S-граниты Ижемской зоны фундамента Печорской синеклизы: особенности состава, результаты U-Pb SHRIMP-RG и 40Ar-39Ar-датирования

Геохронологические исследования структурно-вещественных комплексов верхнедокембрийского фундамента Печорской синеклизы были начаты в 70-е годы прошлого столетия, основывались преимущественно на K-Ar-методе, а их результаты публиковались по мере накопления возрастных данных (Акимова, 1980;

Фишман и др., 1981; Gee et al., 2000; Андреичев, Литвиненко, 2007). Преобладающая часть изотопных датировок по магматическим породам, преимущественно гранитоидам, приходилась на интервал 600– 500 млн лет, что и давало основание считать их возраст венд-кембрийским. Дальнейшие работы были связаны с 207Pb/206Pb-датированием единичных зерен

циркона из гранитов и диоритов методом ступенчатого испарения свинца (Gee et al., 2000). Полученные возрастные значения образуют узкий диапазон 567– 551 млн лет, отвечающий границе раннего–позднего венда, которой в шкале геологического времени отводится интервал 570–555 млн лет (Стратиграфический кодекс…, 2019). Полученные в это же время Rb-Sr изохронным методом оценки возраста (Андреичев, Литвиненко, 2000) не всегда коррелировались с цирконовыми датировками, поэтому корректировка возраста гранитоидного магматизма возможна при получении дополнительных аргументов. Для этого необходим U-Pb-анализ цирконов, поскольку при их датировании только по отношению радиогенных изотопов свинца отсутствует контроль конкордантности. Кроме того, из-за низких содержаний радиогенного 207Pb в относительно молодых (< 1 млрд лет) цирконах потенциально более надежны 206Pb/238U-возрасты (Борисова и др., 1995). На основании этих предположений в последнее десятилетие были предприняты локальные U-Pb-исследования цирконов из имеющегося в нашем распоряжении кернового материала.

Краткие сведения по геологии Печорской синеклизы и постановка проблемы

Печорская синеклиза (термин впервые введен академиком А. П. Павловым в 1903 г. применительно к Печорской низменности) располагается между Тиманом и Предуральским краевым прогибом (рис. 1). В ее геологическом строении участвуют осадочно-метаморфические и магматические породы верхнедокембрийского фундамента, повсеместно перекрытые немета-морфизованными осадочными и вулканогенными образованиями фанерозойского платформенного чехла мощностью 1–7 км, поэтому все сведения о породах фундамента основаны на геофизических данных и результатах бурения скважин разных категорий глубиной до 5 км (Белякова и др., 2008). В строении фундамента по вещественному составу и характеру магматизма выделяются с юго-запада на северо-восток Ижемская, Печорская и Большеземельская зоны. Две последние объединяются в Большеземельский мегаблок, а Ижемская зона с примыкающим с юго-запада Тиманом — в Тиманский мегаблок (Дедеев и др., 1974; Белякова, 1983; Дедеев, Запорожцева, 1985; Белякова и др., 2008). Вместе они образуют Печорскую (Тимано-Печорскую) плиту. Границей между мегаблоками служит Припечорская разломная зона, состоящая из Чаркаю-Пылемецкого и Илыч-Чикшинского глубинных разломов, простирающихся в северо-западном направлении от Урала до Печороморской впадины (Костюченко, 1994; Оловянишников и др., 1996). Разломы, не выраженные на поверхности, зафиксированы по положительной магнитной аномалии, именуемой Припечорской (Гафаров, 1970).

Общее строение верхнедокембрийского фундамента Печорской синеклизы, характер магматизма позволяют интерпретировать Тиманский мегаблок как область отложений пассивной окраины ВосточноЕвропейского континента на погружающемся карельском кристаллическом фундаменте (Пучков, 1975; Гецен, 1991). Увеличение глубоководности осадков наблюдается в северо-восточном направлении от Тимана 4

к Припечорской зоне разломов (Пучков, 1975), вдоль которой функционировали зона субдукции и связанная с ней островодужная система, занимавшая территорию Печорской зоны (Белякова, Степаненко, 1991; Белякова, Довжикова, 2006; Белякова и др., 2008). Предполагается, что в пределах Большеземельского мегаблока существовал позднерифейско-вендский океанический бассейн, называемый Печорским (Пучков, 2005).

Среди магматических пород фундамента Печорской синеклизы существенное место отводится гранитои-дам. Они вскрыты в 26 скважинах во всех зонах (Белякова и др., 2008), но U-Pb-датирование цирконов в режиме вторично-ионной масс-спектрометрии (SIMS) на ионных микрозондах SHRIMP проводилось по тем скважинам, для которых имелся в наличии керн. Установленные конкордантные возрасты цирконов показаны на рис. 1, а сведения о результатах датирования приведены в ряде статей: скв. 1-Южная Болотная и 54-Седуяха (Андреичев и др., 2014б); скв. 1-Чаркаю, 1-Южная Чаркаю, 1-Восточная Чаркаю (Андреичев и др., 2017а); скв. 1-Малая Пера, 1-Южный Джьер, 1-Нижняя Омра, 1-Прилукская (Андреичев и др., 2024); скв. 1-Изкось-гора (Соболева, Андреичев, 2025); скв. 1-Новая (Андреичев и др., 2023а); скв. 26-Восточная Харьяга, 2-Веяк (Андреичев и др., 2023б). Полученные результаты свидетельствуют о двух эпизодах гранито-идного магматизма, связанных с субдукционными и коллизионными процессами, которые привели в конце венда к образованию орогена Тиманид. Основная масса возрастов приходится на интервал 564–536 млн лет, который, по всей видимости, соответствует финальной стадии закрытия океана, которой предшествовал субдукционный(?) этап 607–602 млн лет.

