ТЕРМАЛЬНАЯ ИСТОРИЯ ГУЛИНСКОГО ПЛУТОНА (СЕВЕР СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ) ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ТРЕКОВОГО ДАТИРОВАНИЯ АПАТИТА И КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Мы представляем первые результаты трекового датирования монофракций апатита из двух проб пород Южного карбонатитового массива крупнейшего в мире щелочно-ультраосновного Гулинского плутона, расположенного в пределах Маймеча-Котуйского района Сибирской трапповой провинции, возраст которого оценивается около 250 млн лет. На основе трекового датирования апатита, литературных данных, а также результатов компьютерного моделирования предложены две альтернативные модели тепловой истории Гулинского плутона, предполагающие (1) быстрое постмагматическое остывание пород современного эрозионного среза массива в гипабиссальных условиях на глубинах не более 1.5 км, (2) тектоническое опускание и захоронение под осадочно-вулканогенным чехлом мощностью 2–3 км, следствием чего стал вторичный (?) прогрев плутона до температур выше 110 °С, с последующим выведением в приповерхностные условия и общим остыванием верхней коры около 218 млн лет назад.

Сибирская платформа, Гулинский плутон, термальная эволюция, трековое датирование, апатит

1. Ahrens T.J. (Ed.), 1995. Rock Physics and Phase Relations: a Handbook of Physical Constants. American Geophysical Union, 236 p.

2. Burgess S.D., Bowring S.A., 2015. High-precision geochronology confirms voluminous magmatism before, during, and after Earth’s most severe extinction. Science Advances 1 (7), e1500470. https://doi.org/10.1126/sciadv.1500470.

3. Dalrymple B.G., Czamanske G.K., Fedorenko V.A., Simonov O.N., Lanphere M.A., Likhachev A.P., 1995. A reconnaissance 40Ar/39Ar geochronological study of ore-bearing and related rocks, Siberian Russia. Geochimica et Cosmochimica Acta 59 (10), 2071–2083. https://doi.org/10.1016/016-7037(95)00127-1.

4. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика). Справочник геофизика / Ред. Н.Б. Дортман. М.: Недра, 1984. 455 с.

5. Eгоров Л.С. Ийолит-карбонатитовый плутонизм (на примере Маймеча-Котуйского комплекса Полярной Сибири). Л.: Недра, 1991. 260 с.

6. Эпштейн Е.М. Геолого-петрологическая модель и генетические особенности рудоносных карбонатитовых комплексов. М.: Недра, 1994. 256 с.

7. Ernst R.E., Davies D.R., Jowitt S.M., Campbell I.H., 2018. When do mantle plumes destroy diamonds? Earth and Planetary Science Letters 502, 244–252. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2018.08.058.

8. Flowers R.M., Mahan K.H., Bowring S.A., Williams M.L., Pringle M.S., Hodges K.V., 2006. Multistage exhumation and juxtaposition of lower continental crust in the western Canadian Shield: Linking high-resolution U-Pb and 40Ar/39Ar thermochronometry with pressure-temperature-deformation paths. Tectonics 25 (4), TC4003. https://doi.org/10.1029/2005TC001912.

9. Galbraith R.F., 2005. Statistics for Fission Track Analysis. Chapman & Hall/CRC, Boca Raton, 219 p.

10. Galbraith R.F., Laslett G.M., 1993. Statistical models for mixed fission track ages. Nuclear Tracks and Radiation Measu­rements 21 (4), 459–470. https://doi.org/10.1016/1359-0189(93)90185-C.

11. Gleadow A.J.W., 1981. Fission-track dating methods: what are the real alternatives? Nuclear Tracks 5 (1–2), 3–14. https://doi.org/10.1016/0191-278X(81)90021-4.

12. Grapes R., 2006. Pyrometamorphism. Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 280 p.

13. Hall J.W., Glorie S., Reid A.J., Boone S.C., Collins A.S., Gleadow A., 2018. An apatite U–Pb thermal history map for the northern Gawler Craton, South Australia. Geoscience Frontiers 9 (5), 1293–1308. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2017.12.010.

14. Heaman L.M., LeCheminant A.N., 2001. Anomalous U-Pb systematics in mantle-derived baddeleyite xenocrysts from Île Bizard: Evidence for high temperature radon diffusion? Chemical Geology 172 (1–2), 77–93. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(00)00237-0.

15. Hendriks В., Andriessen P., Huigen Y., Leighton C., Redfield T., Murrell G., Gallagher K., Nielsen S.B., 2007. A fission track data compilation for Fennoscandia. Norwegian Journal of Geology 87 (1–2), 143–155.

16. Hurford A.J., 1990. Standardization of fission track dating calibration: Recommended by the Fission Track Working Group of the I.U.G.S. Subcommission on Geochronology. Chemical Geology: Isotope Geoscience section 80 (2), 171–178. https://doi.org/10.1016/0168-9622(90)90025-8.

17. Hurford A.J., Green P.F., 1983. The Zeta-Age Calibration of Fission-Track Dating. Chemical Geology 41, 285–317. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(83)80026-6.

