Age and tectonic setting of the Bambukoy tin-bearing volcano-plutonic assemblage (Barguzin–Vitim superterrane of the Central Asian orogenic belt)

A. M. Larin; Ларин А. М.; E. Yu. Rytsk; Рыцк Е. Ю.; A. B. Kotov; Котов А. Б.; E. B. Salnikova; Сальникова Е. Б.; V. P. Kovach; Ковач В. П.; T. M. Skovitina; Сковитина Т. М.; S. D. Velikoslavinskii; Великославинский С. Д.; Yu. V. Plotkina; Плоткина Ю. В.; N. Yu. Zagornaya; Загорная Н. Ю.

doi:10.31857/S2686739724010036

Возраст и тектоническое положение Бамбукойской оловоносной вулканоплутонической ассоциации (Баргузино-Витимский супертеррейн Центрально-Азиатского орогенного пояса)

Авторы: Ларин А.М.¹, Рыцк Е.Ю.¹, Котов А.Б.¹, Сальникова Е.Б.¹, Ковач В.П.¹, Сковитина Т.М.², Великославинский С.Д.¹, Плоткина Ю.В.¹, Загорная Н.Ю.¹
Учреждения:
1. Институт геологии и геохронологии докембрия Российской Академии наук
2. Институт Земной Коры, Сибирское отделение Российской Академии наук
Выпуск: Том 514, № 1 (2024)
Страницы: 24-31
Раздел: ГЕОЛОГИЯ
Статья получена: 26.06.2024
Статья одобрена: 26.06.2024
Статья опубликована: 15.04.2024
URL: https://bakhtiniada.ru/2686-7397/article/view/257833
DOI: https://doi.org/10.31857/S2686739724010036
ID: 257833

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Выполнены геохимические, геохронологические (U‒Pb по цирконам, ID-TIMS) и изотопно-геохимические Sm‒Nd-исследования пород бамбукойской вулканоплутонической ассоциации, образующих Жанок-Бамбукойскую вулканотектоническую структуру в пределах Анамакит-Муйского террейна на северном фланге Баргузино-Витимского супертеррейна Восточно-Забайкальского сегмента Центрально-Азиатского орогенного пояса. В составе ассоциации присутствуют вулканиты жанокской свиты, среди которых преобладают риолиты и дациты, а также прорывающие их лейкократовые и биотитовые граниты бамбукойского комплекса. Граниты этого комплекса вмещают оловянное месторождение Моховое, относимое к олово-порфировой формации. В качестве рудоносных рассматриваются субвулканические образования жанокского комплекса. Геохимические особенности вулканитов жанокской свиты и гранитов бамбукойского комплекса сближают их с дифференцированными гранитами S-типа, свидетельствуют об их комагматичности и принадлежности к единой оловоносной бамбукойской вулканоплутонической ассоциации. Формирование этой ассоциации определяется возрастным интервалом 834±23–818±7 млн лет. Изотопные данные указывают на источник родоначальных магм пород бамбукойской вулканоплутонической ассоциации, образованный в результате смешения вещества двух коровых источников – зрелого раннедокембрийского и ювенильного раннебайкальского. На исключительно коровый источник пород этой ассоциации указывают и геохимические данные. Таким образом, бамбукойская оловоносная вулканоплутоническая ассоциация была образована в неопротерозойское время (тоний), скорее всего, в условиях литосферного растяжения за счет источника со сложной и длительной коровой предысторией.