Самый древний возраст, равный 1056 ± 18 млн лет, зафиксирован в скв. 1-Южная Болотная, с которой и начались локальные U-Pb-исследования цирконов из гранитоидов фундамента Печорской синеклизы (Андреичев и др., 2014б). Результаты датирования ядер в 12 зернах охватывают интервал 2776–1008 млн лет, минимальный возраст по трем зернам составил 1056 ± 18 млн лет. В данной ситуации было логично предположить, что этот возраст соответствует времени формирования гранитов, а цирконы с более древними возрастами унаследованы из осадочного протолита. Это предположение имело принципиальное значение, поскольку в геологии Тимано-Печорской плиты до сих пор остается неизвестным время заложения Тиманской пассивной континентальной окраины, которое в разных интерпретациях изменяется от раннего рифея до венда. Равным образом эта неопределенность относится и к возрасту прорываемых гранитами метаоса-дочных пород фундамента. Возраст цирконов из гранитов скв.1-Южная Болотная давал основание считать временем заложения по крайней мере средний рифей. Однако это предположение не нашло подтверждения при датировании цирконов из гранитоидов других скважин, а при определении возраста детритовых цирконов из метаосадочных пород Северного (Андреичев и др., 2014а; 2017б; 2018) и Среднего Тимана (Удоратина и др., 2017; Соболева и др., 2019; Брусницына и др., 2021) были получены миллиардные датировки. То есть обломочные породы, отлагавшиеся на Тиманской пассивной окраине, не могли быть сформированы рань-

Рис. 1. Тектоническое строение фундамента Печорской синеклизы и ее обрамления (по: Тимано-Печорский..., 2000; Белякова и др., 2008): 1 — Восточно-Европейский кратон; 2 — Западно-Сибирская плита; 3–6 — Урал: 3 — Предуральский краевой прогиб, 4 — Западно-Уральская мегазона, палеозойские комплексы Пай-Хоя, о-ва Вайгач и архипелага Новая Земля, 5 — Центрально-Уральская мегазона, верхнедокембрийские комплексы Пай-Хоя, о-ва Вайгач и архипелага Новая Земля, 6 — Восточно-Уральская мегазона; 7–11 — фундамент Тимано-Печорской плиты: 7 — Тиман, 8 — Ижемская зона, 9 — выходы на поверхность комплексов фундамента, 10 — Печорская зона, 11 — Большеземельская зона; 12 — Припечорская зона разломов (северо-западная часть — Чаркаю-Пылемецкий разлом, юго-восточная часть — Илыч-Чикшинский разлом), 13 — скважины. Цветом выделен возраст гранитоидов: синим — определенный по циркону (U-Pb, SIMS), красным — по мусковиту (⁴⁰Ar-³⁹Ar)

Fig. 1. Tectonic structure of the basement of the Pechora basin and its frame (according to Timan-Pechora..., 2000; Belyakova et al., 2008): 1 — East European Craton; 2 — West Siberian Plate; 3—6 — the Urals: 3 — Cis-Ural Foredeep, 4 — West Ural megazone, Paleozoic complexes of Pai-Khoi, Vaigach Island, and Novaya Zemlya Archipelago, 5 — Central Ural megazone, Upper Precambrian complexes of Pai-Khoi, Vaigach Island, and Novaya Zemlya Archipelago, 6 — East Ural megazone; 7—11 — basement of the Pechora plate: 7 — Timan; 8 — Izhma zone; 9 — exposures of the basement; 10 — Pechora zone; 11 — Bolshezemelskaya zone; 12 — Pripechora fault zone (northwestern part — Charkayu-Pylemets fault, southeastern part — Ilych-Chikshino fault); 13 — boreholes. The ages of granitoids is highlighted in color: blue — zircon ages (U-Pb, SIMS), red — muscovite ages (⁴⁰Ar/³⁹Ar)

ше позднего рифея, а возраст гранитов не должен превышать 1 млрд лет. Следовательно, все цирконы в скв. 1-Южная Болотная являются унаследованными, а для оценки возраста гранитов следует искать дополнительные аналитические методы. По нашему мнению, для этой цели может быть полезным 40Ar-39Ar-датирование мусковита, поскольку граниты не испытали значительных метаморфических преобразований и минеральный состав породы должен соответствовать первично-магматическому парагенезису. Этим же методом продатирован мусковит из гранитов скв. 1-Сосьянская, которые оказались во многом похожи на гранитоиды 1-Южной Болотной.

Методы исследования

Содержания петрогенных оксидов в породах определены методом классического химического анализа в лаборатории химии минерального сырья Института геологии Коми научного центра УрО РАН (Сыктывкар, аналитик О. В. Кокшарова). Определения содержаний элементов-примесей выполнены методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) в ЦКП «Геоаналитик» Института геологии и геохимии УрО РАН (Екатеринбург), аналитические процедуры опубликованы (Ронкин и др., 2005).

Определение состава минералов произведено на сканирующем электронном микроскопе TESCAN VEGA 3 LMH с энергодисперсионной приставкой Instruments X-Max в ЦКП «Геонаука» Института геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (Сыктывкар).

U-Pb-датирование индивидуальных зерен циркона из гранитов скв. 1-Сосьянская, а также определение содержаний в цирконе элементов-примесей выполнено на вторично-ионном микрозонде обратной геометрии SHRIMP-RG, принадлежащем Стэнфордскому университету и Геологической службе США. Изображения цирконов получены на сканирующем электронном микроскопе JEOL LV 5600, оснащенном катодолюминесцентным детектором. Изотопные измерения выполнялись согласно стандартным процедурам (Ireland, Gibson, 1998; Coble et al., 2018). Обработка полученных аналитических данных проведена с использованием программы SQUID-2 (Ludwig, 2009). Отношения Pb/U нормированы на значение 206Pb/238U = 0.0668 в стандартном цирконе TEMORA (Black et al., 2003).

40Ar-39Ar-датирование мусковитов из гранитов в скважинах 1-Сосьянская и 1-Южная Болотная проведено в лаборатории изотопно-аналитической геохимии Института геологии и минералогии СО РАН (Новосибирск), аналитические процедуры опубликованы (Травин и др., 2009).