18. Ivanov A.V., He H., Yan L., Ryabov V.V., Shevko A.Y., Palesskii S.V., Nikolaeva I.V., 2013. Siberian Traps large igneous province: evidence for two flood basalt pulses around the Permo-Triassic boundary and in the Middle Triassic, and contemporaneous granitic magmatism. Earth-Science Reviews 122, 58–76. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2013.04.001.

19. Ivanov A.V., He H., Yang L., Nikolaeva I.V., Palesskii S.V., 2009. 40Ar/39Ar dating of intrusive magmatism in the Angara-Taseevskaya syncline and its implication for duration of magmatism of the Siberian Traps. Journal of Asian Earth Sciences 35 (1), 1–12. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2008.11.006.

20. Ivanov A.V., Mukasa S.B., Kamenetsky V.S., Ackerson M., Demonterova E.I., Pokrovsky B.G., Vladykin N.V., Kolesnichenko M.V., Litasov K.D., Zedgenizov D.A., 2018. Volatile concentrations in olivine-hosted melt inclusions from meimechite and melanephelinite lavas of the Siberian Traps Large Igneous Province: Evidence for flux-related high-Ti, high-Mg magmatism. Chemical Geology 483, 442–462. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2018.03.011.

21. Ivanov A.V., Rasskazov S.V., Feoktistov G.D., He H., Boven A., 2005. 40Ar/39Ar dating of Usol’skii sill in the south-eastern Siberian Traps Large Igneous Province: evidence for long-lived magmatism. Terra Nova 17 (3), 203–208. https://doi.org/10.1111/j.1365-3121.2004.00588.x.

22. Jones M.Q.W., 2017. Anomalous geothermal gradients and heat flow in the Limpopo Province, South Africa: Implications for geothermal energy exploration. South African Journal of Geology 120 (2), 231–240. https://doi.org/10.25131/gssajg.120.2.231.

23. Kamo S.L., Czamanske G.K., Amelin Y., Fedorenko V.A., Davis D.W., Trofimov V.R., 2003. Rapid eruption of Siberian flood-volcanic rocks and evidence for coincidence with the Permian–Triassic boundary and mass extinction at 251 Ma. Earth and Planetary Science Letters 214 (1–2), 75–91. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(03)00347-9.

24. Kamo S.L., Czamanske G.K., Krogh T.E., 1996. A minimum U-Pb age for Siberian flood-basalt volcanism. Geochimica et Cosmochimica Acta 60 (18), 3505–3511. https://doi.org/10.1016/0016-7037(96)00173-1.

25. Kargin A.V., Golubeva Yu.Yu., Demonterova E.I., Koval’­chuk E.V., 2017. Petrographic-geochemical types of Triassic alkaline ultramafic rocks in the Northern Anabar Province, Yakutia, Russia. Petrology 25 (6), 535–565. https://doi.org/10.1134/S0869591117060030.

26. Ketcham R.A., 2005. Forward and inverse modeling of low-temperature thermochronometry data. Reviews in Mineralogy and Geochemistry 58 (1), 275–314. https://doi.org/10.2138/rmg.2005.58.11.

27. Khudoley A.K., Verzhbitsky V.E., Zastrozhnov D.A., O’Sullivan P., Ershova V.B., Proskurnin V.F., Tuchkova M.I., Rogov M.A., Kyser K., Malyshev S.V., Schneider G.V., 2018. Late Paleozoic – Mesozoic tectonic evolution of the Eastern Taimyr-Severnaya Zemlya Fold and Thrust Belt and adjoining Yenisey-Khatanga Depression. Journal of Geodynamics 119, 221–241. https://doi.org/10.1016/j.jog.2018.02.002.

28. Kogarko L.N., Zartman R.E., 2011. New data on the age of the Guli intrusion and implications for the relationships between alkaline magmatism in the Maymecha-Kotuy province and the Siberian superplume: U-Th-Pb isotopic systematics. Geochemistry International 49 (5), 439–448. https://doi.org/10.1134/S0016702911050065.

29. Leitch A.M., Weinberg R.F., 2002. Modelling granite migration by mesoscale pervasive flow. Earth and Planetary Science Letters 200 (1–2), 131–146. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(02)00596-4.

30. Лопатин Г.Г., Нечаев П.С., Трофимов В.Р. и др. Групповая геологическая съемка масштаба 1:200000 в северной части Сибирской платформы на Гулинской площади в пределах листов R-47-XI, XII. Отчет Полярной партии ПГП «Норильскгеология» за 1990–1996 гг. Талнах: Красноярский ТФГИ, 1998, № 30316

31. Malich K.N., Khiller V.V., Badanina I.Yu., Belousova E.A., 2015. Results of dating of thorianite and baddeleyite from carbonatites of the Guli massif, Russia. Doklady Earth Sciences 464 (2), 1029–1032. https://doi.org/10.1134/S1028334X15100050.

32. Malusà M.G., Fitzgerald P.G. (Eds.), 2019. Fission-Track Thermochronology and its Application to Geology. Springer, Cham, 393 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-89421-8.

