U-Pb ВІК ТА Lu-Hf ІЗОТОПНА СИСТЕМАТИКА ЦИРКОНУ З МЕТАВУЛКАНІТІВ ГУЛЯЙПIЛЬСЬКОГО БЛОКУ, ПРИАЗОВСЬКИЙ ДОМЕН УКРАЇНСЬОГО ЩИТА: СВІДЧЕННЯ ПРО ПАЛЕОАРХЕЙ-ГАДЕЙСЬКУ КОРУ

Автор(и)

  • Г.В. Артеменко Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененко НАН України, Україна
  • S.A. Wilde Університет Кертіна, Школа наук про Землю та планети, Перт, Австралія, Австралія
  • Л.В. Шумлянський Університет Кертіна, Школа наук про Землю та планети, Перт, Австралія, Австралія
  • M.J. Whitehouse Шведський музей природознавства, Стокгольм, Швеція, Швеція
  • A.Yu. Bekker Відділ наук про Землю та планети, Каліфорнійський університет, Ріверсайд, Каліфорнія, 92521, США, США

DOI:

https://doi.org/10.30836/igs.1025-6814.2021.1.216989

Ключові слова:

Західне Приазов’я, U-Pb вік, Український щит, палеопротерозой, архей, гадей, Гуляйпільський блок

Анотація

Приазовський район є частиною мезоархейського (3,2—3,0 млрд років) кратону, фрагменти якого збереглися в східній частині «Українського Щита» і на блоці Курської магнітної аномалії. У неоархеї-палеопротерозої він був фрагментований на кілька тектонічних блоків — Вовчанський, Ремівський, Гуляйпільський, Білоцерківський і Салтичанський. Північна частина Гуляйпільського блоку складена тоналіт-тронд’єміт-гранодіоритовою асоціацією порід (ТТГ), серед яких знаходиться Косивцівська зеленокам’яна структура. Вона складена метаморфізованими породами джеспіліт-коматиїт-толеїтової асоціації (косивцівська товща), яку співставляють з сурською світою конкської серії Середньопридніпровського району. Неоархей-палеопротерозойські утворення представлені осадово-вулканогенними породами гуляйпільської світи і гранітоїдами добропільського і анадольського комплексів. Гранітоїди добропільського комплексу містять велику кількість ксенолітів піроксенітів, гнейсів і плагіогранітоїдів. U-Pb ізотопний вік за цирконом гранітоїдів добропільського комплексу —2040 млн років. Ксеногенний циркон має вік до 3400 млн років. Невеликі інтрузії двопольовошпатових гранітів поширені у Тернуватській структурі. U-Pb вік двопольовошпатових гранітів за монацитом — 2190 млн років. У центральній частині Гуляйпільського блоку розташована Гуляйпільська брахісинкліналь (3,5×9 км), яка витягнута в ПнЗ напрямку. Ця структура складена осадово-вулканогенними породами гуляйпільської світи, які залягають з неузгодженням на мезоархейських ТТГ. Метавулканіти кислого і середнього складу приурочені, в основному, до залізистих кварцитів середньогуляйпільської підсвіти. В обмеженій кількості вони також зустрічаються в нижньогуляйпольській і верхньогуляйпільській підсвітах. Циркон з метаандезитів і кислих метавулканітів гуляйпільської світи дуже гетерогенний, що вказує на його коровий генезис. Методом LА-ICPMS визначено U-Pb вік популяцій циркону з метадацітов гуляйпільської світи — 3085—2850 і 3700—3360 млн років. Крім того, виявлено два кристала циркону віком понад 3800 млн років. Згідно з геологічними і геохронологічними даними, Гуляйпільський блок, який має розміри 30 × 50 км, складений породами і їх реліктами гадейського, архейського і палеопротерозойського еонів. Найдавнішим фундаментом Приазовського мегаблоку є, ймовірно, породи нуклеоїдної структури, яка формувалася від 3,97 до 3,3 млрд років. Унікальною особливістю цієї структури є те, що вона ніколи не зазнавала метаморфізму гранулітової фації. Це дозволяє розглядати Гуляйпільський блок як приклад континентальної кори, яка сформувалася у плюмовому геодинамічному режимі. У мезоархеї (3,2—3,0 млрд років) вона стала частиною Середньопридніпровсько-Приазовсько-Курського граніт-зеленокам’яного терейну. Вулканіти кислого і середнього складу гуляйпільської світи могли утворитися при плавленні порід сіалічної кори, що включала породи гадейського та архейського віку, в результаті андерплейтінга базитових розплавів при формуванні неоархей-палеопротерозойських рифтогенних структур.

