ЦИРКОН ИЗ ВЫСОКОМАГНЕЗИАЛЬНОГО ДИОРИТА ЧЕЛЯБИНСКОГО МАССИВА (ЮЖНЫЙ УРАЛ): МОРФОЛОГИЯ, ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ, ПЕТРОГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

В статье приводятся результаты изучения морфологии, микроэлементного состава, U‐Pb и Lu‐Hf изотопных систем в цирконе из высокомагнезиального диорита Челябинского гранитоидного массива. Ана‐ литические исследования изотопных U‐Pb и Lu‐Hf‐систем и микроэлементного состава проведены с использованием масс‐спектрометрии (МС) с индуктивно связанной плазмой (ИСП) и лазерной абляцией (ЛА) проб. Установлено, что циркон образовался на последних этапах кристаллизации базитового расплава в субсолидусных условиях при низких (600–700 °C) температурах, что отличает его от циркона большинства других высокомагнезиальных пород среднего состава. Внутренняя структура циркона и концентрации элементов‐ примесей локально изменены под воздействием флюида, что привело к частичному нарушению изотопных U‐Pb и Lu‐Hf систем. По наименее измененным областям в кристаллах циркона установлен возраст кристаллизации материнского высокомагнезиального расплава 362±2 млн. лет, совпадающий с геологическими данными. Изотопный состав Hf в цирконе и данные о содержаниях в нем микроэлементов позволяют связать образование высокомагнезиального диорита Челябинского гранитоидного массива с источником смешанной мантийно‐коровой природы.

1. Andersen T., 2002. Correction of common lead in U–Pb analyses that do not report 204Pb. Chemical Geology 192 (1–2), 59–79. https://doi.org/10.1016/s0009-2541(02)00195-x.

2. Belousova E.A., Griffin W.L., O’Reilly S.Y., 2006. Zircon crystal morphology, trace element signatures and Hf isotope composition as a tool for petrogenetic modelling: examples from Eastern Australian granitoids. Journal of Petrology 47 (2), 329–353. https://doi.org/10.1093/petrology/egi077.

3. Бережная Н.Г., Левский Л.К. Локальные методы и аномалии уран-свинцовой системы в цирконах // Изотопное датирование геологических процессов: новые результаты, подходы и перспективы: Материалы VI Российской конференции по изотопной геохронологии (2–5 июня 2015 г., г. Санкт-Петербург). СПб.: Sprinter, 2015. С. 37–39.

4. Blichert-Toft J., Albarède F., 1997. The Lu-Hf isotope geochemistry of chondrites and the evolution of the mantle-crust system. Earth and Planetary Science Letters 148 (1), 243–258. https://doi.org/10.1016/s0012-821x(97)00040-x.

5. Burmakina G.N., Tsygankov A.A., 2013. Mafic microgranular enclaves in Late Paleozoic granitoids in the Burgasy quartz syenite massif, western Transbaikalia: composition and petrogenesis. Petrology 21 (3), 280–303. https://doi.org/ 10.1134/S086959111303003X.

6. Castillo R.C., 2012. Adakite petrogenesis. Lithos 134–135, 304–316. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2011.09.013.

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

8. Claiborne L.L., Miller C.F., Walker B.A., Wooden J.L., Mazdab F.K., Bea F., 2006. Tracking magmatic processes through Zr/Hf ratios in rocks and Hf and Ti zoning in zircons: an example from the Spirit Mountain batholith, Nevada. Mineralogical Magazine 70 (5), 517–543. https://doi.org/10.1180/0026461067050348.

9. Dementieva G.I., 1964. Induction Faces on Crystals. Author’s brief thesis (Candidate of Geology and Mineralogy). Leningrad State University, Leningrad, 24 p. (in Russian)

10. Dong G., Luo M., Mo X., Zhao Z., Dong L., Yu X., Wang X., Li X., Huang X., Liu Y., 2018. Petrogenesis and tectonic implications of Early Paleozoic granitoids in East Kunlun belt: Evidences from geochronology, geochemistry and isotopes. Geoscience Frontiers 9 (5). 1383–1397. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2018.03.003.

11. Du L., Long X., Yuan C., Zhang Y., Huang Z., Sun M., Xiao W., 2018. Petrogenesis of Late Paleozoic diorites and A-type granites in the central Eastern Tianshan, NW China: Response to post-collisional extension triggered by slab breakoff. Lithos 318–319, 47–59. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2018.08.006.