Ключевые слова

гранитоиды, источники, континентальная кора, геодинамическая обстановка, геохронология, изотопная геохимия, петрогенезис, Центрально-Азиатский орогенный пояс, месторождения олова

Полный текст

Бамбукойская вулканоплутоническая ассоциация образует серию вулканотектонических структур в пределах Анамакит-Муйского террейна на северном фланге Баргузино-Витимского супертеррейна Восточно-Забайкальского сегмента Центрально-Азиатского орогенного пояса (рис. 1 а). Нами была исследована одна из них – Жанок-Бамбукойская, вмещающая месторождение олова Моховое. Эта вулканотектоническая структура центрального типа (20х30 км) сложена вулканитами жанокской свиты и гранитоидами бамбукойского комплекса [1] (рис. 1 б). Вулканиты жанокской свиты представлены главным образом риолитами и дацитами, которым резко подчинены базальты и андезито-базальты [1] (рис. 1 б). С вулканитами связаны экструзивные и субвулканические тела кварц-полевошпатовых порфиров и гранит-порфиров, которые прорывают гранитоиды бамбукойского комплекса. Последние образуют довольно крупные интрузивные тела, площадью до 900 км² [1]. Породы первой фазы составляют основной объем и представлены средне-крупнозернистыми лейкогранитами и биотитовыми гранитами. Для краевых фаций характерны мелкозернистые, иногда порфировидные биотитовые и амфибол-биотитовые граниты и гранодиориты. Породы второй фазы – лейкократовые и биотитовые мелко-среднезернистые граниты. Породы ассоциации подверглись низкотемпературному метаморфизму, проявленному крайне неравномерно. Оловянное месторождение Моховое, относимое к олово-порфировой формации [1], локализовано среди гранитов бамбукойского комплекса (рис. 1). В качестве рудоносных рассматриваются субвулканические образования жанокского комплекса [3].

Рис. 1. а. Положение Бамбукойской вулканотектонической структуры в северной краевой части Центрально-Азиатского складчатого пояса. 1 ‒ раннепалеозойский платформенный чехол Сибирской платформы; 2 – Монголо-Охотский складчатый пояс мезозоид и Аргунский супертеррейн; 3‒6 – Центрально-Азиатский складчатый пояс: 3 – террейны, аккретированные к кратону в позднем рифее и палеозое (Селенгино-Яблоновый и Западно-Становой супертеррейны), 4 – Байкало-Патомский складчато-надвиговый пояс, 5 – Байкало-Витимский складчатый пояс, 6 – Баргузино-Витимский супертеррейн; 7 – Джугджуро-Становой раннедокембрийский супертеррейн, активизированный в мезозое; 8 – Становой сутурный шов (палеопротерозойская зона тектонического меланжа); 9 – Алданский щит. б. Схема размещения пород Жанок-Бамбукойской вулканоплутонической ассоциации и Sn-месторождения Моховое в пределах неопротерозойского Анамакит-Муйского террейна на северном фланге Баргузино-Витимского супертеррейна Восточно-Забайкальского сегмента Центрально-Азиатского складчатого пояса. По материалам Ю. А. Клейменова и др. [2]. 1 – четвертичные отложения; 2 – палеозойские вулканогенно-терригенные, терригенно-карбонатные и карбонатно-терригенные комплексы; 3 – вендские доломиты и грубообломочные породы зотовской, аматканской и гагарской свит; 4‒7 – поздненеопротерозойские геологические образования: 4‒5 – Жанок-Бамбукойская вулканоплутоническая ассоциация (4 – вулканические и субвулканические породы кислого состава жанокской свиты, 5 ‒ граниты бамбукойского комплекса), 6 – габброиды иракиндинского комплекса, 7 – черные сланцы шуриндинской толщи; 8 – ранненеопротерозойские кристаллические сланцы и гнейсо-граниты восточно-горбылокского метаморфического комплекса; 9 – разрывные нарушения: (а) разломы, (б) надвиги; 10 – Sn-месторождение Моховое; 11 – места отбора геохронологических проб.