Посилання

Artemenko G.V., Demedyuk V.V., Bartnitskiy E.N., Dovbush T.I., Shpylchak V.А , 2002. 3400 Ma is the minimum age of tonalites of the Vasilkovka area of the Orekhov-Pavlograd zone. Geological journal (Ukraine), No. 2 (300), pp. 88—95 (in Russian).

Artemenko G.V., Shumlyanskyy L.V., Wilde S.A., 2020. The lower age boundary of the formation of metaterrigenous rocks of the Vysokopillya greenstone structure (the Middle-Dnieper Domain of the Ukrainian Shield). Geological journal (Ukraine) No. 2 (371), pp. 3—17 (in Russian). https://doi.org/10.30836/igs.1025-6814.2020.2.199105

Artemenko G.V., Shumlyanskyy L.V., Shvaika I.A., 2014. Late Paleoarchean tonalite gneisses of the West Azov block (the Azov Domain of the Ukrainian shield). Geological journal (Ukraine), No. 4 (349), pp. 91—102 (in Russian). https://doi.org/10.30836/igs.1025-6814.2014.4.139191

Berzenin B.Z., 1990. The study of the composition, ore-bearing and correlation of the sections of the Osipenko, Huliaipole, Sachki and Kosivtseve strata of the Azov Block of the Ukrainian Shield. Novomoskovsk GEE, “Yuzhukrgeologiya”. Dnepropetrovsk (in Russian).

Bibikova E.V., Claesson S., Fedotova A.A., Artemenko G.V., Ilyinsky L., 2010. Terrigenous zircon of the Archean greenstone belts — a source of information about the early crust of the Earth: Azov and Dnieper regions, Ukrainian Shield. Geokhimiya, No. 9, pp. 899—916 (in Russian).

Bibikova E.V., Claesson S., Fedotova A.A., Stepanyuk L.M., Shumlyanskyy L.V., Kirnozova T.I., Fugzan M.M., Ilinsky L.S., 2013. Isotope geochronological (U—Th—Pb, Lu—Hf) study of zircons from the Archean magmatic and metasedimentary rocks of the Podolia Domain, Ukrainian shield. Geochemistry International, No. 51, pp. 87—108).

Bibikova E.V., Williams I.S., 1990. Ion microprobe U–Th–Pb isotopic studies of zircons from three Early Precambrian areas in the USSR. Precambr. Res., No. 4, pp. 203–221.

Bobrov O.B., Stepanyuk L.M., Paran`ko I.S., Ponomarenko O.M., Shumlyanskyj L.V., Dyujm B., 2011.

Genesis and age of zircon from the "Lativka" horizon of the Kryvyi Rih Series of the Ukrainian Shield. Mineralohichnyy Zhurnal, 2011, vol. 33, No. 1, pp. 30—40 (in Ukrainian).

Bouvier, A., Vervoort, J.D., Patchett, P.J., 2008. The Lu—Hf and Sm—Nd isotopic composition of CHUR: constraints from unequilibrated chondrites and implications for the bulk composition of terrestrial planets. Earth Planet. Sci. Lett., No. 273, pp. 48—57 (in English).

Chu, N.-C., Taylor, R.N., Chavagnac, V., Nesbitt, R.W., Boella, R.M., Milton, J.A., German, C.R., Bayon, G., Burton, K., 2002. Hf isotope ratio analysis using multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry: an evaluation of isobaric interference corrections. J. Anal. At. Spectrom., No. 17, pp. 1567—1574.