Особенности минерального и химического состава пород

Скважины 1-Южная Болотная и 1-Сосьянская (рис. 1) находятся в центральной части Ижемской зоны. В скв. 1-Южная Болотная граниты вскрыты в интервале 2456–2624 м (забой). Отбор цирконов производили из гранита с глубины 2515.7 м. Скв. 1-Сосьянская, пробуренная примерно в 80 км к северо-западу от скв. 1-Южная Болотная, вскрыла граниты в интервале 2972– 3300 м (забой). Проба на циркон отобрана из интерва- 6

ла 3292.2–3296.0 м. Скважины вскрывают небольшие гранитные массивы. Судя по размерам отрицательных магнитных аномалий (Белякова и др., 2008), гранитное тело, вскрытое скв. 1-Южная Болотная, не превышает в длину 13 км и в ширину — 7 км. Размер интрузива, вскрытого скв. 1-Сосьянская, составляет 17 x 7 км. Выше гранитов в обеих скважинах с резким угловым несогласием залегают кварцевые песчаники седьель-ской свиты среднего кембрия — нижнего ордовика (Белякова, 1988; Решения…, 1987).

Биотит-мусковитовые граниты из скв. 1-Южная Болотная розовато-серые, массивной текстуры и средне- и крупнозернистой гранитовой структуры (рис. 2, a, b). Они состоят из кварца, калиевого полевого шпата (микроклина) и плагиоклаза примерно в равных соотношениях и содержат около 5 об. % слюд — хлори-тизированного красно-коричневого высокожелезистого (x(Mg) 0.31–0.32) и высокоглиноземистого биотита (табл. 1) и мусковита. Более крупные зерна плагиоклаза в центральных частях соссюритизированы, а по краям — чистые, альбит-олигоклазового состава (An9-15). Они содержат включения листочков биотита и мусковита. Выделения калиевого полевого шпата заключают в себе мелкие зерна плагиоклаза и кварца, а также чешуйки мусковита и биотита. На границе калиевого полевого шпата и плагиоклаза участками развит мирмекитовый агрегат. Акцессорные минералы представлены цирконом, апатитом, монацитом и торитом. Рутил, флюорит и пирит, встречающиеся в виде включений в хлоритизированном биотите, вероятно, являются вторичными.

Граниты из скв. 1-Сосьянская имеют похожий минеральный состав и структуру (рис. 2, c, d), отличаясь более кислым составом плагиоклаза (Ab0-9), еще более низкой магнезиальностью биотита (x(Mg) 0.24–0.27), заметным содержанием фтора в апатите и отсутствием флюорита и пирита. Акцессорные минералы те же, за исключением торита, и дополнительно присутствуют уранинит и коффинит.

Граниты из скважин 1-Сосьянская и 1-Южная Болотная характеризуются преимущественно повышенной щелочностью: (Na2O + K2O) составляет в них 8.70 и 7.94–8.77 мас. % при концентрациях SiO2 71.68 и 70.60–74.46 мас. % соответственно (табл. 2., рис. 3, a). По содержанию K2O (4.45 и 3.47–5.30 мас. %) породы относятся к высококалиевым (рис. 3, b) и для них характерен калиево-натриевый тип щелочности: Na2O/ K2O — 0.96 в гранитах скв. 1-Сосьянская и 0.55–0.78 в скв. 1-Южная Болотная, за исключением одного образца, в котором это отношение равно 1.3.

По петрохимической классификации породы относятся к семействам гранитов и умеренно-щелочных гранитов, на диаграмме Ab–An–Or точки их составов располагаются в поле гранитов (рис. 3, c).

Граниты из обеих скважин относятся к перглиноземистым, индекс Шенда составляет в них 1.14–1.31 (рис. 3, d).

Рассматриваемые породы характеризуются низкими для гранитоидов концентрациями TiO2 (0.04– 0.20 мас. %), MgO (0.20–0.68 мас. %), CaO (0.50– 0.95 мас. %) и повышенными содержаниями P2O5 (0.17– 0.23 мас. %).

Концентрации литофильных элементов-примесей в исследуемых гранитах (проанализировано по од-

Рис. 2. Микрофотографии шлифов из гранитов скважин 1-Южная Болотная (a, b) и 1-Сосьянская (c, d) с анализатором (a, c) и без анализатора (b, d). Qtz — кварц, Pl — плагиоклаз, Fsp — калиевый полевой шпат, Bt — биотит, Ms — мусковит, Apt — апатит, Chl — хлорит

Fig. 2. Thin-section photomicrographs of granites from 1-Yuzhnaya Bolotnaya borehole (a, b) and 1-Sosyanskaya borehole (c, d), under cross polarized (a, c) and plane polarized light (b, d). Qz — quartz, Pl — plagioclase, Fsp — alkali feldspar, Bt — biotite, Ms — muscovite, Apt — apatite, Chl — chlorite

Таблица 1. Химический состав биотита из гранитов, мас. % Table 1. Chemical composition of biotite from granites, wt. %

Компонент Component	1-Южная Болотная / 1-Yuzhnaya Bolotnaya				1-Сосьянская / 1-Sosyanskaya
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
SiO 2	34.51	32.25	33.74	32.75	36.36	35.81	34.44	34.49	36.28
TiO 2	2.37	2.84	2.87	2.49	2.75	2.23	2.14	2.84	2.35
Al2O3	19.4	18.91	19.46	19.03	19.74	19.82	19.28	19.59	20.31
FeO	23.59	23.47	22.94	24	20.48	22.26	21.77	22.28	22.66
MnO	0.43	0.47	0.44	0.5	0.71	0.73	0.77	0.63	0.61
MgO	6.23	5.95	6	6.14	4.4	4.35	4.41	4.28	4.22
K2O	8.1	8.09	8.4	7.28	9.46	9.47	9.35	9.63	9.44
Сумма / Sum	94.63	91.98	93.85	92.19	93.9	94.67	92.16	93.74	95.87
Si, ф.ед.	2.79	2.69	2.75	2.73	2.97	2.91	2.87	2.83	2.91
Ti	0.14	0.18	0.18	0.16	0.17	0.14	0.13	0.18	0.14
Al	1.85	1.86	1.87	1.87	1.9	1.89	1.89	1.89	1.92
AlIV	1.21	1.31	1.25	1.27	1.03	1.09	1.13	1.17	1.09
AlVI	0.64	0.55	0.63	0.6	0.87	0.8	0.76	0.72	0.83
Fe''	1.59	1.64	1.56	1.67	1.4	1.51	1.51	1.53	1.52
Mn	0.03	0.03	0.03	0.04	0.05	0.05	0.05	0.04	0.04
Mg	0.75	0.74	0.73	0.76	0.54	0.53	0.55	0.52	0.5
K	0.84	0.86	0.87	0.77	0.98	0.98	0.99	1.01	0.97
X(Mg)	0.32	0.31	0.31	0.31	0.27	0.25	0.26	0.25	0.24

Примечание . Анализы 1–4 и 6–9 выполнены в частично хлоритизированных листочках биотита.