Верхняя возрастная граница гранитоидов и вулканитов Жанок-Бамбукойской структуры, а также руд месторождения Моховое определяется трансгрессивным налеганием на них терригенных отложений аматканской свиты эдиакария, содержащих гальку рудовмещающих гранитов и гальку магнетит-гематитовых руд с касситеритом [1]. Для кислых вулканитов жанокской свиты U–Pb-методом по циркону была получена оценка возраста около 723 млн лет [4]. Близкое значение возраста 733±40 млн лет было получено для гранитов бамбукойского комплекса Rb–Sr-методом [1]. Нижняя возрастная граница для гранитов бамбукойского комплекса определяется по прорыванию ими терригенно-вулканогенных пород усть-келянской толщи (824±2 млн лет [5]) [6]. Однако полученные в последние годы новые геохронологические и геохимические данные для магматических пород Анамакит-Муйского террейна [7, 5] требуют проведения специальных исследований для уточнения, а возможно, и пересмотра возрастного положения вулканитов жанокской свиты. Это обусловлено тем, что для вулканических пород кислого состава буромской свиты и усть-келянского вулканоплутонического комплекса, ассоциирующих с породами жанокской свиты и имеющих близкие с ними геохимические характеристики, установлены значимо более древние значения возрастов от 825±3 млн лет и до 815±5 млн лет [7, 8]. Учитывая это, а также важную металлогеническую роль Бамбукойской вулканоплутонической ассоциации представляется целесообразным проведение геохронологических исследований как вулканических пород, так и гранитоидов этой ассоциации на методически новом уровне с использованием U– Pb-метода датирования по единичным зернам циркона (ID-TIMS).

В этой связи для решения вопроса о возрасте, источниках и тектоническому положению пород Бамбукойской вулканоплутонической ассоциации были проведены комплексные гео- химические, геохронологические и изотопно-геохимические (Sm–Nd) исследования, результаты которых представлены в настоящей статье. Главными объектами исследований послужил массив биотитовых гранитов бамбукойского комплекса, вмещающий оловорудное месторождение Моховое, и ассоциирующие с ним трахириолиты жанокской свиты (рис. 1 б).

Граниты и кислые вулканиты Жанок- Бамбукойской структуры весьма близки по химическому составу. Они относятся к высококремнеземистым (SiO₂ = 73–77%) породам известково-щелочной и щелочно-известковой серий умереннощелочного типа с варьирующими соотношениями щелочей при явном преобладании калия, K₂O/Na₂O изменяется от 0.97– 1.83 в гранитах и до 0.82–2.21 в трахириолитах. Породы отличаются высокой глиноземистостью (A/CNK = 1.0–1.5) и повышенной и высокой железистостью (FeO*/(FeO*+MgO) = = 0.77–0.98), а также низкими содержаниями CaO и MgO (0.09–1.24% и 0.11–0.76% соответственно). Граниты и трахириолиты несколько обогащены Rb и Ba (75–158 и 680–1870 мкг/г соответственно) и обеднены Sr (17–79 мкг/г) и большинством HFS элементов (за исключением Y (27.4–66.7 мкг/г) и HREE (Yb = 2.7–7.8 мкг/г)). Распределение REE умеренно или слабо фракционированное ([La/Yb]n = 2.91–9.18), при пологом, почти “горизонтальном” распределении элементов в области HREE ([Gd/ Yb] n = 0.77–1.18), и сильно варьирующей отрицательной Eu-аномалией ([Eu/Eu*]n = 0.092– 0.95). Повышенные значения Rb/Sr-отношений (1.3–9.3) указывают на дифференцированный характер этих пород. По мере увеличения этого параметра в породах наблюдается возрастание содержаний Rb, U, Th, Y, HREE, снижение Sr, Ba, Zr, Hf и углубление Eu-аномалии. На дискриминационных тектоно-магматических диаграммах (Y–Nb и Rb–(Y+Nb)) [9] составы изученных пород находятся в поле постколлизионных гранитов, а на диаграммах [10] (K₂O + Na₂O)/CaO – (Zr + Nb + Ce + Y) и др. занимают граничное положение между полями гранитов А-типа и дифференцированными орогеническими гранитами. Содержания олова в этих породах повышенные (2.7– 7.2 мк г/г), но не достигающие концентраций, характерных для оловоносных гранитов (> 15 мкг/г, [11]). Содержания фтора в гранитах и вулканитах также невысокие (0.016–0.085%), не характерные для типичных оловоносных гранитов. Геохимические особенности гранитов и кислых вулканитов Бамбукойской ассоциации сближают их с гранитами S-типа, указывая на коровый источник этих пород. На диаграммах (Na₂O+K₂O)/(FeO+MgO+TiO₂) – (Na₂O+K₂O+FeO+MgO+TiO₂) и Al₂O₃/(FeO+MgO+TiO₂) – (Al₂O₃+ + FeO+MgO+TiO₂) [12] составы этих пород лежат исключительно в поле источников метаграуваккового состава.

