U-PB ВІК ТА ІЗОТОПНИЙ СКЛАД ГАФНІЮ ЦИРКОНУ З МЕТАМОРФІЗОВАНОГО АНДЕЗИТУ ЧОРТОМЛИЦЬКОЇ СВІТИ ТА РІОДАЦИТІВ ГІПАБІСАЛЬНОЇ ІНТРУЗІЇ СУРСЬКОГО КОМПЛЕКСУ (ЧОРТОМЛИЦЬКИЙ ЗЕЛЕНОКАМ’ЯНИЙ ПОЯС)
DOI:
https://doi.org/10.30836/igs.1025-6814.2024.2.299561Ключові слова:
Середньопридніпровський домен, Чортомлицька зеленокам'яна структура, метаморфізовані андезити, чортомлицька світа, конкська серія, гіпабісальна інтрузія, ТТГ, Новомиколаївський масив, сурський комплекс, циркон, U-Pb вік, ізотопний склад HfАнотація
Андезити та кислі вулканічні породи спостерігаються на всіх стратиграфічних рівнях конкської та білозерської серій, які складають зеленокам’яні структури Середньопридніпровського домену. Їх природа і ізотопний вік досліджені ще дуже слабо. Наймолодші кислі вулканічні породи солонівської світи конкської серії та гіпабісальні інтрузії, комагматичні до тоналіт-тронд’єміт-гранодіоритової (ТТГ) асоціації cурського комплексу за датуваннями циркону методом SHRIMP мають вік 3,1 млрд років. Метою цього дослідження є визначення U-Pb віку за цирконом та геохімічних особливостей i) метаморфізованих андезитів чортомлицької світи та ii) метаморфізованих низьколужних ріодацитів гіпабісальних інтрузій, які проривають породи сурської світи конкської серії у Чортомлицькому зеленокам’яному поясі. У цій структурі потужність вулканогенних порід чортомлицької світи (дацит-андезит-толеїтова асоціація) досягає 2000 м. Наймолодші кислі вулканіти солонівської світи та комагматичні до них гіпабісальні інтрузії розміщені тут у межах трьох великих вулканічних полів, розташованих по периферії Новомиколаївського масиву. Методом LA-ICP-MS визначено ізотопний вік двох популяцій циркону з метаморфізованих андезитів чортомлицької світи. За 23 кристалами прозорого безбарвного циркону першої популяції отримано U-Pb вік (3222 ± 6) млн років. U-Pb вік другої популяції великих, коричневих, непрозорих кристалів циркону сягає 3132–3073 млн років. Інтерпретація отриманих значень віку не є однозначною і можна запропонувати принаймні два її варіанти: 1) досліджувані метаандезити є диференціатами мафітової магми і вік їх утворення визначається датуванням давньої популяції циркону, а молода популяція відповідає часу накладених теплових процесів під час інтрузії пізніших плагіогранітоїдів Новомиколаєвського масиву, та 2) вік метаандезиту визначається молодою популяцією, а древня – є успадкованою від протоліту. Ми вважаємо, що другий варіант є більш ймовірним. Перший варіант суперечить стратиграфічному положенню датованої породи. Досліджені метаандезити чортомлицької світи є низькокалієвими і належать до натрієвої серії. Відносно ТТГ в них підвищений вміст Nb (16.2 ppm) і Y (25.9 ppm). Рідкісноземельні елементи слабо диференційовані - (La/Yb)N = 3.91 з глибокою негативною європієвою аномалією - Eu/Eu* = 0.44.. Вік циркону з низьколужного ріодациту з гіпабіссальної інтрузії, який прориває сурську світу конкської серії (Олексіївська тектонічна луска), становить 3085±6 млн. років. Низьколужні ріодацити характеризуються сильно диференційованими РЗЕ - (La/Yb)N = 16.2 та позитивною європієвою аномалією – Eu/Eu* = 1.21. В них низький вміст Nb (6.7 ppm) і Y (10.8 ppm). За геохімічними характеристиками вони аналогічні до порід ТТГ сурського комплексу. Згідно з отриманими даними, андезити чортомлицької світи конкської серії та низьколужні ріодацити гіпабісальних інтрузій мають однаковий U-Pb вік за цирконом, але різний генезис. Перші виплавились з більш давніх корових порід, а другі – утворились при частковому плавленні метабазитів з реститом, що включав гранат. Ізотопний склад гафнію в цирконі обох досліджуваних зразків свідчить про їх ювенільну природу, тобто вони кристалізувалися з розплавів, утворених в результаті часткового плавлення порід з коротким часом перебування у корі. Наші ізотопні дані узгоджуються з ізотопним складом неодиму кислих вулканічних порід Сурського зеленокам’яного поясу, який дав значення εHf +1,8. Ці значення далекі від модельного ізотопного складу збідненої мантії цього віку (3200-3000 млн. років).
