы Хабарнинского аллохтона (к1831), образованные в результате обдукции.

Формирование апобазальтовых мигматизированных амфиболитов, имеющих геохимические параметры базальтов СОХ, связано с внедрением горячих масс гарцбургитовых мантийных тектонитов, слагающих подавляющую по объему часть Кемпирсайского массива. В амфиболитах, перекрывающих гарц-бургиты в южной части Кемпирсайского массива, развиты типичные метаморфогенные цирконы, сравнительно однородные по возрасту (400±8 млн лет) и химическому составу (рис. 10.9, табл. 10.5). Возраст циркона - это время обдукции офиолитов в структуры континентальной коры.

Более сложный набор цирконов встречен в гранитогнейсе к 1831, залегающем в подошве Кемпирсайско-Хабарнинского аллохтона и образованном в результате частичного плавления пород континентальной коры в контакте с горячими породами аллохтона. Среди них выделены три группы возрастом 2700, 450 и 300 млн лет (см. табл. 10.5). Данные о цирконовом возрасте магматических комплексов этого аллохтона позволяют предположить, что первые две группы отвечают реликтовому циркону, а последняя имеет собственно метаморфическое происхождение.

Высокобарические ортопороды кислого состава - плагиогранитогнейсы - образуют жилы и небольшие интрузивные тела в амфиболитах. Амфиболиты - это преобразованная базальтоидная часть офиолитового комплекса, а плагиогранитогнейсы - продукты частичного плавления амфиболитов, образующие лейкосому. Плагиогранитогнейсы очень своеобразны по минеральному составу. Главные минералы - кварц, альбит-олигоклаз, высокоглиноземистая роговая обманка и кальциевый спессартин-альмандин. Минеральный парагенезис отвечает давлению 11-14 кбар и температуре 500-600 °С. По химическому составу это практически бескалиевые высокожелезистые и высококальциевые породы, отвечающие кварц-плагиоклазовой котектике, что свидетельствует, во-первых, об их первично-магматическом происхождении, а во-вторых, о приблизительно изохимическом характере метаморфизма.

Цирконы плагиогранитогнейса к788 из северо-западного экзоконтакта Кытлымского массива образуют две возрастные группы - 400 и 300 млн лет, первая из которых, по-видимому, отвечает возрасту офиолитового субстрата, а вторая, как и в случае гранитогнейса к1831, фиксирует время метаморфических преобразований. Ранние цирконы по своим геохимическим особенностям (см. табл. 10.5, рис. 10.9) отличаются от более поздних низким содержанием U, Th, La, Nb, Ta, что, возможно, указывает на их океаническую природу. Особенно хорошо разница между молодыми и ранними цирконами заметна на диаграмме U-Y, где они практически без перекрытия различаются величиной отношения U/Y. Новые определения возраста циркона на приборе SHRIMP-IIe/mc лаборатории IBERSIM приведены на рис. 10.10, где отчетливо видно не только наличие двух отмеченных выше возрастных групп, но и их четкие геохимические различия, а именно высокое содержание нерадиогенного свинца в молодых цирконах.

Цирконы плагиогранитогнейса к 1757 из западного экзоконтакта Челябинского гранитоидного массива образуют три возрастные и геохимические группы - 360, около 600 и около 2200 млн лет. Возраст цирконов первой группы соответствует времени внедрения основной массы гранитоидов Челябинского массива, а более древние цирконы представляют субстрат плагиогранитогнейса. Возрастная и генетическая неоднородность циркона в этой пробе обусловливает и геохимические вариации (см. рис. 10.9).

Изученные метаморфические породы характеризуются наличием двух геохимических популяций - низко- и высокоурановых цирконов, первая из которых более ранняя, и возможно, представляет циркон протолита, а вторая образуется либо на пике метаморфизма, либо позднее. Обычно высокоурановая группа имеет повышенное содержание легких лантаноидов. Содержание U и Th в цирконах метаморфических пород варьируется в тех же пределах, что и в магматических породах, как и величина отношения U/Th.