U–Pb (ID-TIMS) геохронологические исследования выполнены для кислых вулканитов жанокской свиты и для гранитов бамбукойского комплекса. Места отбора проб показаны на рис. 1 а. Выделение циркона проводилось по стандартной методике с использованием тяжелых жидкостей. Выбранные для U–Pb-геохронологических исследований кристаллы циркона подвергались многоступенчатому удалению поверхностных загрязнений в спирте, ацетоне и 1 M HNO₃. При этом после каждой ступени зерна циркона (или их фрагменты) промывались особо чистой водой. Химическое разложение циркона и выделение U и Pb выполнялись по модифицированной методике Т. Е. Кроу [13]. Изотопные анализы выполнены на многоколлекторном масс-спектрометре Finnigan МАТ-261 в статическом и динамическом (с помощью электронного умножителя) режимах. Для изотопных исследований использован изотопный индикатор²⁰²Pb-²³⁵U. Точность определения U/Pb-отношений и содержаний U и Pb составила 0.5%. Холостое загрязнение не превышало 15 пг Pb и 1 пг U. Обработка экспериментальных данных проводилась при помощи программ “PbDAT” [14] и “ISOPLOT” [15]. При расчете возрастов использованы общепринятые значения констант распада урана [16]. Поправки на обычный свинец введены в соответствии с модельными величинами [17]. Все ошибки приведены на уровне 2σ.

В пробе Л-929 трахириолита жанокской свиты преобладает субидиоморфный, реже идиоморфный циркон призматического облика. Как правило, циркон прозрачный, реже полупрозрачный, имеет желтоватую окраску. Размер кристаллов циркона изменяется от 30 до 200 мкм, К_удл.=2.0– 3.0. Кристаллы огранены призмами {100}, {110} и дипирамидами {101}, {111} (рис. 2 I–IV). В цирконе наблюдается зональность (рис. 2 I–IV), в некоторых кристаллах выявлены унаследованные ядра.

Рис. 2. Микрофотографии кристаллов циркона из трахириолита жанокской свиты (проба № Л‑929), выполненные на сканирующем электронном микроскопе ABT‑55. I–IV – в режиме вторичных электронов, V–VIII – в режиме катодолюминесценции.

U–Pb-геохронологические исследования проведены для пяти микронавесок циркона. При этом был использованы как необработанные, наиболее прозрачные и идиоморфные кристаллы циркона (№ 1–3; табл. 1), так и зерна, подвергнутые различной степени (15–50%) аэроабразивной обработки (№ 4, 5; табл. 1). Как видно на рис. 3, точки изотопного состава изученного циркона № 1, 2, 4, 5 располагаются на дискордии, верхнее пересечение которой с конкордией отвечает возрасту 834±23 млн лет (нижнее пересечение равно 328±200 млн лет, СКВО=0.17). Принимая во внимание морфологические особенности изученного циркона, указывающие на его магматическое происхождение, есть все основания полагать, что значение возраста 834±23 млн лет соответствует возрасту кристаллизации трахириолитов.

Таблица 1. Результаты U–Pb-изотопных исследований циркона.

Номер п/п

Размерная фракция (мкм) и характеристика

циркона

Навеска, мг

Pb, мкг/г

U, мкг/г

Изотопные отношения

Rho

Возраст, млн лет

²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb

²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb^a

²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb^a

²⁰⁷Pb/²³⁵U

²⁰⁶Pb/²³⁸U

²⁰⁷Pb/²³⁵U

²⁰⁶Pb/²³⁸U

²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb

проба Л-929

<50,

30 крист.