Note. Analyses 1–4 and 6–9 were made on partially chloritized biotite leaflets.

Рис. 3. Дискриминационные диаграммы для изученных гранитов: a — SiO₂– (K₂O + Na₂O) (по: Le Maitre, 1989); b — SiO₂– K₂O, (по: Rickwood, 1989); c — Ab–An–Or, (по: O’Connor, 1965); d — A/CNK–A/NK, (по: Maniar, Piccoli, 1989). На рисунке (а) буквами обозначены поля состава пород нормальной (Н) и умеренной (УЩ) щелочности, а также щелочных пород (Щ). Поля гранитоидов на рисунке (c): A — тоналиты, B — гранодиориты, C — адамеллиты, D — трондьемиты, E — граниты. 1 — скв. 1-Южная Болотная, 2 — скв. 1-Сосьянская

Fig. 3. Discrimination diagrams for the studied granites. a — SiO2— (K2O + Na2O) (Le Maitre, 1989), b — SiO2–K2O (Rickwood, 1989), c — Ab–An–Or (O’Connor, 1965), d — A/CNK—A/NK (Maniar, Piccoli, 1989). The letters on (a) indicate fields of rocks of low (Н), moderate (УЩ) and high (Щ) alkalinity. The letters refer to fields on (c): A — tonalites, B — granodiorites, C — adamellites, D — trondhjemites, E — granites. 1 — 1-Yuzhnaya Bolotnaya borehole, 2 — 1-Sosyanskaya borehole ному образцу из каждой скважины) заметно варьируют (табл. 3). Так, например, содержание Rb в гранитах из скв. 1-Южная Болотная составляет 208 г/т, а в скв. 1-Сосьянская — 51 г/т, Sr — 42 г/т и 120 г/т, Y — 5 г/т и 12 г/т, Ba — 207 г/т и 1261 г/т, Zr — 28 г/т и 167 г/т соответственно. Несмотря на такие различия, для рассматриваемых гранитов прослеживается похожая тенденция обогащенности крупноионными элементами (K, Rb, Ba), а также Th и Ta и обеднения высокозарядными (Zr, Y и HREE) по сравнению с рассчитанным (Pearce et al., 1984) модельным составом гранитов срединноокеанических хребтов (рис. 4, a).

Концентрации редкоземельных элементов (REE) в породах из скв. 1-Сосьянская примерно в 5 раз выше, чем в гранитах из скв. 1-Южная Болотная, но характер их распределения в этих двух образцах очень похож (рис. 4, b): характерно обогащение легкими REE относительно тяжелых (La_N/Yb_N — 36 и 25) и проявлен- 8

ный дефицит европия (EuN/EuN* — 0.53 и 0.58 соответственно).

Результаты U-Pb SHRIMP-RG-датирования циркона и особенности их состава

В скв. 1-Сосьянская зерна циркона (60–150 мкм) отобраны из гранита (обр. 28) в интервале глубин 3292.2–3296.0 м. Многие зерна окатанные, со сглаженными вершинами и ребрами, в некоторых сохранились блестящие грани. Полностью окатанные зерна имеют матовую поверхность. Большинство зерен непрозрачные или полупрозрачные, лишь отдельные прозрачные, достаточно чистые, без включений. В породе преобладают светло-розовые и розовые удлиненно-призматические, с частично сохранившимися гранями призмы до эллипсовидных цирконовые зерна с коэффициентом удлинения (Ку) 1.5–3, реже встреча-

Таблица 2. Содержание петрогенных оксидов в гранитах, мас. %

Table 2. Main oxide contents in granites, wt. %

Скважина Borehole	1-Южная Болотная 1-Yuzhnaya Bolotnaya						1-Сосьянская 1-Sosyanskaya
№ обр. / Sample No.	21/1	21/6	22/3	23/3	24/1	24/2	28
Глубина, м / Depth, m	2500.5	2505.5	2509.7	2513.2–2518.2	2518.6	2519.6	3292.2–3296
SiO 2	72.16	70.60	71.76	71.86	74.46	73.02	71.68
TiO 2	0.17	0.12	0.18	0.04	0.04	0.17	0.20
Al2O3	15.69	15.24	15.29	15.16	14.60	14.68	14.72
Fe 2 O 3	0.25	0.79	0.48	0.33	0.16	0.22	0.33
FeO	0.94	1.28	1.07	1.01	0.38	0.75	1.34
MnO	0.02	н/о	0.03	0.03	0.05	0.02	0.03
MgO	0.40	0.68	0.50	0.54	0.20	0.40	0.38
CaO	0.67	0.87	0.78	0.95	0.50	0.56	0.64
Na2O	3.47	3.56	3.29	3.69	4.51	2.83	4.25
K2O	5.30	5.02	5.04	4.73	3.47	5.11	4.45
P 2 O 5	0.18	0.21	0.23	0.21	0.17	0.20	0.22
П.п.п. / LOI	1.33	1.61	1.27	1.44	0.87	1.56	1.10
Сумма / Sum	100.57	99.98	99.92	99.99	99.41	99.51	99.33
H 2 O-	0.27	0.20	0.18	0.23	0.27	0.30	0.15
CO 2	<0.1	0.28	<0.1	0.16	<0.1	<0.1	<0.1

