Возраст монацита из метапелитовых сланцев серий Атомфьелла и Моссель (полуостров Ню-Фрисланд, о. Западный Шпицберген) по данным Th-U-Pb (CHIME)-датирования

Автор: Акбарпуран Хайяти С.А., Гульбин Ю.Л., Борисовский С.Е.

Статья в выпуске: 10 (322), 2021 года.

Бесплатный доступ

В статье приводятся результаты химического Th-U-Pb-изохронного датирования (метод CHIME) монацита-(Ce) из метаморфических пород докембрийских комплексов, расположенных на севере о. Западный Шпицберген. Показано, что монацит из пород серий Атомфьелла и Моссель является одновозрастным в пределах ошибки измерения (Атомфьелла: 381 ± 18 млн лет, Моссель: 377 ± 23 млн лет). Полученные возрастные оценки указывают на возможную связь метаморфизма докембрийских комплексов с поздней фазой каледонской коллизии.

Монацит, метод chime, метаморфизм, каледонский орогенез, ню-фрисланд, шпицберген

Короткий адрес: https://sciup.org/149139283

IDR: 149139283 | DOI: 10.19110/geov.2021.10.2

Текст научной статьи Возраст монацита из метапелитовых сланцев серий Атомфьелла и Моссель (полуостров Ню-Фрисланд, о. Западный Шпицберген) по данным Th-U-Pb (CHIME)-датирования

По современным представлениям, кристаллический фундамент архипелага Шпицберген обладает неоднородным строением и сложен комплексами различной геодинамической природы и возраста. Геохронологическое изучение территории архипелага [7] позволяет говорить о том, что основные этапы становления древних комплексов протекали в разное время: от неоархея (2750–2500 млн лет) до нижнего и среднего палеозоя (470–380 млн лет). Многие комплексы являются полихронными и сформировались под воздействием нескольких тектонотермальных событий. Для расшифровки их геологической истории привлекаются современные методы датирования магматических и метаморфических процессов. К их числу относится метод химического Th-U-Pb-изохронного датирования (CHIME) акцессорных минералов [1, 2, 16, 19, 20, 23]. В статье приводятся новые данные по

CHIME-датированию монацита из метаморфических пород, слагающих кристаллический фундамент полуострова Ню-Фрисланд (остров Западный Шпицберген).

Геологическая характеристика и геохронологические данные

Подробная геологическая характеристика территории полуострова Ню-Фрисланд совместно с картой геологического строения приводится в монографии [3]. В геологическом строении Ню-Фрисланда принимают участие комплексы складчатого основания архипелага (PR1–PZ1) и отложения позднепалеозойского осадочного чехла [3]. Более древние комплексы формируют структуру 1-го порядка — субмеридиональный антиклинорий Западного Ню-Фрисланда протяженностью около 150 км. В его западной и центральной частях развиты осадочно-вулканогенные толщи пале-

опротерозойской серии Атомфьелла (PR1). Слагающие их породы (кристаллические сланцы, гнейсы, кварциты, амфиболиты, мраморы) сложнодислоцированы и прорваны небольшими телами анатектических гранитов, секущими интрузиями метаультрабазитов и согласными телами (силлами) метагабброидов. Восточнее на дневную поверхность выходят метаосадочные толщи нижнерифейской серии Моссель (RF1), главным отличием разреза которой выступает полное отсутствие тел амфиболитов. Отложения серии залегают в виде крутой моноклинали, со структурным несогласием перекрывающей отложения серии Атомфьелла, и имеют на востоке тектонический контакт с верхнерифейской серией Лумфьорд (RF2).

Наиболее древние датировки, полученные U-Pb-методом по детритовому циркону из метаосадочных пород (2.8–2.5 млрд лет), отвечают неоархейскому времени и указывают на возраст протолита, за счет которого формировались толщи серии Атомфьелла [7]. Второй возрастной максимум (1770–1730 млн лет) соответствует времени образования анатектических гранитов [3, 12]. Более поздние магматические события, связанные с серией Атомфьелла, имели место в раннем (1471 ± 13 млн лет) и среднем (1349 ± 11 млн лет) рифее. По данным U-Pb-датирования циркона, подобные возрасты имеют соответственно метаультрабазиты и метагабброиды [5].

Временной интервал формирования серии Моссель не определен «классическими» изотопно-геохронологическими методами из-за отсутствия в ее составе магматических пород. По данным U-Pb-датирования детритового циркона, серия Моссель была сформирована не позднее 1200 млн лет назад; предполагаемый на основе геологических данных возраст метаморфизма — 1150–950 млн лет, что отвечает гренвильской эпохе тектогенеза [6, 7].