*Новомиколаївський масив раніше був відомий як Чкалівський масив.
ровського домену. Їх природа і ізотопний вік досліджені ще дуже слабо. Наймолодші кислі вулканічні породи солонівської світи конкської серії та гіпабісальні інтрузії, комагматичні до тоналіт-тронд’єміт-гранодіоритової (ТТГ) асоціації Сурського комплексу за датуваннями циркону методом SHRIMP мають вік - 3,1 млрд. років. Метою цього дослідження є визначення U-Pb віку за цирконом та геохімічних особливостей i) метаморфізованих андезитів чортомлицької світи та ii) метаморфізованих низьколужних ріодацитів гіпабісальних інтрузій, які проривають породи сурської світи конкської серії у Чортомлицькому зеленокам’яному поясі. У цій структурі потужність вулканогенних порід чортомлицької світи (дацит-андезит-толеїтова асоціація) досягає 2000 м. Наймолодші кислі вулканіти солонівської світи та комагматичні до них гіпабісальні інтрузії розміщені тут в межах трьох великих вулканічних полів, розташованих по периферії Новомиколаївського масиву. Методом LA-ICP-MS визначено ізотопний вік двох популяцій циркону з метаморфізованих андезитів чортомлицької світи. За двадцять трьома кристалами прозорого безбарвного циркону першої популяції отримано U-Pb вік 3222 ± 6 млн. років. U-Pb вік другої популяції великих, коричневих, непрозорих кристалів циркону складає 3132-3073 млн років. Інтерпретація отриманих значень віку не є однозначною і можна запропонувати принаймні два її варіанти: 1) досліджувані метаандезити є диференціатами мафітової магми і вік їх утворення визначається датуванням давньої популяції циркону, а молода популяція відповідає часу накладених теплових процесів під час інтрузії пізніших плагіогранітоїдів Новомиколаєвського масиву та 2) вік метаандезиту визначається молодою популяцією, а древня – є успадкованою від протоліту. Ми вважаємо, що другий варіант є набагато вірогіднішим. Перший варіант суперечить стратиграфічному положенню датованої породи. Досліджені метаандезити чортомлицької світи є низькокалієвими і належать до натрієвої серії. Відносно ТТГ в них підвищений вміст Nb (16.2 ppm) і Y (25.9 ppm). Рідкісноземельні елементи слабо диференційовані - (La/Yb)N = 3.91 з глибокою негативною європієвою аномалією - Eu/Eu* = 0.44.. Вік циркону з низьколужного ріодациту з гіпабіссальної інтрузії, який прориває сурську світу конкської серії (Олексіївська тектонічна луска), становить 3085±6 млн. років. Низьколужні ріодацити характеризуються сильно диференційованими РЗЕ - (La/Yb)N = 16.2 та позитивною європієвою аномалією – Eu/Eu* = 1.21. В них низький вміст Nb (6.7 ppm) і Y (10.8 ppm). За геохімічними характеристиками вони аналогічні до порід ТТГ сурського комплексу. Згідно з отриманими даними, андезити чортомлицької світи конкської серії та низьколужні ріодацити гіпабісальних інтрузій мають однаковий U-Pb вік за цирконом, але вони мають різний генезис. Перші виплавились з більш давніх корових порід, а другі – утворились при частковому плавленні метабазитів з реститом, що включав гранат. Ізотопний склад гафнію в цирконі обох досліджуваних зразків свідчить про їх ювенільну природу, тобто вони кристалізувалися з розплавів, утворених в результаті часткового плавлення порід з коротким часом перебування у корі. Наші ізотопні дані узгоджуються з ізотопним складом неодиму кислих вулканічних порід Сурського зеленокам’яного поясу, який дав значення εHf +1,8. Ці значення далекі від модельного ізотопного складу збідненої мантії цього віку (3200-3000 млн. років).