Claesson S., Bibikova E., Shumlyanskyy L., Dhuime B., Hawkesworth C., 2015. The oldest crust in the Ukrainian Shield — Eoarchean U—Pb ages and Hf—Nd constraints from enderbites and metasediments In: Van Kranendonk, N.M.W., Parman, S., Shirey, S., Clift, P.D. (Eds.), Continent Formation Through Time. Geological Society, London, Special Publications, No. 389, pp. 227—259.

Claesson S., Artemenko G., Bogdanova S., Shumlyanskyy L., 2019. Archean crustal evolution in the Ukrainian shield. In: Earth’s oldest rocks, second edition. Eds: Martin J. van Kranendonk, Vickie Bennett, Elis Hoffmann, Elsevier, pp. 837—854.

Geological map of the pre-Mesozoic rocks on the territory of the KP Pivdenukrgeologiya. M: 1:500 000, 2014. Compiled by Pereversev S.І. (in Ukrainian).

Glevasskiy E.B., Bosaya N.I., Polunovskiy R.M., 1985. The Huliaipole Suite. In; Stratigraphic sections of the Precambrian of the Ukrainian Shield. Kyiv: Naukova Dumka, pp. 137—142 (in Russian).

Griffin, W.L., Belousova, E.A., Shee, S.R., Pearson, N.J., O’Reilly, S.Y., 2004. Archean crustal evolution in the northern Yilgarn Craton: U-Pb and Hf-isotope evidence from detrital zircons. Precambr. Res., vol. 131, pp. 231—282.

Igneous rocks: Classification, nomenclature, petrography Ed. O A. Bogatikov, V.I. Gonshakova et al., 1983. Moscow: Nauka, vol. 1, pt. 1, pp. 365 p. (in Russian).

Jackson S.E., Pearson N.J., Griffin W.L., Belousova E.A., 2004. The application of laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry to in situ U—Pb zircon geochronology. Chem. Geol., vol. 211, pp. 47—69.

Kemp, A.I.S., Hawkesworth, C.J., Paterson, B.A., Kinny, P.D., 2006. Episodic growth of the Gondwana supercontinent from hafnium and oxygen isotopes in zircon. Nature, vol. 439, pp. 580—583.

Kylander-Clark A.R.C., Hacker B.R., Cottle J.M., 2013. Laser-ablation split-stream ICP petrochronology. Chem. Geol., vol. 345, pp. 99—112.

Lobach-Zhuchenko S.B., Bibikova E.V., Balagansky V.A., Sergeev S.A., Artemenko G.V., Arestova N.A., Shcherbak N.P., Presnyakov S.L., 2010. Paleoarchean tonalites in the Paleoproterozoic Orekhovo-Pavlograd collision zone of the Ukrainian Shield. Reports of RAS, vol. 433, No. 2, pp. 212—218 (in Russian).

Lobach-Zhuchenko S.B., Kaulina A.T., Baltybaev S.K., Balaganskii V.V., Egorova Yu.S., Lokhov K.I., Skublov S.G., Sukach V.V., Bogomolov E.S., Stepanyuk L.M., Galankina O.L., Berezhnaya N.G., Kapitonov I.N., Antonova A.V., Sergeev S.A., 2016. The long (3.7—2.1 Ga) and multistage evolution of the Bug granulite gneiss complex, Ukrainian shield, based on the SIMS U—Pb ages and geochemistry of zircons from a single sample. In: Halla, J., Whitehouse, M.J., Ahmad, T., Bagai, Z. (Eds.), CrusteMantle Interactions and Granitoid Diversification: Insights from Archaean Cratons. Geological Society of London. https://doi.org/10.1144/SP449.3. Special Publications, 449.

Nozhkin A.D., Krestin E.M., 1984. Radioactive elements in the rocks of the Early Precambrian (at the example of KMA). Moscow: Nauka (in Russian).

Patchett, P., Tatsumoto, M., 1980. Lu—Hf total-rock isochron for the eucrite meteorites. Nature, vol. 288, pp. 571.