В ходе каледонского тектонотермального события образовались щелочные гранитоиды Ньютонтоппен в южной части полуострова. Их возраст — 432–430 млн лет [6]. О влиянии этого события на породы серий Атомфьелла и Моссель свидетельствуют изотопные датировки, полученные K-Ar-, Rb-Sr- и Ar-Ar-методами, максимум которых приходится на интервал 470–380 млн лет [см., например, 13]. Сходный возраст (431 ± 7 млн лет) имеет «метаморфогенный» циркон из метаультрабазитов [5]. В дополнение к этим результатам в печати появились сообщения [10, 11] о датировках, полученных CHIME-методом по монациту из метапелитов: 420 млн лет (серия Атомфьелла) и 410– 400 млн лет (серия Моссель). Авторы интерпретируют полученные данные как свидетельства каледонского возраста метаморфизма пород Ню-Фрисланда.

Объекты и методы исследования

Каменным материалом для исследования послужили представительные образцы мусковит-биотит-гранатовых (± ставролит) сланцев свиты Риттерватнет, серия Атомфьелла (обр. 3912-3a) и свиты Флоен, серия Моссель (обр. 3885-1) из коллекции проф. А. Н. Сироткина. Из образцов были приготовлены прозрачно-полированные шлифы, которые предварительно изучались на растровом электронном микроскопе JEOL JSM-6510LA c энергодисперсионным спектрометром JED-

2200 и электронно-зондовом микроанализаторе Jeol JXA-8230 с тремя волнодисперсионными спектрометрами в ИГГД РАН (аналитик О. Л. Галанкина).

В обр. 3912-3a монацит образует многочисленные, хорошо ограненные призматические кристаллы размером до 50 и более мкм по удлинению, обладающие зонально-секториальным строением и расположенные в интерстициях биотит-мусковитового агрегата. Часто эти кристаллы образуют скопления и находятся в тесном срастании с пластинками углеродистого вещества. Реже встречаются сростки монацита с ильменитом и рутилом.

В обр. 3885-1 наблюдаются изометричные и удлиненно-призматические кристаллы монацита размером 10–30 мкм, находящиеся в срастаниях с мусковитом и биотитом.

Датирование монацита также осуществлялось в прозрачно-полированных шлифах. Исследования проводились в лаборатории анализа минерального вещества ИГЕМ РАН на электронно-зондовом микроанализаторе JEOL JXA-8200 с пятью волновыми спектрометрами (аналитик С. Е. Борисовский). Режим съемки: ускоряющее напряжение 20 кВ, ток зонда на цилиндре Фарадея — 150 нА. Анализ проводился расширенным зондом (диаметром 6–8 мкм), чтобы избежать разрушения изучаемой поверхности. Более подробно методика анализа описана в работе [2]. В соответствии с методикой [21], с помощью отношения (Ca + Si)/(Th + U + Pb + S) оценивалась степень согласованности рассчитанных возрастов.

Было выполнено 37 анализов для 19 зерен монацита из обр. 3912-3а и 21 анализ 15 зерен монацита из обр. 3885-1 на следующие компоненты: Ce₂O₃, La₂O₃, Pr 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Y 2 O 3 , CaO, ThO 2 , UO 2 , P 2 O 5 , SiO 2 , PbO, FeO, MnO, SO₃, K₂O (табл. 1, 2). Европий и более тяжелые редкоземельные элементы не анализировались; определения содержаний SO₃ и К₂О проводились для контроля, так как при высоких концентрациях эти компоненты могут влиять на правильность рассчитанного возраста.

Для вычисления возраста использовалась компьютерная программа [14], размещенная на сайте Центра хронологических исследований Нагойского университета в Японии (. Входными данными для расчетов служили содержания ThO2, UO2, PbO. По результатам расчетов строились изохроны.

Результаты исследования

Состав монацита. Обр. 3912-3а (серия Атомфьелла). Изученные зерна обладают неоднородным внутренним строением, которое подчеркивается на микрофотографиях наличием светлых участков с кристаллографическими формами, обогащенных торием и ураном (рис. 1). Содержание этих компонентов варьирует от 1.4 до 7.4 мас. % (ThO₂) и от 0.31 до 1.1 мас. % (UO₂). Th/U-отношение изменяется в пределах 1.5–15.4. Содержание PbO составляет 0.05–0.14 мас. %. Редкоземельный состав монацита отличается преобладанием церия (Ce₂O₃ — 27.1–30.2 мас. %; Ce — 0.41– 0.45 к.ф.) над лантаном (La₂O₃ — 13.0–18.3 мас. %; La — 0.20–0.27 к.ф.) и неодимом (Nd₂O₃ — 9.5–14.2 мас. %; Nd 0.14–0.21 к.ф.). В состав монацита входят примеси