Посилання
Artemenko G.V., Shumlyanskyy L.V., Bekker A.Y., Demedyuk V.V., Gogolev K.I. 2014. The age of ferruginous-siliceous-volcanogenic association of the Chortomlyk iron deposit (Middle Dnieper Domain of the Ukrainian Shield). Geologičnijžurnal, 3 (348): 74–82 (in Russian).
Artemenko G.V., Shumlyanskyy L.V., Hoffmann A., Wilde S.A., Bekker A. (2023) U-Pb age and Hf isotope systematics of zircons from rocks of the Bilozerka Greenstone Belt, the Middle Dnieper Domain of the Ukrainian Shield // K Gessner, T.E. Johnson, M.I.H. Hartnady and D. Wiemer (compilers) 2023, 6IAS: 6th International Archean Symposium – abstracts: Geological Survey of Western Australia, Record 2023/8, p. 4.
Artemenko G.V., Shumlyanskyy L.V., Chew D., Drakou F. and Dudik O.M. (2024), The Age of SedimentaryVolcanogenic Rocks of the Chortomlyk Iron Deposit, the Middle Dnipro Domain of the Ukrainian Shield. Mineral. Journ. (Ukraine), 46, No. 2, pp. 74-84. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.46.02.074
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. Geologičnijžurnal, 2 (371): 3–17. https://doi.org/10.30836/igs.1025-6814.2020.2.199105
Bibikova E.V., Claesson S., Fedotova A.A., Artemenko G.V., Illinskii L. 2010. Terrigenous zircon of Archean greenstone belts as a source of information on the early earth’s crust: Azov and Dnieper domains, Ukrainian Shield. Geochem. Int., 48: 845–861. https://doi.org/10.1134/S0016702910090016
Bobrov O.B., Sivoronov A.O., Hurskyi D.S., Pavlun M.M., Liakhov Yu.V.2004. Geological and genetic typification of gold deposits in Ukraine. Kyiv: UkrDHRI, 2004 (in Ukrainian).
Bobrov O.B., Stepanyuk L.M., Sergeev S.A., Presniakov S.L.2008. Metatonalites of the Dnipro Complex and age stages of their formation (geological setting, composition and results of the SHRIMP dating). Proceedings of the Ukrainian State Geological Institute, 1: 9–24 (in Ukrainian).
Bobrov А.B.1993a. Metamorphosed rhyodacite formation of greenstone belts of the Ukrainian Shield. Article 2. Paleovolcanic reconstruction, metallogeny. Geologičnijžurnal, 5 (272): 47–58 (in Russian).
Bobrov А.B. 1993b. Metarhyodacite formation of greenstone belts of the Ukrainian Shield. Article 1. Composition, structure and age.,Geologičnijžurnal, 1 (268): 23–32 (in Russian).
Bogatikov O.A. and Gonshakova V.I. (Eds.). 1987. Felsic and intermediate rocks. Moscow: Nauka, 4. (in Russian).
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., 273: 48–57. doi: 10.1016/j.epsl.2008.06.010
Honchar A.A.1979. Some features of the geology of the Middle Dnieper Domain in connection with predicting of ore deposits. Geologičnijžurnal, 4 (187): 49–59 (in Russian).
Koliy V.D., Sivoronov A.A., Bobrov A.B., Smogolyuk A.G. 1990. Types of metamorphosed formations of greenstone complexes. Group of volcanogenic formations. In: Ferrous-siliceous formations of the Precambrian of the European part of the USSR. Greenstone belts and the role of volcanism in the formation of deposits. Kyiv: Naukova Dumka, pp.14–24 (in Russian).
