Венд-кембрийские гранитоиды Салатимской сутурной зоны (Северный Урал): геохимия цирконов, состав субстрата, геохронологические и геодинамические следствия

Объект исследований. Состав и изотопные параметры цирконов и вмещающих их гранитов крутореченского комплекса, приуроченного к западной части зоны Главного Уральского разлома (Салатимская сутурная зона, Присалатимская зона смятия, Северный Урал).
Методы. Определение U-Pb возраста, микроэлементного состава и изотопов Lu-Hf производилось методом LA-ICP-MS (Улан-Удэ, Екатеринбург), содержания изотопов Sm-Nd в породах – методом TIMS.
Результаты. Показано, что морфология и геохимические особенности главной популяции цирконов из гранитов подтверждают их магматический генезис и отсутствие преобразований, что позволяет считать валидным полученный ранее венд-раннекембрийский (542 млн лет) возраст гранитов. Ксеногенные ядра (1034–1221 млн лет) в цирконах, вероятно, заимствованы из пород ишеримской свиты. Источником сноса для последней могли быть породы фундамента Восточно-Европейской платформы. Молодые цирконы (400 млн лет) по составу резко отличаются от более древних и были образованы за счет уже существующих зерен под действием флюидной фазы, генерированной, возможно, под влиянием мантийного диапира. Субстрат для выплавления гранитов был существенно коровым, что подтверждается параметрами трех независимых изотопных систем: εNd(t) = –6, εHf(t) = –6…–9, первичное отношение (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)i = 0.796943. По составу породы протолита могли быть песчаниками с небольшой примесью пелитового материала. Данные по цирконам показали, что в отношении определения границ и возраста саранхапнерской свиты в обрамлении крутореченского комплекса и положения ЮВ границы Ишеримского блока имеется ряд спорных вопросов, для разрешения которых требуются дополнительные исследования.
Заключение. Результаты могут использоваться при геологическом картировании.

1. Балашов Ю.А., Скублов С.Г. (2011) Контрастность геохимии магматических и вторичных цирконов. Геохимия, 6, 622-633. https://doi.org/10.1134/S0016702911040033

2. Государственная геологическая карта Российской Федерации (2007а) Масштаб 1:1 000 000 (третье поколение). Уральская серия. Лист Р-40 (Североуральск). Объяснительная записка. СПб.: Картфабрика ВСЕГЕИ, 332 с.

3. Государственная геологическая карта РФ масштаба 1:200 000 (2007б) Издание второе. Серия Среднеуральская. Лист Р-О-XXXVI (Североуральск). Объяснительная записка. Под ред. В.В. Шалагинова. Составили Г.А. Петров, Г.А. Ильясова, Н.И. Тристан и др. СПб.: Картфабрика ВСЕГЕИ, 408 с.

4. Гранитоидные комплексы Ляпинско-Кутимского мегантиклинория (2002). И.И. Чайковкий Отчет по НИС, Гос. рег. № 48-02-19/2. Пермь: ПГУ, 227 с. (фондовые материалы)

5. Довжикова Е.А. (2005) Позднедокембрийский магматизм Припечорской зоны разломов (центральной части Печорской плиты). Дисс… канд. геол.-мин. наук. Сыктывкар, 115 с.

6. Каулина Т.В. (2010) Образование и преобразование циркона в полиметаморфических комплексах. Апатиты, ИЗД144 с.

7. Коровко А.В., Бородина Н.С., Солошенко Н.Г., Стрелецкая М.В., Вишнякова М.Д. (2017а) О возрасте Крив-Вагранского сиенитового массива (Салатимская зона смятия, Северный Урал). Чтения памяти П.Н. Чирвинского, (20). Пермь: ПГУ, 120-126.