Shcherbak N.P., Artemenko G.V., Bartnitsky E.N., Shpylchak V.A., 2000. The age of granitoids of the Huliaipole block. Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, No. 5, pp. 139—144 (in Russian).

Shumlyanskyy L.V., 2012a. The age and Hf isotope composition of zircons from quartzites of the Middle Bouh area of the Ukrainian Shield. Geokhimiya i rudoutvorennia, vol. 31—32, pp. 136—143 (in Ukrainian).

Shumlyanskyy L.V., 2012b. Geochemistry of pyroxene plagiogneisses (enderbites) of the Bouh area and Hf isotope composition in zircons. Mineralohichnyy Zhurnal, vol. 34, No. 2, pp. 64—79 (in Ukrainian).

Shumlyanskyy L., Hawkesworth C., Dhuime B., Billström K., Claesson S., Storey C., 2015. 207Pb/206Pb ages and Hf isotope composition of zircons from sedimentary rocks of the Ukrainian shield: crustal growth of the south-western part of East European craton from Archaean to Neoproterozoic. Precambr. Res., vol. 260, pp. 39—54.

Shumlyanskyy, L., Wilde, S.A., Nemchin, A.A., Claesson, S., Billström, K., Bagiński, B., 2021. Eoarchean rock association in the Dniester-Bouh Domain of the Ukrainian shield: a suite of LILE-depleted enderbites and mafic granulites. Precambr. Res., 106001

Sláma, J., Košler, J., Condon, D.J., Crowley, J.L., Gerdes, A., Hanchar, J.M., Horstwood, M.S., Morris, G.A., Nasdala, L., Norberg, N., 2008. Plešovice zircon — a new natural reference material for U—Pb and Hf isotopic microanalysis. Chem. Geol., vol. 249, pp. 1—35.

Söderlund, U., Patchett, J.P., Vervoort, J.D., Isachsen, C.E., 2004. The 176Lu decay constant determined by Lu—Hf and U—Pb isotope systematics of Precambrian mafic intrusions. Earth Planet. Sci. Lett., vol. 219, pp. 311—324.

Stepanyuk L.M., Bobrov O.B., Shpilchak V.O., Stefanishin O.B., Sergov S.A., Lepukhina O.M., 2007. New data on the radiological age of granitoids of the Dobropillya massif (the West Azov area). Article 3. Results of the radiological dating. Collection of scientific work of UkrDGRI, pp. 83—89 (in Ukrainian).

Stepanyuk L.M., Shumlyanskyy L.V., Hoffman A., Hoffman M., Kovalik A., Becker A., 2020. On the Mesoarchean age of detrital zircon from metaterrigenous formations of the Skelyuvatka and Saksagan suites of the Kryviy Rih structure (according to the U—Pb dating). Mineralohichnyy Zhurnal, vol. 42, No. 2, pp. 46—62 (in Ukrainian).

Sun S.S., McDonough W.F., 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Saunders A.D., Norry M.J. Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society. Special Publication, No. 42, pp. 313—345.

Tatarinova E.A., Artemenko G.V., Dovbush T.I., 2001. The age of detrital and metamorphic zircon in the rocks of the Huliaipole suite. Mineralogicheskiy Zhurnal, vol. 23, No. 2/3, pp. 61—63 (in Russian).

Wiedenbeck M., Alle P., Corfu F., Griffin W.L., Meier M., Oberli F., von Quadt A., Roddick J.C., Spiegel W., 1995. 3 natural zircon standards for U—Th—Pb, Lu—Hf, trace-element and REE analyses. Geostandards Newsletter 19: 1–23.

Zhukov G.V., Andrushchenko I.L., Krivonos V.P., 1978. The Huliaipole area. Ferrous-siliceous formations of the Ukrainian Shield: in 2 vols. Kiev: Naukova Dumka, vol. 1, pp. 299—304 (in Russian).

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-16

Номер

№ 1 (2021)

Розділ

Дослідницькі та оглядові статті

Ліцензія

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

 

1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та безоплатно передають журналу невиключне право публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License (CC BY-NC 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з некомерційними цілями, з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

 

2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

 

3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.  The Effect of Open Access).