Таблица 1. Состав (мас. %) и возраст монацита из метапелитового сланца серии Атомфьелла Table 1. Composition (wt %) and age of monazite from metapelite schist of Atomfjella series

№ зерна Grain No	Ce 2 O 3	P 2 O 5	FeO	PbO	La₂O₃	Y 2 O 3	MnO	ThO 2	SiO 2	Sm₂O₃	UO 2	Nd 2 O 3	CaO	Pr 2 O 3	SO 3	^K2^O	Сумма Sum	ThO₂*	Возраст, млн лет Age, Ma
3982-3a_2	29.42	28.42	0.16	0.066	14.68	0.55	0.02	3.52	0.47	2.35	0.340	13.76	0.47	3.52	0.00	0.00	97.74	4.633	337
3982-3a_3	29.85	28.59	0.17	0.059	14.91	0.52	0.03	2.94	0.38	2.31	0.337	13.67	0.39	3.57	0.00	0.01	97.74	4.043	345
3982-3a_4	29.97	28.76	0.30	0.059	15.19	0.54	0.06	2.31	0.32	2.38	0.368	13.60	0.38	3.54	0.00	0.04	97.81	3.515	396
3982-3a_5	28.56	29.33	1.00	0.076	13.45	1.87	0.03	1.43	0.08	2.78	0.985	13.02	0.67	3.49	0.01	0.01	96.78	4.655	385
3982-3a_9a	28.13	28.70	0.19	0.144	13.87	0.14	0.04	6.06	0.34	2.25	1.011	12.84	1.26	3.49	0.01	0.00	98.46	9.370	363
3982-3a_8	29.77	28.75	0.28	0.079	14.78	0.46	0.01	2.99	0.23	2.32	0.575	13.37	0.62	3.51	0.00	0.00	97.75	4.872	383
3982-3a_8a	29.85	29.04	0.28	0.065	14.86	0.48	0.04	3.00	0.24	2.29	0.472	13.40	0.60	3.59	0.00	0.01	98.21	4.545	338
3982-3a_9b	29.54	28.89	0.21	0.096	15.19	0.35	0.02	4.01	0.22	1.95	0.621	12.47	0.87	3.39	0.00	0.00	97.82	6.043	375
3982-3a_10	28.90	28.98	0.16	0.085	13.97	1.01	0.02	3.36	0.16	2.38	0.602	13.22	0.76	3.47	0.00	0.01	97.09	5.331	376
3982-3a_10a	28.80	28.92	0.21	0.091	14.27	0.84	0.02	3.71	0.22	2.31	0.628	12.96	0.82	3.42	0.00	0.00	97.23	5.766	373
3982-3a_10b	28.85	28.98	0.16	0.092	14.19	0.92	0.03	3.65	0.19	2.36	0.628	12.93	0.81	3.45	0.00	0.00	97.24	5.706	380
3982-3a_10c	29.12	29.24	0.15	0.089	15.40	0.74	0.01	3.57	0.20	2.10	0.622	12.36	0.85	3.40	0.00	0.00	97.84	5.606	375
3982-3a_14	29.21	28.65	0.15	0.089	15.38	0.48	0.01	3.84	0.23	2.05	0.604	12.73	0.80	3.39	0.00	0.00	97.60	5.817	361
3982-3a_14a	28.17	28.41	0.14	0.128	14.60	0.56	0.04	5.32	0.31	2.10	0.869	12.49	1.10	3.26	0.00	0.00	97.48	8.165	370
3982-3a_14b	28.43	28.20	0.08	0.109	14.53	0.52	0.01	4.72	0.30	2.24	0.656	13.04	0.94	3.38	0.00	0.00	97.15	6.868	375
3982-3a_17	28.15	28.00	0.12	0.115	14.75	0.54	0.02	5.02	0.28	2.15	0.776	12.50	1.07	3.28	0.00	0.00	96.77	7.560	359
3982-3a_17a	29.01	28.02	0.13	0.094	15.22	0.47	0.01	4.21	0.24	2.04	0.596	12.47	0.91	3.30	0.01	0.00	96.71	6.161	360
3982-3a_21	29.12	28.20	0.06	0.102	14.69	0.46	0.03	4.42	0.28	2.12	0.594	12.62	0.89	3.38	0.01	0.06	97.03	6.365	378
3982-3a_21a	29.71	28.93	0.05	0.089	15.73	0.38	0.02	3.96	0.25	1.92	0.615	12.16	0.81	3.29	0.00	0.06	97.98	5.973	352
3982-3a_22	27.90	27.57	0.30	0.113	13.90	0.83	0.04	6.13	0.69	2.26	0.453	12.72	0.81	3.33	0.00	0.00	97.03	7.613	351
3982-3a_22a	27.86	28.00	0.25	0.123	13.76	0.85	0.03	5.94	0.66	2.33	0.557	12.84	0.83	3.37	0.01	0.00	97.41	7.763	374
3982-3a_23	28.31	27.70	0.29	0.131	14.98	0.67	0.01	4.27	0.22	2.10	1.072	12.07	1.06	3.23	0.00	0.00	96.09	7.779	397
3982-3a_23a	28.34	28.20	0.35	0.123	14.91	0.65	0.03	4.46	0.23	2.08	1.044	12.21	1.06	3.35	0.00	0.00	97.04	7.878	369
3982-3a_25	28.42	28.21	0.03	0.143	18.15	0.11	0.00	7.43	0.47	1.14	0.481	9.47	1.63	2.84	0.00	0.00	98.54	9.305	363
3982-3a_25a	28.61	28.24	0.05	0.135	18.31	0.12	0.03	6.99	0.42	1.15	0.511	9.50	1.53	2.81	0.00	0.00	98.38	8.663	368
3982-3a_25b	28.63	28.19	0.06	0.138	18.25	0.11	0.00	6.91	0.41	1.20	0.524	9.49	1.48	2.84	0.00	0.00	98.25	8.625	378
3982-3a_27	29.79	28.40	0.00	0.065	14.56	0.39	0.03	2.74	0.26	2.43	0.418	14.05	0.50	3.66	0.00	0.00	97.30	4.108	373
3982-3a_27a	30.15	28.50	0.03	0.052	14.90	0.31	0.03	2.67	0.31	2.26	0.313	14.20	0.43	3.64	0.00	0.01	97.80	3.695	333
3982-3a_28	29.35	27.67	0.11	0.093	14.59	0.45	0.05	3.84	0.53	2.24	0.639	13.54	0.50	3.57	0.00	0.01	97.17	5.932	370
3982-3a_28a	29.65	28.01	0.08	0.090	14.89	0.45	0.03	3.28	0.46	2.24	0.588	13.59	0.47	3.52	0.00	0.02	97.37	5.205	407
3982-3a_29	29.09	28.21	0.09	0.092	14.63	0.67	0.03	3.63	0.19	2.28	0.708	12.72	0.83	3.43	0.00	0.07	96.65	5.948	365
3982-3a_32a	28.44	28.35	0.04	0.117	13.69	0.53	0.02	4.48	0.33	2.44	0.832	13.52	0.88	3.48	0.03	0.01	97.17	7.204	383
3982-3a_32	28.52	28.13	0.05	0.111	13.96	0.56	0.03	4.52	0.35	2.36	0.807	13.22	0.91	3.40	0.00	0.00	96.93	7.162	366