Kornienko A.I., Petko V.N., Romanyuk P.M.2001. Gold prospects in the Chortomlyk greenstone structure (Middle Dnieper) from the standpoint of the volcano-plutonic model of the structure of the geological section. Mineral resources of Ukraine, 2: 6–10 (in Russian).
Kushinov N.V., Kuz V.D. 1988. Report of the Chortomlyk detachment on the results of deep geological mapping at a scale of 1:50,000, carried out in 1984–1988 within the Chortomlyk structure. Sheets: L-36-9-B-b, c, d; L-36-9-Г-а, в; L-36-21-A-a,b; L-36-21-B-a. Novomoskovsk GRE, Pivdenukrgeologiya (in Russian).
Lobach-Zhuchenko S.B., Malyuk B.I. 1988. Evolution of magmatism in Greenstone belts of the basement of the East European Platform. In: Greenstone belts of the basement of the East European Platform (geology and petrology volcanics). Leningrad: Nauka, pp. 185–190 (in Russian).
Ludwig K.R. 2011. Isoplot v.4.15: A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronology Center Special Publication, 4, 75.
Paton C., Hellstrom J., Paul B., Woodhead J., Hergt J. 2011. Iolite: freeware for the visualisation and processing of mass spectrometric data. J. Anal. At. Spectrom., 26: 2508–2518. https://doi.org/10.1039/C1JA10172B
Petrus J.A., Kamber B.S.2012.Vizual Age: A novel approach to laser ablation ICP-MS U-Pb geochronology data reduction. Geostandards and Geoanalytical Research, 36, 3. P. 247–270. https://doi.org/10.1111/j.1751-908X.2012.00158.x
Pointon M.A., Chew D.M., Ovtcharova M., Sevastopulo G.D., Crowley O.G. 2012. New high-precision U-Pb dates from western European Carboniferous tuffs; implications for time scale calibration, the periodicity of late Carboniferous cycles and stratigraphical correlation. Journal of the Geological Society,London, 169: 713–271.
Samsonov A.V., Chernyshev I.V., Nutman A.P., Compston W. 1996. Evolution of the Archaean Aulian Gneiss Complex, Middle Dnieper gneiss-greenstone terrain, Ukrainian Shield: SHRIMP U-Pb zircon evidence. Precam. Res., 78: 65–78. https://doi.org/10.1016/0301-9268(95)00069-0
Samsonov A.V., Zhuravlev D.Z., Bibikova E.V. 1993. Geochronology and petrogenesis of an Archaean felsic volcano-plutonic suite of the Verchovtseve greenstone belt, Ukrainian Shield. Inter. Geol. Review, 35: 1166–1181.
Semenenko N.P., Boyko V.L., Bordunov I.N., Ladieva V.D., Makukhina A.A. 1967. Geology of sedimentary-volcanogenic associations of the Ukrainian Shield (Central part). Kyiv: Naukova Dumka (in Russian).
Shcherbak N.P., Artemenko G.V., Bartnitskiy Y.N., Struyeva O.M. 1987. Age sequence of the processes of metamorphism, paleovolcanism and granitoid magmatism in the greenstone belts of the Central Dnieper area (Ukrainian Shield), in Isotopic dating of processes of metamorphism and metasomatism: Moscow: Nauka, pp. 50–75 (in Russian).
Shcherbak N.P., Artemenko G.V., Bartnitskiy Y.N., Verkhoglyad V.M., Komaristy A.A., Lesnaya I.M., Mitskevich N.Yu., Ponomarenko A.N., Skobelev V.M., Shcherbak D.N. 1989. Geochronological scale of the Precambrian of the Ukrainian Shield. Kyiv:Naukova Dumka (in Russian).
Shcherbak N.P., Artemenko G.V. Lesnaya I.M., Ponomarenko A.N.2006.Geochronology of the Early Precambrian of the Ukrainian Shield (Archaean). Kyiv: Naukova Dumka (in Russian).
Sivoronov A.A., Berzenin B.Z., Malyuk B.I., Bobrov A.B., Voronova S.G. 1981. Metamorphosed volcanic associations of the greenstone belts of the Ukrainian Shield. Article 1. Structure and composition. Geologičnijžurnal, 5 (200): 20–29 (in Russian).