8. Коровко А.В., Шардакова Г.Ю., Хубанов В.Б. (2019) Венд-раннекембрийские граниты крутореченского комплекса (Присалатимская зона, Северный Урал): возраст протолита, геодинамические условия образования и преобразования. Геодинамика и тектонофизика, 10 (4), 863-878. https://doi.org/10.5800/GT-2019-10-4-0446

9. Краснобаев А.А., Пучков В.Н., Сергеева Н.Д., Бушарина С.В. (2019) Природа цирконовой кластики в песчаниках рифея и венда Южного Урала. Георесурсы, 21(1), 15-25. https://doi.org/10.18599/grs.2019.1.15-25

10. Кузнецов Н.Б., Романюк Т.В., Шацилло А.В., Голованова И.В., Данукалов К.Н., Меерт Дж. (2012) Возраст детритных цирконов из Ашинской серии Южного Урала – подтверждение пространственной сопряженности уральского края Балтики и Квинслендского края Австралии в структуре Родинии (“Australia upside down conception”). Литосфера, 4, 59-77.

11. Легенда Уральской серии листов Госгеолкарты-1000/3 (актуализированная версия) (2009) СПб.: ВСЕГЕИ, 250 с. Маслов А.В., Петров Г.А., Ронкин Ю.Л. (2018) Ранние этапы эволюции уралид: U-Pb систематика обломочных цирконов из пород рифтогенных ассоциаций. Стратиграфия. Геол. корреляция, 26(2), 3-20. DOI: 10.7868/S0869592X18020011

12. Петров Г.А. (2007) Условия формирования комплексов зоны Главного Уральского разлома на Северном Урале. Екатеринбург: Изд-во УГГА, 181 с.

13. Петров Г.А. (2020). Докембрийские комплексы Ишеримского антиклинория (Северный Урал): стратиграфия, магматизм, метаморфизм, металлогения. Екатеринбург: УрО РАН, 176 с.

14. Петров Г.А., Маслов А.В., Ронкин Ю.Л. (2005) Допалеозойские магматические комплексы Кваркушско-Каменногорского антиклинория (Средний Урал): новые данные по геохимии и геодинамике. Литосфера, 4, 42-69.

15. Петров Г.А., Ронкин Ю.Л., Тристан Н.И., Гердес А., Маслов А.В. (2014) Новые данные о составе и возрасте гранитов Ишеримского антиклинория и положение границы тиманид на Северном Урале. Докл. АН, 459 (6), 721-725. DOI: 10.7868/S0869565214360201

16. Петров Г.А., Ронкин Ю.Л., Тристан Н.И., Гердес А., Маслов А.В. (2015) Первые результаты U-Pb (LAICP-MS)-датирования обломочных цирконов из метапесчаников Ишеримского антиклинория (Северный Урал). Докл. АН, 464(5), 589-593. DOI: 10.7868/S086956521529023X

17. Пучков В.Н. (2010) Геология Урала и Приуралья (актуальные вопросы стратиграфии, тектоники, геодинамики и металлогении). Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 280 с.

18. Пучков В.Н. (2018) Плюм-зависимый гранит-риолитовый магматизм. Литосфера, 5, 692-705. DOI: 10.24930/1681-9004-2018-18-5-692-705

19. Хубанов В.Б., Буянтуев М.Д., Цыганков А.А. (2016) U-Pb изотопное датирование цирконов из PZ3-Mz магматических комплексов Забайкалья методом магнитно-секторной масс-спектрометрии с лазерным пробоотбором: процедура определения и сопоставление с SHRIMP данными. Геология и геофизика, 57(1), 241-258. DOI: 10.15372/GiG20160113

20. Altherr R., Holl A., Hegner E., Langer C., Kreuzer H. (2000) High-potassium, calc-alkaline I-type plutonism in the European Variscides: northern Vosges (France) and northern Schwarzwald (Germany). Lithos, 50, 51-73. DOI: 10.4236/ojped.2015.520232654

21. Belousova E.A., Griffin W.L., O’Reilly S.Y., Fisher N.I. (2002) Igneous zircon: trace element composition as an indicator of source rock type. Contrib. Mineral. Petrol., 143, 602-622. DOI 10.1007/s00410-002-0364-7