Окончание таблицы 1

№ зерна Grain No	Ce 2 O 3	P 2 O 5	FeO	PbO	La₂O₃	Y 2 O 3	MnO	ThO 2	SiO 2	Sm₂O₃	UO 2	Nd₂O₃	CaO	Pr 2 O 3	SO 3	^K2^O	Сумма Sum	ThO₂*	Возраст, млн лет Age, Ma
3982-3a_32b	28.87	28.12	0.03	0.099	13.99	0.59	0.02	3.78	0.29	2.41	0.714	13.50	0.78	3.54	0.00	0.01	96.74	6.117	382
3982-3a_34	27.57	28.34	0.34	0.099	12.96	1.60	0.02	3.19	0.15	2.70	0.952	12.91	0.84	3.43	0.01	0.00	95.10	6.307	371
3982-3a_35	27.05	28.24	0.09	0.131	13.21	1.31	0.01	5.54	0.23	2.31	0.834	12.43	1.25	3.29	0.00	0.00	95.92	8.270	374
3982-3a_34b	27.75	28.43	0.29	0.085	13.13	1.70	0.04	2.49	0.11	2.78	0.915	13.00	0.72	3.39	0.01	0.00	94.85	5.485	366

Примечание. ThO₂* — сумма концентраций ThO₂ и UO₂, пересчитанных на эквивалентное содержание ThO₂ [14].

Note. ThO2 * — sum of ThO2 concentration and UO2 concentration recalculated for the equivalent ThO2 content [14].