12. Fershtater G.B., Bea F., Montero M.P., Scarrow J., 2004. Hornblende gabbro in the Urals: types, geochemistry, and petrogenesis. Geochemistry International 42 (7), 610–629.

13. Gagnevin D., Daly J.S., Kronz A., 2010. Zircon texture and chemical composition as a guide to magmatic processes and mixing in a granitic environment and coeval volcanic system. Contributions to Mineralogy and Petrology 159 (4), 579–596. https://doi.org/10.1007/s00410-009-0443-0.

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

15. Giovanardi T., Lugli F., 2017. The Hf-INATOR: A free data reduction spreadsheet for Lu/Hf isotope analysis. Earth Science Informatics 10 (4), 517–523. https://doi.org/10.1007/s12145-017-0303-9.

16. 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.

17. Hanchar J.M., Watson E.B., 2003. Zircon saturation thermometry. Reviews in Mineralogy and Geochemistry 53 (1), 89–112. https://doi.org/10.2113/0530089.

18. Hoskin P.W.O., 2005. Trace-element composition of hydrothermal zircon and the alteration of Hadean zircon from the Jack Hills, Australia. Geochimica et Cosmochimica Acta 69 (3), 637–648. https://doi.org/10.1016/j.gca.2004.07.006.

19. Каллистов Г.А. Длительность и возрастные этапы становления Челябинского гранитоидного батолита // Ежегодник-2013. Труды ИГГ УрО РАН. Вып. 161. Екатеринбург, 2014. C. 343–349.

20. Каллистов Г.А., Осипова Т.А. Геология и геохимия синплутонических даек в Челябинском гранитоидном массиве (Южный Урал) // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 2. С. 331–345. https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-2-0244.

21. Каллистов Г.А., Осипова Т.А. Хромит как индикатор условий корово-мантийного взаимодействия при формировании высокомагнезиальных меланодиоритов Челябинского массива (Южный Урал) // Корреляция алтаид и уралид: магматизм, метаморфизм, стратиграфия, геохронология, геодинамика и металлогеническое прогнозирование: Материалы Четвертой международной научной конференции (2–6 апреля 2018 г., г. Новосибирск). Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2018. С. 67–68.

22. Kirkland C.L., Smithies R.H., Taylor R.J.M., Evans N., McDonald B., 2015. Zircon Th/U ratios in magmatic environs. Lithos 212–215, 397–414. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2014.11.021.

23. 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. Geochemistry International 53 (9), 759–785. https:// doi.org/10.1134/S0016702915090025.

24. Lenting C., Geisler T., Gerdes A., Kooijman E., Scherer E.E., Zeh A., 2010. The behavior of the Hf isotope system in radiationdamaged zircon during experimental hydrothermal alteration. American Mineralogist 95 (8–9), 1343–1348. https://doi.org/10.2138/am.2010.3521.

25. Литвиновский Б.А., Занвилевич А.Н., Калмонович М.А., Шадаев М.Г. Синплутонические базитовые интрузии ранних стадий формирования Ангаро-Витимского батолита (Забайкалье) // Геология и геофизика. 1992. Т. 33. № 7. С. 70–81.

26. Martin H., Smithies R.H., Rapp R., Moyen J.-F., Champion D., 2005. An overview of adakite, tonalite–trondhjemite– granodiorite (TTG), and sanukitoid: relationships and some implications for crustal evolution. Lithos 79 (1–2), 1–24. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2004.04.048.

27. Pitcher W.S., 1991. Synplutonic dykes and mafic enclaves. In: J. Didier, B. Barbarin (Eds.), Enclaves and granite petrology. Development in Petrology, vol. 13. Amsterdam, Elsevier, p. 389–391.

28. Попов В.А. Практическая генетическая минералогия. Екатеринбург: УрО РАН, 2011. 167 с.

29. Прибавкин С.В., Каллистов Г.А., Осипова Т.А., Готтман И.А., Зинькова Е.А. Распределение хрома в минералах высокомагнезиальных пород, ассоциированных с гранитоидными массивами Урала // Литосфера. 2019. Т. 19. № 3 (в печати).

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

31. Pupin J.P., 1980. Zircon and granite petrology. Contributions to Mineralogy and Petrology 73 (3), 207–220. https:// doi.org/10.1007/BF00381441.