Sivoronov A.A., Berzenin B.Z., Malyuk B.I., Bobrov A.B., Voronova S.G. 1981. Metamorphosed volcanic associations of the Early Precambrian greenstone belts of the Ukrainian Shield. Article 2. Petrochemistry and genesis.Geologični žurnal, 6 (201): 19–28 (in Russian).
Sivoronov A.A., Smogolyuk A.G., Bobrov A.B. 1990. Types of metamorphosed formations of greenstone complexes. Group of volcanogenic formations. In: Ferrous-siliceous formations of the Precambrian of the European part of the USSR. Greenstone belts and the role of volcanism in the formation of deposits. Kyiv: Naukova Dumka, pp. 14–24 (in Russian).
Sláma J., Košler J., Condon D.J., Crowley J.L., Gerde A., Hanchar J.M., Horstwood M.S., Morris G.A., Nasdala L. and Norberg N. 2008. Plešovice zircon – A new natural reference material for U-Pb and Hf isotopic microanalysis. Chem. Geol., 249, 1-2: 1–35. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2007.11.005
Smogolyuk A.G. 1990. Petrographic and petrochemical features of volcanic rocks of the greenstone complex of the Middle Dnieper region. Features of the composition and structure.In: Ferrous-siliceous formations of the Precambrian of the European part of the USSR. Greenstone belts and the role of volcanism in the formation of deposits. Kyiv: Naukova Dumka, pp. 32–43 (in Russian).
Söderlund U., Patchett P.J., 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., 219: 311–324. doi: 10.1016/S0012-821X(04)00012-3
Strueva O.M., Skarzhinskaya T.A. 1979. Felsic and intermediate volcanic rocks of the Bilozerka and Verkhivtseve regions and their place in the geological section of the ferruginous-siliceous formations of the Ukrainian Shield. Geologičnijžurnal, 39, 3 (186): 73–89 (in Russian).
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, 42: 313–345.
Wiedenbeck M., Alle P., Corfu F., Griffin W.L., Meier M., Oberli F., Von Quadt A., Roddick J.C., Spiegel W. 1995.Three natural zircon standards for U-Th-Pb, Lu-Hf, trace element and REE analysis. Geostand. Newslett,19: 1–23. https://doi:10.1111/j.1751-908X.1995.tb00147.x
Wiedenbeck M., Hanchar J.M., Peck W.H., Sylvester P., Valley J., Whitehouse M., Kronz A., Morishita Y., Nasdala L., Fiebig J., Franchi I., Girard J.-P., Greenwood R.C., Hinton R., Kita N., Mason P.R.D., Norman M., OgasawaraM., Piccoli. P.M., Rhede D., Satoh H., Schulz-Dobrick B., Skår Ø., Spicuzza M.J., Terada K., Tindle A., Togashi S., Vennemann T., Xie Q. and Zheng Y.F. 2004. Further Characterisation of the 91500 zircon crystal. Geostandards and Geoanalytical Research, 28: 9–39. https://doi.org/10.1111/j.1751-908X.2004.tb01041.x
Woodhead J., Hergt J., Shelley M., Eggins S., Kemp R. 2004. Zircon Hf-isotope analysis with an excimer laser, depth profiling, ablation of complex geometries, and concomitant age estimation. Chem. Geol., 209: 121–135. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2004.04.026
Woodhead J.D., Hergt J.M. 2005. A Preliminary Appraisal of Seven Natural Zircon Reference Materials for in Situ Hf Isotope Determination. Geostand. Geoanalytical Res., 29: 183–195. doi: 10.1111/j.1751-908X.2005.tb00891.x
Zhuravlev D.Z., Pukhtel I.S., Samsonov A.Y. 1987. Sm-Nd age of the metavolcanics of the Surskoye greenstone structure (Central Dnieper region). Doklady AN SSSR, 295, 3: 703–707 (in Russian).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 G.V. Artemenko, L.V. Shumlyanskyy, D. Chew, F. Drakou, B. Dhuime, H. Moreira
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
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).