Таблица 2. Состав (мас. %) и возраст монацита из метапелитового сланца серии Моссель Table 2. Composition (wt %) and age of monazite from metapelite schist of Mossel series

№ зерна Grain No	Ce 2 O 3	P 2 O 5	FeO	PbO	La₂O₃	Y 2 O 3	MnO	ThO 2	SiO 2	Sm₂O₃	UO 2	Nd 2 O 3	CaO	Pr 2 O 3	SO 3	^K2^O	Сумма Sum	ThO₂*	Возраст, млн лет Age, Ma
3885-1_1	28.004	29.701	0.144	0.102	13.763	1.602	0.030	4.169	0.174	2.233	0.705	12.546	0.936	3.357	0.000	0.000	97.466	6.478	372
3885-1_2	28.143	29.439	0.147	0.119	13.917	0.904	0.028	5.195	0.260	2.086	0.639	12.110	1.180	3.341	0.000	0.000	97.508	7.292	385
3885-1_3	29.859	29.706	0.023	0.076	15.053	1.030	0.069	2.511	0.135	1.996	0.618	12.714	0.640	3.469	0.000	0.000	97.899	4.533	395
3885-1_4	30.183	29.682	0.031	0.066	15.861	0.483	0.039	1.747	0.101	2.217	0.725	13.120	0.502	3.480	0.011	0.013	98.261	4.123	378
3885-1_5	29.306	29.548	0.124	0.084	14.771	1.082	0.033	2.781	0.099	2.053	0.760	12.345	0.787	3.430	0.000	0.038	97.241	5.268	376
3885-1_6	28.346	29.193	0.178	0.120	14.172	0.859	0.028	5.191	0.269	2.010	0.660	12.144	1.145	3.265	0.000	0.029	97.609	7.350	385
3885-1_7	28.961	29.462	0.024	0.118	14.222	0.888	0.035	4.367	0.236	2.123	0.651	12.561	0.992	3.369	0.000	0.000	98.009	6.510	429
3885-1_8	29.054	29.255	0.045	0.094	14.744	1.143	0.046	3.650	0.158	1.980	0.668	12.298	0.882	3.377	0.007	0.005	97.406	5.836	380
3885-1_9	29.963	29.694	0.081	0.083	15.731	0.351	0.040	2.312	0.157	2.132	0.765	12.851	0.618	3.486	0.009	0.041	98.314	4.814	406
3885-1_16	28.972	29.678	0.435	0.103	14.439	0.489	0.034	4.123	0.217	2.174	0.680	12.680	0.957	3.454	0.000	0.052	98.487	6.346	383
3885-1_18	28.116	29.340	0.131	0.102	14.069	1.470	0.005	4.085	0.204	2.147	0.648	12.254	0.966	3.369	0.000	0.040	96.946	6.211	387
3885-1_19	27.769	29.284	0.042	0.095	13.744	1.724	0.020	4.141	0.204	2.151	0.581	12.459	0.953	3.294	0.002	0.064	96.527	6.042	371
3885-1_21	29.516	29.281	0.252	0.088	14.740	0.334	0.021	3.039	0.182	2.225	0.731	13.208	0.764	3.424	0.005	0.010	97.820	5.433	382
3885-1_22	29.899	29.254	0.248	0.078	15.146	0.391	0.025	2.691	0.129	2.222	0.721	13.163	0.721	3.522	0.000	0.028	98.238	5.050	365
3885-1_23	29.106	29.429	0.197	0.069	14.501	1.375	0.025	2.481	0.097	2.334	0.512	12.945	0.629	3.409	0.000	0.014	97.123	4.156	392
3885-1_26	28.559	29.650	0.196	0.088	14.307	1.679	0.028	3.171	0.155	2.103	0.707	12.369	0.815	3.428	0.008	0.032	97.295	5.484	379
3885-1_27	29.190	29.629	0.281	0.090	14.611	1.150	0.037	3.078	0.161	2.116	0.781	12.564	0.784	3.406	0.000	0.038	97.916	5.636	377
3885-1_29	28.833	29.513	0.092	0.095	14.317	1.277	0.011	3.536	0.183	2.119	0.802	12.597	0.869	3.377	0.000	0.040	97.661	6.165	364
3885-1_31	29.207	29.220	0.055	0.089	14.911	0.898	0.038	3.139	0.182	2.142	0.691	12.743	0.771	3.443	0.002	0.028	97.559	5.402	389
3885-1_32	29.036	29.175	0.062	0.104	14.972	0.590	0.021	3.825	0.253	2.076	0.795	12.680	0.859	3.372	0.007	0.000	97.827	6.432	381
3885-1_33	28.634	29.498	0.113	0.094	14.631	1.702	0.017	3.696	0.185	1.922	0.628	11.865	0.897	3.264	0.001	0.032	97.179	5.756	385

Рис. 1. Монацит из метапелитового сланца серии Атомфьелла, обр. 3912-3а (а–d) и (Th + Si) — (REE + P) диаграмма (e). Изображения представительных зерен в обратноотраженных электронах. 1–2 — линии изоморфных замещений (1 — монацит-хаттонитового, 2 — монацит-чералитового). Номера точек анализов совпадают с аналогичными номерами в табл. 1