Таблица 3. Содержание элементов-примесей в гранитах Ижемской зоны, г/т

Table 3. Trace element contents in granites of Izhma zone, ppm

Компонент Component 1-Южная Болотная 1-Yuzhnaya Bolotnaya 1-Сосьянская 1-Sosyanskaya Компонент Component 1-Южная Болотная 1-Yuzhnaya Bolotnaya 1-Сосьянская 1-Sosyanskaya 23/3 28 23/3 28 Li 113 56.1 Ba 207 1261 Be 12.4 3.98 La 22.3 102 Sc 1.94 5.92 Ce 48.0 201 V 6.04 35.3 Pr 5.54 24.9 Cr 77.5 51.3 Nd 21.2 93.0 Co 1.67 7.02 Sm 4.22 15.1 Ni 41.5 13.6 Eu 0.64 2.60 Cu 16.5 6.97 Gd 2.97 11.2 Zn 30.3 28.7 Tb 0.41 1.15 Ga 20.4 8.21 Dy 1.88 6.76 Ge 1.16 0.64 Ho 0.27 1.23 Rb 208 70.7 Er 0.61 3.37 Sr 42.4 120 Tm 0.08 0.47 Y 5.23 12.2 Yb 0.45 2.90 Zr 28.3 167 Lu 0.06 0.42 Nb 6.66 13.5 Hf 1.36 10.3 Mo 0.60 0.17 Ta 2.43 2.04 Ag 0.72 0.58 W 1.95 15.3 Cd 0.01 0.21 Tl 1.68 0.57 Sn 17.7 1.92 Pb 29.8 8.60 Sb 0.05 0.47 Bi 0.88 0.04 Te 0.005 н/о Th 11.3 20.7 Cs 36.1 5.53 U 3.56 4.94 ются светло-розовые, почти бесцветные, близкие к шаровидным, окатанные, непрозрачные, с матовой поверхностью. В небольшом количестве присутствуют темно-желтые идиоморфные бипирамидально-приз-матические (цирконового габитуса), с шероховатыми поверхностями кристаллы с Ку 4–5. Катодолюминесцентные изображения (рис. 5) демонстрируют на-

личие в зернах циркона тонкой или более грубой ос-цилляционной зональности и присутствие в некоторых зернах предположительно детритовых ядер (например, в зернах 3 и 9).

Результаты аналитических измерений 12 зерен приведены в табл. 4. Диапазон 206Pb/238U-возрастов составляет 1844–252 млн лет. В трех аналитических кра-

Рис. 4. Графики, иллюстрирующие геохимические особенности гранитов: a — содержания элементов-примесей, b — распределения REE. Концентрации элементов нормированы к составу: a — модельного гранита СОХ (Pearce et al., 1984), b — хондрита CI (Sun, McDonough, 1989). Усл. обозн. — см. рис. 3

Fig. 4. Diagrams illustrating the geochemical features of granites: a — trace element contents, b — REE pattern. Element concentration is normalized to: a — ORG granite (Pearce et al. 1984), b — CI chondrite (Sun, McDonough, 1989). Legend — see Fig. 3

1194±13              181^^           12^4     1449 ±11^

1830 ±40           629 ±19                               1391 ± 18    1844 ±19         100 цт

Рис. 5. Катодолюминесцентные изображения зерен циркона из гранитов скв. 1-Сосьянская. Номера аналитических кратеров соответствуют номерам в табл. 4

Fig. 5. Cathodoluminescent images of zircon grains from granites of the 1-Sosyanskaya borehole. Numbers of analytical craters as in the Table 4

терах (3.1, 7.1 и 11.1) в зонах роста с осцилляционной зональностью получены позднекарельские датировки (1844 ± 19, 1830 ± 40 и 1818 ± 27 млн лет). Две точки (6.1 и 10.1) показали возрасты, соответствующие раннему рифею (1449 ± 11 и 1391 ± 18 млн лет). Два анализа (5.1 и 1.1) дали среднерифейские датировки (1278 ± 24 и 1194 ± 13 млн лет). В точках 8.1. и 2.1 в центральных частях зерен циркона определен позднерифейский возраст (629 ± 19 и 619 ± 19 млн лет). Три датировки (457 ± 5, 358 ± 3 и 252 ± 3 млн лет), соответствующие позднему ордовику, началу раннего карбона и окончанию поздней перми, получены в аналитических кратерах 12.1, 4.1 и 9.1. Наиболее молодая из них относится к идиоморфному удлиненно-призматическому зерну, выделяющемуся на фоне других зерен высокими содержаниями U и Th (20 538 и 1115 мкг/т соответственно).

Анализ химического состава зерен циркона из гранитов скв. 1-Сосьянская показал их большое разнообразие (табл. 5, рис. 6). Результаты, полученные по 10

трем кратерам (2.1 — 617 ± 19 млн лет, 5.1 — 1278 ± 24 млн лет, 9.1 — 252 ± 3 млн лет), расположенным во внешних зонах роста кристаллов, показывают, что исследованные части зерен заметно обогащены легкими REE (рис. 6, a) и по составу приближаются к гидротермальным цирконам (рис. 6, b). Графики распределения REE, построенные для остальных зерен, имеют более-менее схожий облик при заметных вариациях содержаний элементов, и можно предположить, что они соответствуют магматическим цирконам из пород различного состава. В частности, по содержанию Y и U (рис. 6, c) проанализированные зерна отвечают циркону из основных пород, сиенитовых пегматитов и гранитоидов (преимущественно гранодиоритов и тоналитов). Этому разнообразию соответствует достаточно большой разброс величин Th/U (0.01–0.99) и рассчитанных по содержанию Ti в цирконе (Watson et al., 2006) минимально возможных температур магматических расплавов, из которых кристаллизовались цирконы (табл. 5). За исключением предположительно гидротермальных

Таблица 4. Результаты U-Pb-изотопных исследований циркона из гранитов скв. 1-Сосьянская (обр. 28, инт. 3292.2–3296 м)

Table 4. Results of U-Pb-dating of zircon grains from granites of 1-Sosyanskaya borehole (sample 28, depth 3292.2–3296 m)