33. Pechersky D.M., Zakharov V.S., Lyubushin A.A., 2004. Con­tinuous record of geomagnetic field variations during cooling of the Monchegorsk, Kivakka and Bushveld Early Proterozoic layered intrusions. Russian Journal of Earth Sciences 6 (6), 391–456. https://doi.org/10.2205/2004ES000158.

34. Петрунин Г.И., Попов В.Г. Теплофизические свойства вещества Земли (часть 1). М.: Физический факультет МГУ, 2011. 68 с.

35. Reiners P.W., Ehlers T.A., Zeitler P.K., 2005. Past, present, and future of thermochronology. Reviews in Mineralogy and Geochemistry 58 (1), 1–18. https://doi.org/10.2138/rmg.2005.58.1.

36. Renne P.R., Mundil R., Balco G., Min K., Ludwig K.R., 2010. Joint determination of 40K decay constants and 40Ar*/40K for the Fish Canyon sanidine standard, and improved accuracy for 40Ar/39Ar geochronology. Geochimica et Cosmochimica Acta 74 (18), 5349–5367. https://doi.org/10.1016/j.gca.2010.06.017.

37. Rosen O.M., Soloviev A.V., Zhuravlev D.Z., 2009. Thermal evolution of the northeastern Siberian platform in the light of apatite fission-track dating of the deep drill core. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 45 (10), 914–931. https://doi.org/10.1134/s1069351309100085.

38. Ryabchikov I.D., Kogarko L.N., Solovova I.P., 2009. Physicochemical conditions of magma formation at the base of the Siberian plume: Insight from the investigation of melt inclusions in the meymechites and alkali picrites of the Maimecha–Kotui province. Petrology 17 (3), 287–299. https://doi.org/10.1134/S0869591109030059.

39. Settle M., 1979. Lava rheology: thermal buffering produced by the latent heat of crystallization. In: Lunar and planetary science conference, vol. 10, p. 1107–1109.

40. Simonov V.A., Vasil’ev Yu.R., Stupakov S.I., Kotlyarov A.V., Karmanov N.S., 2016. Petrogenesis of dunites of the Guli ultrabasic massif (northern Siberian Platform). Russian Geology and Geophysics 57 (12), 1696–1715. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.04.009.

41. Sobolev N.V., Sobolev A.V., Tomilenko A.A., Kuz’min D.V., Grakhanov S.A., Batanova V.G., Logvinova A.M., Bul’bak T.A., Kostrovitskii S.I., Yakovlev D.A., Fedorova E.N., Anastasenko G.F., Nikolenko E.I., Tolstov A.V., Reutskii V.N., 2018. Prospects of search for diamondiferous kimberlites in the northeastern Siberian Platform. Russian Geology and Geophysics 59 (10), 1365–1379. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2018.09.012.

42. Сорохтина Н.В., Когарко Л.Н., Зайцев В.А., Кононкова Н.Н., Асавин А.М. Сульфидные ассоциации карбонатитов и фоскоритов Гулинского массива (Полярная Сибирь) и их перспективность на благородные металлы // Геохимия. 2019. 64 (11). 1111–1132 (в печати). https://doi.org/10.1134/S0016702919110107.

43. Спиридонов Э.М., Ладыгин В.М., Симонов О.Н., Кулагов Э.А., Степанов В.К. Метавулканиты пренит-пумпеллиитовой и цеолитовой фаций трапповой формации Норильского района Сибирской платформы. М.: Изд-во МГУ, 2000. 212 с.

44. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200000 (Маймеча-Котуйская серия). Объяснительная записка. Листы R-47-XI, XII-Гулэ. СПб.: 1996, 281 с.

45. Toulmin P., Barton P.B., Wiggins L.B., 1991. Commentary on the sphalerite geobarometer. American Mineralogist 76, 1038–1051.

46. Васильев Ю.Р., Золотухин В.В. Петрология ультрабазитов севера Сибирской платформы и некоторые проблемы их генезиса. Труды Института геологии и геофизики. Вып. 166. Новосибирск: Наука, 1975. 271 с.

47. Veselovskiy R.V., Thomson S.N., Arzamastsev A.A., Botsyun S.B., Travin A.V., Yudin D.S., Samsonov A.V., Stepanova A.V., 2019. Thermochronology and exhumation history of the northeastern Fennoscandian Shield since 1.9 Ga: evidence from 40Ar/39Ar and apatite fission track data from the Kola Peninsula. Tectonics 38 (7), 2317–2337. https://doi.org/10.1029/2018TC005250.

48. Воеводин В.В., Жуматий С.А., Соболев С.И., Антонов А.С., Брызгалов П.А., Никитенко Д.А., Стефанов К.С., Воеводин В.В. Практика суперкомпьютера «Ломоносов» // Открытые ­системы. СУБД. 2012. № 7. С. 36–39

49. Zaitsev V.A., Elizarov D.V., Bychkova Y.V., Senin V.G., Baynova T.B., 2018. First data on the geochemistry and age of the Kontay intrusion in Polar Siberia. Geochemistry Interna­tional 56 (3), 211–225. https://doi.org/10.1134/S0016702918030102.