Fig. 1. Monazite from the metapelitic schist of Atomfjella Series, sample 3912-3a (а–d) and (Th + Si) vs. (REE + P) diagram (e). BSE images. (1) monazite-huttonite substitution line, (2) monazite-cheralite substitution line

Y₂O₃ (0.1–1.9 мас. %), CaO (0.4–1.6 мас. %) и SiO₂ (0.1– 0.7 мас. %). Обратная корреляция между суммами содержаний (REE + P) и (Th + Si) (рис. 1, e ) указывает на вхождение тория в структуру минерала преимущественно по схеме монацит-чералитового замещения: Th⁴⁺ + Са²⁺ = 2REE³⁺ [9, 22].

Обр. 3885-1 (серия Моссель). В отличие от предыдущего образца здесь наблюдаются зерна с однородным внутренним строением (рис. 2), в которых содержание ThO₂ изменяется в пределах 1.7–5.2 мас. %, UO₂ — 0.5–0.8 мас. %, Th/U-отношение — 2.4–8.1. Содержание PbO равняется 0.07–0.12 мас. %. Среди редкоземельных элементов преобладает церий (Ce₂O₃ — 27.8– 30.2 мас. %; Ce — 0.41–0.44 к. ф.), подчиненную роль играют лантан (La₂O₃ — 13.7–15.9 мас. %; La — 0.20– 0.23 к.ф.) и неодим (Nd₂O₃ — 11.9–13.2 мас. %; Nd — 0.17–0.19 к.ф.). Характерными примесями выступают Y₂O₃ (0.3–1.7 мас. %), CaO (0.5–1.2 мас. %) и SiO₂ (0.1– 0.3 мас. %). Хорошо выраженная обратная корреляция между суммами содержаний (REE + P) и (Th + Si) ука- 20

зывает на монацит-чералитовую схему изоморфного вхождения тория в структуру минерала (рис. 2, d ).

Возраст монацита. В табл. 1 и 2 приведены возрастные оценки, рассчитанные методом CHIME для отдельных анализов монацита. В подавляющем большинстве случаев они укладываются в интервалы 336– 408 (обр. 3912-3а) и 363–406 млн лет (обр. 3885-1). Величины отношения (Ca + Si)/(Th + U + Pb + S) для отдельных анализов близки к 1 (заключены в пределах 1.00–1.36 для обр. 3912-3а и 1.04–1.14 для обр. 3885-1), что указывает на низкую степень несогласованности рассчитанных возрастов. Статистические распределения возрастных оценок приблизительно симметричные (рис. 3). Одна возрастная оценка (429 млн лет, ан. 3885-1_7) является явно завышенной и может быть исключена из рассмотрения.

Построенные изохроны (рис. 4, 5) проходят через начало координат, отличаются относительной погрешностью возраста не более 5–10 отн.% и значением СКВО, не превышающим 1. Для серии Атомфьелла рас-

Рис. 2. Монацит из метапелитового сланца серии Моссель, обр. 3885-1 (а–c) и (Th + Si) — (REE + P) диаграмма (d). Изображения представительных зерен в обратноотраженных электронах. Номера точек анализов совпадают с аналогичными номерами в табл. 2

Fig. 2. Monazite from the metapelitic schist of Mossel Series, sample 3885-1 (а–c) and (Th + Si) vs. (REE + P) diagram (d)

Возраст, млн лет Возраст, млн лет

Рис. 3. Гистограммы возрастных оценок, рассчитанных для монацита из изученных образцов

Fig. 3. Histograms for monazite age data from studied samples

считанный возраст составил 381 ± 18 млн лет (СКВО = 0.27), для серии Моссель — 377 ± 23 млн лет (СКВО = 0.09). Таким образом, монацит серий Атомфьелла и Моссель является одновозрастным в пределах ошибки измерения.

Обсуждение результатов

Полученные данные можно использовать для определения возраста метаморфизма докембрийских пород Ню-Фрисланда. Оцененный Th-U-Pb-изохронным методом возраст кристаллизации монацита (~ 380 млн лет) указывает на возможную связь метаморфизма докембрийских комплексов с позднедевонским (элсмир-ским) орогенезом (383–359 млн лет), являющимся наиболее поздней фазой каледонской коллизии.