22. Belousova E.A., Kostitsyn Y.A., Griffin W.L., Begg G.C., O’Reilly S.Y., Pearson N.J. (2010) The growth of the continental crust: Constraints from zircon Hf-isotope data. // Lithos, 119(3-4), 457-466. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2010.07.024

23. Blichert-Toft J., Albarède F. (1997) The Lu-Hf isotope geochemistry of chondrites and the evolution of the mantlecrust system. Earth Planet. Sci. Lett., 148 (1), 243-258. https://doi.org/10.1016/s0012-821x(97)00040-x

24. Chauvel C., Blichert-Toft J. (2001) A hafnium isotope and trace element perspective on melting of the depleted mantle. Earth Planet. Sci. Lett., 190 (3–4), 137–151. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(01)00379-X

25. Evans D.A.D. (2009) The palaeomagnetically viable, longlived and all-inclusive Rodinia supercontinent reconstruction. (Eds J.B. Murphy, J.D. Keeple, A.J. Hynes). Ancient Orogens and Modern Analogues. Geol. Soc., London. Spec. Publ., 327, 371-404. https://doi.org/10.1144/SP 327

26. Ferry J.M., Watson E.B. (2007) New thermodynamic models and revised calibrations for the Ti-in-zircon and Zr- in-rutile thermometers. Contrib. Mineral. Petrol., 154, 429-437. https://doi.org/10.1007/s00410-007-0201-0

27. Fu B., Mernagh T.P., Kita N.T., Kemp A.I.S., Valley J.W. (2009) Distinguishing magmatic zircon from hydrothermal zircon: a case study from the Gidginbung high-sulphidation Au-Ag-(Cu) deposit, SE Australia. Chem. Geol., 259, 131-142. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2008.10.035

28. Geisler T., Pidgeon R.T., Kurtz R., Van Bronswijk W., Schleicher H. (2003) Experimental hydrothermal alteration of partially metamict zircon. Amer. Miner., 88(10), 1496-1513. https://doi.org/10.2138/am-2003-1013.

29. Griffin W.L., Wang X., Jackson S.E., Pearson N.J., O’Reilly S.Y., Xu X.S., Zhou X.M. (2002) Zircon chemistry and magma mixing, SE China: In-situ analysis of Hf isotopes, Tonglu and Pingtan igneous complexes. Lithos, 61, 237-269. doi:10.1016/S0024-4937(02)00082-8

30. Grimes C.B., John B.E., Kelemen P.B., Mazdab F.K., Wooden J.L., Cheadle M.J., Hanghoj K., Schwartz J.J. (2007) Trace element chemistry of zircons from oceanic crust: A method for distinguishing detrital zircon provenance. Geology, 35(7), 643-646. https://doi.org/10.1130/g23603a.1

31. Hanchar J.M., Watson E.B. (2003) Zircon saturation thermometry. Rev. Mineral. Geochem., 53(1), 89-112. https://doi.org/10.2113/0530089

32. Harrison T.M., Schmitt A.K. (2007) High sensitivity mapping of Ti distributions in Hadean zircons. Earth Planet. Sci. Lett., 261, 9-19. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2007.05.016

33. Hoskin P.W.O. (2005) Trace-element composition of hydrothermal zircon and the alteration of Hadean zircon from the Jack Hills, Australia. Geochim. Cosmochim. Acta, 69, 637-648.

34. Hoskin P.W.O., Ireland T.R. (2000) Rare earth element chemistry of zircon and its use as a provenance indicator. Geology, 28, 627-630.

35. Hoskin P.W.O., Schaltegger U. (2003) The composition of zircon and igneous and metamorphic petrogenesis. In: J.M. Hanchar, P.W.O. Hoskin (Eds.), Zircon. Rev. Mineral. Geochem., 53, 7-62.