Зерно, кратер Grain, spot	206 Pbc %	Содержания, мкг/г Content, ppm			232 Th	Изотопные отношения ±% (1 σ ) Isotope ratios ±% (1 σ )			Rho	Возраст, млн лет ± 1 σ Age, Ma ± 1 σ		D, %
					238 U
		206 Pb *	U	Th		206 Pb/ 238 U	207 Pb/ 235 U	207 Pb/ 206 Pb		206 Pb/ 238 U	207 Pb/ 206 Pb
9.1	2.50	702.5	20538	1115	0.06	0.0398 ± 1.3	0.289 ± 2.0	0.0527 ± 1.6	0.65	252 ± 3	316 ± 36	25
4.1	9.37	79.6	1622	240	0.15	0.0571 ± 0.9	0.406 ± 5.9	0.0516 ± 5.9	0.15	358 ± 3	265 ± 135	–26
12.1	4.22	62.5	991	457	0.48	0.0734 ± 1.2	0.568 ± 3.2	0.0562 ± 3.0	0.38	457 ± 5	459 ± 66	+0
2.1	63.05	67.2	803	285	0.37	0.1004 ± 3.3	0.748 ± 65.6	0.0541 ± 65.6	0.05	617 ± 19	373 ± 1476	–40
8.1	0.93	190.1	2160	31	0.01	0.1025 ± 3.2	0.829 ± 7.8	0.0587 ± 7.1	0.41	629 ± 19	554 ± 155	–12
1.1	0.24	12.4	71	20	0.29	0.2035 ± 1.2	2.195 ± 2.2	0.0782 ± 1.9	0.55	1194 ± 13	1151 ± 38	–4
5.1	38.33	89.6	500	320	0.66	0.2192 ± 2.1	2.943 ± 17.7	0.0974 ± 17.6	0.12	1278 ± 24	1574 ± 329	23
10.1	17.58	31.4	155	52	0.34	0.2408 ± 1.4	2.928 ± 13.9	0.0882 ± 13.9	0.10	1391 ± 18	1385 ± 266	–0
6.1	7.92	82.1	382	185	0.50	0.2521 ± 0.9	3.374 ± 6.8	0.0971 ± 6.8	0.13	1449 ± 11	1568 ± 127	8
3.1	0.50	22.1	79	57	0.74	0.3258 ± 1.7	4.992 ± 2.1	0.1111 ± 1.2	0.81	1818 ± 27	1817 ± 23	–0
7.1	0.66	35.3	125	120	0.99	0.3282 ± 2.5	4.960 ± 2.7	0.1096 ± 1.2	0.93	1830 ± 40	1792 ± 21	–2
11.1	–	44.9	158	71	0.46	0.3312 ± 1.2	5.124 ± 1.3	0.1122 ± 0.6	0.92	1844 ± 19	1836 ± 11	–0

Примечание. Ошибка в калибровке стандарта составляет 0.15%. ²⁰⁶Pb_c и ²⁰⁶Pb^* — обыкновенный и радиогенный свинец. Изотопные отношения и содержания ²⁰⁶Pb скорректированы по измеренному ²⁰⁴Pb. D — дискордантность: D = 100 × [возраст (²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb) / возраст (²⁰⁶Pb/²³⁸U) — 1]. Rho — коэффициент корреляции между ошибками определения изотопных отношений ²⁰⁶Pb/²³⁸U и ²⁰⁷Pb/²³⁵U.

Note. Error in the calibration standard is 0.15 %. ²⁰⁶Pb_c and ²⁰⁶Pb^* — common and radiogenic lead. Isotope ratios and ²⁰⁶Pb^* content are corrected using measured ²⁰⁴Pb. D is discordance: D = 100 × [age (²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb)/age (²⁰⁶Pb/²³⁸U) — 1]. Rho is the error correlation coefficient of ²⁰⁶Pb/²³⁸U versus ²⁰⁷Pb/²³⁵U.

Рис. 6. Диаграммы, иллюстрирующие особенности состава изученных зерен циркона: a — график распределения REE, концентрации нормированы к составу хондрита CI (Sun, McDonough, 1989); b — Sm_N/La_N — La (Hoskin, 2005); c — Y—U, поле состава циркона из гранитоидов включает области состава циркона из аплитов и лейкогранитов (I), гранитов (II), гранодиоритов и тоналитов (III) (Belousova et al., 2002). Номера зерен соответствуют таковым в табл. 4 и 5

Fig. 6. Diagrams illustrating the compositional features of the studied zircon grains: a — chondrite-normalized (Sun, McDonough, 1989) REE chart; b — Sm_N/La_N — La (Hoskin, 2005); c — Y—U, the compositional field of zircon from granitoids includes zircon from aplites and leucogranites (I), granites (II), granodiorites and tonalites (III) (Belousova et al., 2002). Grain numbers correspond to the numbers in Tables 4 and 5

цирконов (анализы 2.1., 5.1 и 9.1), для которых этот метод расчета неприменим, остальные зерна показали интервал температур 724–875 °С.

Температура насыщения расплава цирконием для продатированного гранита из скв. 1-Сосьянская (обр. 28) составляет 804 °С, а для гранита из скв. 1-Южная Болотная (обр. 23-3) — 664 °С (рис. 7), но, учитывая, что в породах много зерен унаследованного циркона, рассчитанные температуры, вероятно, завышены, что типично для гранитоидов, в составе которых отмечаются реликты детритовых цирконов (Hanchar, Watson, 2003).

40Ar-39Ar-возраст мусковита

Для установления возраста гранитов было проведено 40Ar-39Ar-датирование мономинеральных фракций мусковита из гранитов скважин 1-Южная Болотная и 1-Сосьянская, отобранных из тех же образцов, из которых датировались цирконовые зерна.