Характерными признаками каледонид выступают структурные несогласия в позднем силуре и раннем девоне и накопление мощных толщ красноцветных отложений [4]. В пределах Арктики закрытие раннепалеозойских бассейнов в ходе каледонской ороге-нии стало причиной появления двух поверхностей

Рис. 4. Изохроны для монацита из изученных образцов

Fig 4. Isochrones for monazite from studied samples

структурного несогласия: предсреднедевонской (сканд-ская складчатость) и позднедевонской (элсмирский орогенез). С позднедевонской складчатостью связано объединение древних континентов Лаврентии и Балтики (Фенноскандии) с образованием Лавруссии [1].

Вещественным выражением элсмирского орогенеза является Элсмирский складчато-надвиговый пояс, который прослеживается на расстоянии более 3000 км от Канадских арктических островов (о-ва Мелвилл, Элсмир) и Северной Гренландии к Шпицбергену. Формирование пояса связывают со сближением Шпицбергена и террейна Пирия (Pearya) и их последующей коллизией с северной окраиной Лаврентии [18]. Толщи осадочных пород, входящие в состав пояса, несут признаки хрупких деформаций и слабо метаморфизованы (преимущественно в условиях низкотемпературных фаций, участками — до фации зеленых сланцев). На Шпицбергене эти деформации проявлены в виде систем западных надвигов и сопровождающей их складчатости, сконцентрированных в нескольких субмеридиональных зонах, расположенных на западном побережье о. Западный Шпицберген и в пределах Девонского грабена [17].

Согласно последним исследованиям, к элсмери-дам Шпицбергена могут быть отнесены и некоторые среднетемпературные метаморфические комплексы. Подобный комплекс был недавно выделен в составе неопротерозойской метаосадочной толщи, слагающей о. Земля Принца Карла [15]. По данным CHIME-датирования монацита из входящих в состав толщи гранат-ставролит-кианитовых сланцев (570–630 °C, град, 7.5–10 кбар), подвергшихся милонитизации (~500– 550 °C, град, 9–11 кбар), возраст метаморфизма амфиболитовой фации является позднедевонским — ран-некарбоновым (359–355 млн лет). Доказывая его связь с элсмирским орогенезом, авторы объясняют значительно более высокую степень метаморфизма изученных пород по сравнению с породами, слагающими зоны элсмирских деформаций на Шпицбергене, влиянием эоценовых тектонических движений (которые спо 22

собствовали выводу на дневную поверхность более глубинных уровней земной коры).

Нельзя не отметить, что вывод о позднедевонском возрасте метаморфизма докембрийских комплексов Западного Ню-Фрисланда находится в известном противоречии с существующими представлениями о среднепозднесилурийском возрасте завершающих фаз каледонских метаморфических изменений фундамента, которые основаны на результатах 40Ar/39Ar-датирования мусковита и роговой обманки из метапелитовых сланцев и амфиболитов серии Атомфьелла (425–412 млн лет) [13]. Одно из объяснений этого противоречия сводится к предположению о том, что процессы каледонского орогенеза на изучаемой территории были растянуты во времени и связаны с несколькими эпизодами тектонотермальной активности. В пользу этого предположения свидетельствует «омоложение» каледонских возрастов минеральных парагенезисов (410– 400 млн лет), ранее уже зафиксированное при датировании монацита из гранат-ставролит-мусковитового сланца серии Моссель [10].

Авторы благодарят проф. А. Н. Сироткина за предоставленные образцы и О. Л. Галанкину за помощь в аналитических исследованиях.

Список литературы Возраст монацита из метапелитовых сланцев серий Атомфьелла и Моссель (полуостров Ню-Фрисланд, о. Западный Шпицберген) по данным Th-U-Pb (CHIME)-датирования