36. Jacobsen S., Wasserburg G.J. (1980) Sm-Nd isotopic evolution of chondrites. Earth Planet. Sci. Lett., 50, 139-155.

37. Kostitsyn Y.A., Belousova E.A., Silant’ev S.A., Bortnikov N.S., Anosova M.O. (2015) Modern problems of geochemical and U-Pb geochronological studies of zircon in oceanic rocks. Geochem. Int., 53(9), 759-785. https://doi.org/10.1134/S0016702915090025

38. Lenting C., Geisler T., Gerdes A., Kooijman E., Scherer E.E., Zeh A. (2010) The behavior of the Hf isotope system in radiation-damaged zircon during experimental hydrothermal alteration. Amer. Mineral., 95(8-9), 1343-1348. https://doi.org/10.2138/am.2010.3521

39. Li H., Watanabe K., Yonezu K. (2014) Zircon Morphology, Geochronology and Trace Element Geochemistry of the Granites from the Huangshaping Polymetallic Deposit, South China: Implications for the Magmatic Evolution and Mineralization Processes. Ore Geol. Rev. 60, 14-35. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2013.12.009

40. Loucks R.R., Fiorentini M.L., Rohrlach B.D. (2018) Divergent T–ƒO2 paths during crystallisation of H2O-rich and H2O-poor magmas as recorded by Ce and U in zircon, with implications for TitaniQ and TitaniZ geothermometry. Contrib. Mineral. Petrol., 173 (12), 1-21. doi.org/00410-018-1529-3

41. Metelkin D.V., Vernikovsky V.A., Matushkin N.Yu. (2015) Arctida between Rodinia and Pangea. Precambr. Res., 259, 114-129. http://dx.doi.org/10.1016/j.precamres.2014.09.0130301-9268

42. Pelleter E., Cheilletz A., Gasquet D., Mouttaqi A., Annich M., Hakour A.E., Deloule E., Feraud G. (2007) Hydrothermal zircons: A tool for ion microprobe U-Pb dating of gold mineralization (Tamlalt-Menhouhou gold deposit, Morocco). Chem. Geol., 245, 135-161. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2007.07.026

43. Puchkov V.N. (2016) Relationship between plume and plate tectonics. Geotectonics, 50 (4), 425-438. https://doi.org/10.1134/S0016852116040075

44. Rubatto D. (2002) Zircon Trace Element Geochemistry: Partitioning with Garnet and the Link between U-Pb Ages and Metamorphism. Chem. Geol., 184 (1-2), 123- 138. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(01)00355-2

45. Scherer E., Münker C., Mezger K. (2001) Calibration of the lutetium-hafnium clock. Science, 293, 683–687. https://doi.org/10.1126/science.1061372

46. Sun S.-S., McDonough W.F. (1989) Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Magmatism in Ocean Basins. (Eds. A.D. Saunders, M.J. Norry). Geol. Soc. Spec. Publ. London, 42, 313-345.

47. Sylvester P.J. (1998) Post-collisional strongly peraluminous granites. Lithos, 45, 29-44.

48. Trail D., Watson E.B., Tailby N.D. (2012) Ce and Eu anomalies in zircon as proxies for the oxidation state of magmas. Geochim. Cosmochim. Acta, 97 (1), 70-87.

49. Wang F.Y., Liu S.A., Li S.G., Yongsheng H. (2013) Contrasting Zircon Hf-O Isotopes and Trace Elements between Ore-Bearing and Ore-Barren Adakitic Rocks in CentralEastern China: Implications for Genetic Relation to CuAu Mineralization. Lithos, 156-159, 97-111. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2012.10.017

50. Watson E.B., Wark D.A., Thomas J.B. (2006). Crystallization thermometers for zircon and rutile. Contrib. Mineral. Petrol., 151(4), 413-433. https://doi.org/10.1007/s00410-006-0068-5

51. Zhong S., Feng C., Seltmann R., Li D., Qu H. (2018) Can magmatic zircon be distinguished from hydrothermal zircon by trace element composition? The effect of mineral inclusions on zircon trace element composition. Lithos, 314-315, 646-657. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2018.06.029