0.11

10.10

601

0.0660±2

0.2199±1

1.1360±46

0.1249±2

0.80

771±3

759±2

805±5

<50,

50 крист.

0.19

14.70

1234

0.0662±1

0.1924±1

1.1619±31

0.1273±1

0.79

783±2

773±1

813±4

50–85,

30 крист.

0.15

15.00

104

1547

0.0667±1

0.2223±1

1.1848±31

0.1289±1

0.72

794±2

781±1

828±4

50–85, 20 крист.,

А = 50%

0.04

23.14

159

782

0.0663±2

0.2148±1

1.1838±47

0.1294±2

0.81

793±3

785±2

817±5

85–100, 25 крист., А = 15%

–*

U/Pb =

= 6.00

372

0.0664±3

0.2195±1

1.2075±95

0.1318±4

0.81

804±6

798±4

820±10

проба Л-934–1

100–150, кисл.обр.=1.5

–*

7.83

344

0.0657±2

0.2124±1

0.8992±37

0.0993±1

0.61

651±3

610±1

796±2

<50,

20 крист.

–*

6.69

777

0.0664±1

0.2427±1

1.1449±31

0.1251±1

0.65

775±2

760±1

818±1

100–150, 13 крист. A = 20%

–*

6.83

918

0.0662±1

0.2444±1

1.1996±39

0.1314±2

0.79

800±3

796±2

814±1

^а – изотопные отношения, скорректированные на бланк и обычный свинец; A = 15% – количество вещества, удаленное в процессе аэроабразивной обработки циркона; * – навеска циркона не определялась; кисл. обр. = 1.5 – кислотная обработка циркона с заданной экспозицией (часы). Rho – коэффициент корреляции ошибок изотопных отношений²⁰⁷Pb/²³⁵U –²⁰⁶Pb/²³⁸U. Величины ошибок (2σ) соответствуют последним значащим цифрам.

Рис. 3. Диаграммы с конкордией для цирконов из (а) трахириолита жанокской свиты (проба № Л‑929) и (б) биотитового лейкогранита бамбукойского комплекса (проба № Л‑934–1). Номера точек на диаграммах соответствуют порядковым номерам в табл. 1.

Из биотитовых лейкогранитов бамбукойского комплекса (проба Л-934-1) выделен циркон, который представлен идиоморфными и субидиоморфными полупрозрачными, реже прозрачными короткопризматическими и призматическими кристаллами желтовато-розовой окраски. Огранка этих кристаллов определяется сочетанием призмы {100} и дипирамид {101}, {201} (рис. 4 I–III). Поверхности граней кристаллов корродированы. Размер зерен изменяется от 40 до 300 мкм, коэффициент удлинения составляет 1.0– 2.0. Внутреннее строение характеризуется наличием осциляторной зональности (рис. 4 IV–VI) и реликтов унаследованных ядер, обнаруженных в некоторых кристаллах (рис. 4 VI).

Рис. 4. Микрофотографии кристаллов циркона из биотитового лейкогранита бамбукойского комплекса (проба № Л‑934–1), выполненные на сканирующем электронном микроскопе ABT‑55. I–III – в режиме вторичных электронов, IV–VI – в режиме катодолюминесценции.

Для U–Pb-изотопных исследований были выбраны наиболее прозрачные и идиоморфные кристаллы из размерных фракций <50 мкм и 100–150 мкм (табл. 1), при этом кристаллы из более крупной фракции были подвергнуты аэроабразивной и кислотной обработкам. Точки изотопного состава циркона образуют дискордию, верхнее пересечение которой с конкордией соответствует возрасту 818±7 млн лет (нижнее пересечение равно 76±43 млн лет, СКВО=1.9) (рис. 3). Морфологические особенности изученного циркона указывают на его кристаллизацию из магматического расплава, следовательно, полученную оценку возраста 818±7 млн лет можно принимать в качестве оценки возраста его кристаллизации.