32. Qian Q., Hermann J., 2010. Formation of high-Mg diorites through assimilation of peridotite by monzodiorite magma at crustal depths. Journal of Petrology 51 (7), 1381–1416. https://doi.org/10.1093/petrology/egq023.

33. Савко К.А., Терентьев Р.А. Геохронология кварцевых диоритов Романовского плутона Воронежского кристаллического массива // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология. 2017. № 2. С. 74–80.

34. Scherer E., Münker C., Mezger K., 2001. Calibration of the lutetium-hafnium clock. Science 293 (5530), 683–687. https://doi.org/10.1126/science.1061372.

35. Sklyarov E.V., Fedorovskii V.S., 2006. Magma mingling: tectonic and geodynamic implications. Geotectonics 40 (2). 120–134. https://doi.org/10.1134/S001685210602004X.

36. Sun S.-S., McDonough W.F., 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. In: A.D. Saunders, M.J. Norry (Eds.), Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society, London, Special Publications, vol. 42, p. 313–345. https://doi.org/10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19.

37. Tatsumi Y., 2008. Making continental crust: the sanukitoid connection. Chinese Science Bulletin 53 (11), 1620–1633. https://doi.org/10.1007/s11434-008-0185-9.

38. Taylor S.R., McLennan S.M., 1985. The Continental Crust: Its Composition and Evolution. Blackwell Scientific, Oxford, 312 p.

39. Thomas J.B., Bodnar R.J., Shimizu N., Sinha A.K., 2002. Determination of zircon/melt trace element partition coefficients from SIMS analysis of melt inclusions in zircon. Geochimica et Cosmochimica Acta 66 (16), 2887–2901. https:// doi.org/10.1016/S0016-7037(02)00881-5.

40. Vervoort J.D., Blichert-Toft J., 1999. Evolution of the depleted mantle: Hf isotope evidence from juvenile rocks through time. Geochimica et Cosmochimica Acta 63 (3–4), 533–556. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(98)00274-9.

41. Vervoort J.D., Kemp A.I., 2016. Clarifying the zircon Hf isotope record of crust–mantle evolution. Chemical Geology 425, 65–75. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2016.01.023.

42. Владимиров В.Г. Происхождение и механизмы формирования структур магматического минглинга в комбинированных габброгранитных дайках // Петрология магматических и метаморфических комплексов. Вып. 9. Материалы IX Всероссийской петрографической конференции с международным участием. Томск: Изд-во Томского ЦНТИ, 2017. С. 67–69.

43. Wark D.A., Miller C.F., 1993. Accessory mineral behavior during differentiation of a granite suite: monazite, xenotime and zircon in the Sweetwater Wash pluton, southeastern California, USA. Chemical Geology 110 (1–3), 49–67. https://doi.org/10.1016/0009-2541(93)90247-G.

44. Watson E.B., Liang Y., 1995. A simple model for sector zoning in slowly grown crystals: Implications for growth rate and lattice diffusion, with emphasis on accessory minerals in crustal rocks. American Mineralogist 80 (11–12), 1179–1187. https://doi.org/10.2138/am-1995-11-1209.

45. Watson E.B., Wark D.A., Thomas J.B., 2006. Crystallization thermometers for zircon and rutile. Contributions to Mineralogy and Petrology 151 (4), 413–433. https://doi.org/10.1007/s00410-006-0068-5.

46. Wood B.J., Turner S.P., 2009. Origin of primitive high-Mg andesite: Constraints from natural examples and experiments. Earth and Planetary Science Letters 283 (1–4), 59–66. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2009.03.032.

47. Зайцева М.В., Пупышев А.А., Щапова Ю.В., Вотяков С.Л. UPb датирование цирконов с помощью квадрупольного масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой NexION 300S и приставки для лазерной абляции NWR 213 // Аналитика и контроль. 2016. Т. 20. № 4. С. 294–306. https://doi.org/10.15826/analitika.2016.20.4.006.

48. Зайцева М.В., Вотяков С.Л. К методике определения U-Pb-возраста и анализа Lu-Hf-изотопной системы циркона методом ЛА-ИСП-МС // Ежегодник-2016. Труды ИГГ УрО РАН. Вып. 164. Екатеринбург, 2017. С. 284–289.

49. Zhang J., Zhang H., Li L., 2018. Neoproterozoic tectonic transition in the South Qinling Belt: New constraints from geochemistry and zircon U–Pb–Hf isotopes of diorites from the Douling Complex. Precambrian Research 306, 112–128. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2017.12.043.