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 // Записки РМО. 2012. Ч. 141. № 1. С. 45-60.
Макеев А. Б., Скублов С. Г., Красоткина А. О., Борисовский С. Е., Томсен Т. Б., Серре С. Х. Возраст монацита из рудопро-явления Ичетъю, Средний Тиман (CHIME- и LA-ICP-MS-методы) // Записки РМО. 2020. Ч. 149. № 1. С. 76-95.
Сироткин А. Н., Евдокимов А. Н. Эндогенные режимы и эволюция метаморфизма складчатых комплексов фундамента архипелага Шпицберген (на примере полуострова Ню-Фрисланд). СПб.: ВНИИОкеангеология, 2011. 270 с.
Сироткин А. Н., Евдокимов А. Н. Состав, возраст и тектоническое значение гранитных валунов в девонских конгломератах северо-западной части Шпицбергена // Записки Горного института. 2016. Т. 222. С. 789-797.
Сироткин А. Н., Евдокимов А. Н. Новые данные по U-Pb-датированию метаморфизованных интрузий основного и ультраосновного составов северной части полуострова Ню-Фрисланд (остров Западный Шпицберген) // Региональная геология и металлогения. 2020. № 81. С. 45-59.
Тебеньков А. М., Красильщиков А. А., Балашов Ю. А. Главные геохронологические рубежи и этапы формирования фундамента Шпицбергена // Доклады РАН. 1996. Т. 346. № 6. С. 786-789.
Тебеньков А. М., Джи Д. Г., Йоханссен У., Ларионов А.Н. История тектонического развития фундамента Шпицбергена (по геохронологическим данным) // Комплексные исследования природы Шпицбергена. Вып. 4. Апатиты, 2004. С. 90-100.
Филатова Н. И., Хаин В. Е. Тектоника Восточной Арктики // Геотектоника. 2007. № 3. C. 3-29.
Al-Ani T., Holtta P., Gronholm S., Pakkanen L., Al-Ansari N. Crystal chemistry and geochronology of thorium-rich monazite from Kovela granitic complex, Southern Finland. Natural Res., 2019. V. 10. pp. 230-269.
Bazarnik J., Kosminska K., Majka J., Zielinski G. Metamorphic evolution of the Planetfjella Group, Mosselhalv0ya, northern Svalbard. Mineralogia — Spec. Papers, Poland, 2014. V. 42. pp. 38-40.
Bazarnik J., Majka J., Kosminska K., Piepjohn K. Preliminary data on the age of metamorphism of the Rittervatnet unit, Ny Friesland, northern Svalbard. Mineralogia — Spec. Papers, Poland, 2016. V. 45. pp. 36-38.
Gee D. G., SchouenborgB., Peucat J.-J., Abakumov S. A., Krasilshchikov A. A., Tebenkov A. M. New evidence of basement in the Svalbard Caledonides: Early Proterozoic zircon ages from Ny Friesland granites. Norsk Geologisk Tidsskrift, 1992. V. 72. pp. 181-190.
Gee D., Page L. M. Caledonian terrane assembly on Svalbard: New evidence from Ar/Ar dating in Ny Friesland. Amer. J. Sci., 1994. V. 294. pp. 1166-1186.
Kato T., Suzuki K., Adachi M. Computer program for the CHIME age calculation. J. Earth Planet. Sci., 1999. V. 46. pp. 49-56.
Kosminska K., Spear F. S., Majka J., Faehnrich K., Manecki M., Piepjohn K., Dallmann W.K. Deciphering late Devonian-early Carboniferous P-T-t path of mylonitized garnet-mica schists from Prins Karls Forland, Svalbard. J. Metamorph. Geol., 2020. V. 38. pp. 471-453.
Ning W., Wang J., Xiao D., Li F., Huang B., Fu D. Electron probe microanalysis of monazite and its applications to U-Th-Pb dating of geological sample. J. Earth Sci., 2019. V. 30. pp. 952963.
Piepjohn K. The Svalbardian/Ellesmerian deformation of the Old Red Sandstone and the pre-Devonian basement in NWSpitsbergen (Svalbard). In: New perspectives on the Old Red Sandstone. Eds. P. F. Friend, B. P. J. Williams. Geol. Soc. London Spec. Publ., 2000. V. 180. pp. 585-601.
Piepjohn K., von Gosen W., Tessensohn F., Reinhardt L., McClelland C., Dallmann W., Harrison J. C. Tectonic map of the Ellesmerian and Eurekan deformation belts on Svalbard, North Greenland, and the Queen Elizabeth Islands (Canadian Arctic). Arktos, 2015. V. 1. pp. 1-12.
Suzuki K., Adachi M. The chemical Th-U-total Pb isochron ages of zircon and monazite from the gray granite of the Hida Terrane, Japan. J. Earth Planet. Sci., 1991. V. 38. pp. 11-38.
Suzuki K., Adachi M., Tanaka T. Middle Precambrian provenance of Jurassic sandstone in the Mino Terrane, central Japan: Th-U-total Pb evidence from an electron microprobe monazite study. Sediment. Geol. 1991. V. 75. pp. 141-147.
Suzuki K., Kato T. CHIME dating of monazite, xenotime, zircon and polycrase: Protocol, pitfalls and chemical criterion of possibly discordant age data. Gondwana Res., 2008. V. 14. pp. 569-586.
Uher P., Kohût M., Ondrejka M., Konecny P., Siman P. Monazite-(Ce) in Hercynian granites and pegmatites of the Bratislava Massif, Western Carpathians: compositional variations and Th-U-Pb electron-microprobe dating. Acta Geol. Slovaca, 2014. V. 6(2). pp. 215-231.
Williams M. L., Jercinovic M. J., Mahan K. H., Dumond G. Electron microprobe petrochronology. Rev. Miner. Geochem., 2017. V. 83. pp. 153-182.

Еще

Статья научная