Таким образом, в результате геохронологических исследований получены оценки возраста кристаллизации гранитов бамбукойского комплекса – 818±7 млн лет и кислых вулканитов жанокского комплекса – 834±23 млн лет, которые в рамках погрешностей хорошо согласуются друг с другом. Близость возраста и химического состава этих пород, вероятнее всего, свидетельствует о комагматичности этих образований и подтверждают принадлежность к единой оловоносной Бамбукойской вулканоплутонической ассоциации. Значительно более низкое значение возраста трахириолита жанокской свиты 723±4 млн лет, определенное четверть века назад [4], скорее всего, обусловлено методическими причинами, связанными с использованием больших навесок циркона.

Изотопные составы Sm и Nd гранитов бамбукойского комплекса и вулканитов жанокской свиты были измерены на многоколлекторном масс-спектрометре TRITON TI в статическом режиме. Измеренные отношения ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd нормализованы к отношению¹⁴⁶Nd/¹⁴⁴Nd = 0.7219 и приведены к отношению¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd = 0.511115 в Nd-стандарте JNdi-1. Средневзвешенное значение ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd в Nd-стандарте JNdi-1 в период измерений составило 0.512108±7 (n = 10). Точность определения концентраций Sm и Nd составляет ± 0.5%, изотопных отношений ¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd – ± 0.5%,^{1 43}Nd/¹⁴⁴Nd – ± 0.005% (2σ). Уровень холостого опыта не превышал 0.2 нг Sm и 0.5 нг Nd. При расчете величин ε_Nd(t) и модельных возрастов t_Nd(DM) использованы современные значения ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd = 0.512638 и ¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd = 0.1967 для однородного хондритового резервуара (CHUR) по [18] и деплетированной мантии (DM) по [19] (¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd = 0.513151, ¹⁴⁷Sm/ ¹⁴⁴Nd = 0.21365).

Результаты Sm–Nd-изотопных исследований (табл. 2) демонстрируют, что граниты бамбукойского комплекса и трахириолиты жанокской свиты имеют близкий и сравнительно малорадиогенный изотопный состав Nd (ɛ_NdDM = –3… –5, t_Nd(С) = 1.7–1.9 млрд лет). В координатах “ɛ_Nd – возраст” точки изотопных составов рудоносных гранитов и трахириолитов располагаются в поле эволюции изотопного состава Nd мезопротерозойской континентальной коры, представляющей собой, по-видимому, результат смешения вещества двух коровых источников – зрелого раннедокембрийского (палео- протерозойского) и ювенильного раннебайкальского. На исключительно коровый источник пород этой ассоциации указывают и геохимические данные.

Таблица 2. Sm–Nd-изотопные данные для пород Жанок-Бамбукойского вулканоплутонической ассоциации.

№ обр.	Возраст, млн лет	Sm, мкг/г	Nd, мкг/г	¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd	¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd, ±2s	ɛ_Nd(t)	t_Nd(DM), млн лет	t_Nd(С), млн лет
Трахириолит жанокской свиты
Л-929	820	7.58	37.9	0.1211	0.51198±3	–5.0	1920	1907
Граниты бамбукойского комплекса
Л-934-1	820	8.03	40.0	0.1215	0.512081±2	–3.0	1757	1742
Л-941	820	6.65	29.7	0.1354	0.512120±3	–3.7	1991	1800

В заключение следует отметить, что, согласно полученным новым геохронологическим, геохимическим и изотопным данным, Бамбукойская оловоносная вулканоплутоническая ассоциация была образована в период 835–810 млн лет (тоний), скорее всего, в условиях литосферного растяжения за счет источника со сложной и длительной коровой предысторией.

ИСТОЧНИК ФИНАНСИРОВАНИЯ

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-27-00191, https://rscf.ru/project/22-27-00191/