В возрастном 40Ar-39Ar-спектре мусковита из гранитов скв. 1-Южная Болотная (рис. 8, a) выделяется кондиционное плато, хорошо выраженное в средне- и высокотемпературной областях, которое отвечает средневзвешенному возрасту 548 ± 7 млн лет. По результа-

Таблица 5. Содержание элементов-примесей в цирконе из гранитов скв. 1-Сосьянская, г/т

Table 5. Trace element contents in zircon from granites of 1-Sosyanskaya borehole, ppm

Зерно, точка Grain, spot 1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 7.1 8.1 9.1 10.1 11.1 12.1 La 0.02 114.40 0.02 7.67 31.81 4.41 0.63 1.38 463.86 1.25 0.03 2.09 Ce 5 940 19 37 226 53 35 43 1530 29 6 17 Nd 0.4 622.7 1.3 12.1 130.6 22.0 3.5 11.7 384.3 14.8 1.3 7.3 Sm 1.0 394.6 2.9 16.3 115.8 16.2 4.3 13.0 373.5 11.7 3.0 12.0 Eu 0.10 168.36 0.66 1.01 59.50 7.14 2.00 3.27 26.95 6.24 0.40 1.47 Gd 10 871 23 104 295 50 26 54 1156 42 27 62 Dy 43 1186 88 451 457 115 81 274 2578 102 99 168 Y 443 6516 865 3968 2742 919 854 2912 13919 846 979 1335 Er 76 795 154 734 370 148 143 568 2011 145 169 200 Yb 143 1071 265 1361 539 283 274 1448 3675 283 278 352 Hf 9532 12546 8138 13033 8669 10606 7779 18014 27784 8541 8384 10280 Fe 1 5411 4 6749 1047 168 4 5445 31852 149 2 1876 48Ti 12.3 249.5 13.5 5.3 70.2 16.6 11.6 3.9 58.8 15.0 13.8 13.0 T,°C 840 1324 851 753 1077 875 833 724 1048 863 853 846 EuN/EuN* 0.06 0.85 0.18 0.06 0.94 0.71 0.45 0.33 0.12 0.77 0.09 0.13 SmN/LaN 84.72 5.34 210.98 3.28 5.64 5.70 10.53 14.56 1.25 14.53 172.22 8.88 YbN/GdN 18.0 1.5 14.1 15.8 2.2 6.9 12.8 32.7 3.8 8.2 12.4 6.9 там 40Ar-39Ar-датирования мусковита из гранитов скв. 1-Сосьянская средневзвешенный возраст по плато составил 565 ± 7 млн лет (рис. 8, b). Сопоставимость этих датировок с возрастами цирконов из гранитов других скважин свидетельствует о том, что полученные ArAr-возрасты соответствуют времени образования гранитов.

Рис. 7. Концентрация насыщения расплавов цирконием в зависимости от состава расплава при различных температурах (по: Костицын и др., 2015; Hanchar, Watson, 2003). Поля составов гранитов S-, I- и A-типов, океанических базальтов и ультраосновных пород очерчены по данным (Костицын и др., 2015). Усл. обозн. — на рис. 3

Fig. 7. Zirconium saturation in melts at different temperatures as a function of melt composition, after (Kostitsyn et al., 2015; Hanchar and Watson, 2003). Composition fields for S-, I-, and A-type granites, oceanic basalts, and ultramafic rocks are plotted using (Kostitsyn et al., 2015). Legend — see Fig. 3

Обсуждение результатов

Двуслюдяные граниты, вскрытые скважинами 1-Сосьянская и 1-Южная Болотная в фундаменте Ижемской зоны Печорской синеклизы по минеральному и химическому составу наиболее близки к гра-нитоидам S-типа, образующимся за счет частичного плавления метаосадочного субстрата.

Породы содержат мусковит, образующий как сростки с биотитом, так и включения в плагиоклазе и, по-видимому, являющийся магматическим. Для гранитов из обеих скважин характерны высокожелезистый и высокоглиноземистый биотит, обычный в S-гранитах (рис. 9), и типичные для подобных пород монацит и апатит.

Исследованные граниты характеризуются повышенной щелочностью и глиноземистостью, обогащены K и P и обеднены Ti, Mg и Ca. Магмы, из которых кристаллизуются граниты подобного состава, возникают при частичном плавлении преимущественно ме-тапелитового субстрата (рис. 10, a). На диаграмме Дж. Маеды фигуративные точки состава гранитов из обеих скважин располагаются в поле гранитов S-типа (рис. 10, b), а на графике зависимости концентрации циркония в расплаве от состава и температуры магмы (рис. 7) попадают в области перекрытия полей составов гранитов: S- и I- типов (скв. 1-Южная Болотная), S-, I- и A-типов (скв. 1-Сосьянская).

Принадлежность рассматриваемых двуслюдяных высокоглиноземистых гранитов к S-типу, геохимические особенности пород, такие как обогащенность пород крупноионными литофильными элементами и обе-дненность высокозарядными элементами, преобладание LREE над HREE, свидетельствуют о вероятной связи гранитов, вскрытых скважинами 1-Южная Болотная и 1-Сосьянская, с коллизионными процессами.

Точки состава гранитов из скв. 1-Южная Болотная и 1-Сосьянская на диаграмме R1–R2 (рис. 11) группи-

Рис. 8. Результаты ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датирования мономинеральных фракций мусковита из гранитов скважин 1-Южная Болотная (a) и 1-Сосьянская (b). Погрешности соответствуют 1 σ

Fig. 8. Results of 40Ar/39Ar dating of monomineral fractions of muscovite from granites of the 1-Yuzhnaya Bolotnaya (a) and 1-Sosyanskaya (b) boreholes. Errors are 1σ руются в пределах области составов синколлизионных гранитоидов и вблизи этого поля. На диаграммах Дж. Пирса, применямых для установления геодинами-ческих обстановок формирования гранитоидов, точки состава продатированных пород попадают в поля островодужных и синколлизионных гранитов.

Попытки датирования зерен циркона из гранитов обеих скважин не привели к определенности, так как из-за относительно невысокой температуры гранитного расплава, формирующего S-граниты (Chappell, White, 2001), в породе сохраняется большое количество унаследованных цирконов разного возраста (табл. 4) и состава (табл. 5, рис. 6). Разброс цирконовых возрастов столь велик, что говорить о выделении какой-то когерентной группы, отвечающей возрасту гранитов, не приходится. Нет ни одной датировки, сопоставимой с возрастом синколлизионных гранито-идов (544–555 млн лет), локализованных вблизи Припе-чорской зоны разломов и наиболее приближенных к сосьянским гранитам (рис. 1). ²⁰⁶Pb/²³⁸U-возрасты (млн лет), полученные в аналитических точках 9.1 (252 ± 3), 4.1 (358 ± 3) и 12.1 (457 ± 5) трудно увязать с какими-либо эндогенными событиями в эволюции Тиманского 14

Рис. 9. Состав биотита из гранитов. Основа диаграммы по: Abdel-Rahman, 1994

Fig. 9. Composition of biotite from granites. Diagram based on Abdel-Rahman, 1994

Рис. 10. Диаграммы для определения состава субстрата гранитов: a — показаны поля составов частичных расплавов, полученных экспериментально при плавлении различных пород (Altherr et al., 2000); b — разграничены поля составов гранитоидов A-, S- и I-типов (по: Maeda, 1990). Усл. обозн. — на рис. 3

Fig. 10. Diagrams for determining the composition of the granite substratum: a —fields of denote compositions of partial melts obtained in experimental studies by melting of various bulk compositions (Altherr et al., 2000); b — the composition fields of A-, S-, and I-type granitoids according (to Maeda, 1990). Legend — see Fig. 3

мегаблока, поскольку магматические объекты такого возраста не выявлены. Условно их появление может быть связано с тектономагматическими событиями, происходившими в это время на Среднем Тимане. Так, возраст, полученный в точке 9.1, сопоставим с K-Ar-возрастом ультракалиевых трахитов, составляющим 271–288 млн лет (Мальков, 1999), а в точке 4.1 — с K-Ar-возрастом девонских трахитов, равным 365 ± 8 млн лет (Шуйский и др., 2023). 206Pb/238U-возрасты, установленные в аналитических точках 2.1 и 8.1 (617 ± 19 и 629 ± 19 млн лет соответственно), немного древнее датировок цирконов из скв. 1-Нижняя Омра (602 ± 2 млн лет) и скв. 1-Прилукская (593 ± 14 млн лет), расположенных в юго-восточной части Ижемской зоны (рис. 1).

Более половины зерен циркона из гранитов скв. 1-Сосьянская, показавшие возрасты более 1 млрд лет, как и цирконы в гранитах скв. 1-Южная Болотная (Андреичев и др., 2014б), по-видимому, унаследованы из гранитообразующего субстрата, в качестве которого служили вскрытые скважинами метатерригенные породы фундамента Ижемской зоны. Эти породы не охарактеризованы U-Pb-возрастными данными по детритовым цирконам, но сопоставимость по составу пород Ижемской зоны с выходящими на поверхность сланцами Тимана (Белякова и др., 2008 и ссылки в ней), для которых эти данные имеются (Андреичев и др., 2014а; 2017б; 2018; Удоратина и др., 2017; Соболева и др., 2019; Брусницына и др., 2021), позволяет распространять их на породы Ижемской зоны. Таким образом, соотносимость возрастов древних цирконов из гранитов скв. 1-Сосьянская с цирконовыми датировками метаосадочных пород Тимана свидетельствуют о том, что формирование кластических осадков, слагающих верхнедокембрийский фундамент Тиманского мегаблока, происходило за счет накопления продуктов эрозии одних и тех же источников сноса, каковыми являлись в то время породные комплексы, аналогичные наблюдаемым ныне на Фенноскандинавском щите, и, возможно, комплексы Среднерусского орогена, образовавшегося в результате сочленения в конце раннего протерозоя (1.8–1.7 млрд лет) архейско-нижнепротерозойских литосферных мегаблоков Волго-Сарматии и Фенноскандии (Бибикова и др., 1995; Богданова и др., 2006; Claesson et al., 2001; Bogdanova et al., 2008).

Рис. 11. Мультикатионная диаграмма R1–R2 (Batchelor, Bowden, 1985). Поля составов гранитоидов: I — дифферен-циатов мантийных магм, II — надсубдукционных, III — постколлизионных поднятий, IV — позднеорогенных, V — анорогенных, VI — синколлизионных, VII — посторогенных. R1 = 4Si–11(Na+K)–2(Fe+Ti), R2 = 6Ca+2Mg+Al.

Усл. обозн. — см. рис. 3

Fig. 11. Multication diagram R1-R2 (Batchelor, Bowden, 1985). Compositional fields of the major granitoid associations: I — mantle fractionates, II — pre-plate collision, III — post-collision uplift, IV — late orogenic, V — anorogenic, VI — syn-col-lision, VII — post-orogenic. R1 = 4Si–11(Na+K)–2(Fe+Ti), R2 = 6Ca+2Mg+Al. Legend — see Fig. 3

Температура закрытия K/Ar изотопной системы мусковита составляет порядка 370 °С (Hodges, 2004). Это означает, что датировка по мусковиту магматического парагенезиса фиксирует время, когда произошло остывание гранита до температур ниже 370 °С. В случае формирования небольших гранитных тел остывание происходит достаточно быстро, в пределах первых миллионов лет, что не превышает ошибки определения 40Ar-39Ar-возраста.

Цифры 40Ar-39Ar-возрастов мусковита из гранитов скважин 1-Сосьянская (565 ± 7 млн лет) и 1-Южная Болотная (548 ± 7 млн лет) оказались близки и сопоставимы с U-Pb (SIMS SHRIMP-IIе и SHRIMP-RG)-результатами по цирконам из гранитоидов других зон фундамента Печорской синеклизы. Это свидетельствует о том, что полученные аргоновые датировки являются хорошей оценкой возраста кристаллизации S-гранитов, образовавшихся наряду с другими грани-тоидами фундамента Печорской синеклизы в позднем венде при коллизионных процессах на завершающей фазе тиманского тектогенеза.

Исследование выполнено по теме «Глубинное строение, геодинамическая эволюция, взаимодействие геосфер, магматизм, метаморфизм, изотопная геохронология Тимано-Североуральского сегмента литосферы» ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (ГР № 122040600012-2) с частичной поддержкой в рамках темы государственного задания ИГГ УрО РАН (ГР № 123011800013-6). 40Ar-39Ar-датирование выполнено в рамках темы государственного задания ИГМ СО РАН (122041400171-5).