Paleozoic stage formation of the alkaline rocks massif Bogdo, Arctic Siberia (by  40 Ar/ 39 Ar dating)

S. M. Zhmodik; Жмодик С. М.; A. V. Travin; Травин А. В.; E. V. Lazareva; Лазарева Е. В.; D. S. Yudin; Юдин Д.; D. K. Belyanin; Белянин Д. К.; A. V. Tolstov; Толстов А. В.; N. N. Dobretsov; Добрецов Н. Н.

doi:10.31857/S2686739724020011

Палеозойский этап формирования щелочных пород массива Богдо, Арктическая Сибирь (по данным ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датирования)

Авторы: Жмодик С.М.¹, Травин А.В.¹, Лазарева Е.В.¹, Юдин Д.S.¹, Белянин Д.К.¹, Толстов А.В.¹, Добрецов Н.Н.¹
Учреждения:
1. Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева Сибирского Отделения Российской Академии наук
Выпуск: Том 514, № 2 (2024)
Страницы: 193-204
Раздел: ГЕОЛОГИЯ
Статья получена: 10.09.2024
Статья одобрена: 10.09.2024
Статья опубликована: 12.09.2024
URL: https://bakhtiniada.ru/2686-7397/article/view/263500
DOI: https://doi.org/10.31857/S2686739724020011
ID: 263500

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

⁴⁰Ar/³⁹Ar-методом определен возраст калийсодержащих минералов из высоко-калиевых нефелиновых сиенитов (рисчорритов), либенеритовых и карбонатизированных нефелиновых сиенитов, а также псевдолейцитовых сиенитов щелочного массива Богдо (Арктическая Сибирь). В результате обобщения и анализа данных ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датирования на сводной термохронологической диаграмме для минералов из пород массива Томтор, кимберлитовой трубки Удачная-Восточная и щелочных пород массива Богдо выявлена полихронность формирования щелочных комплексов томторского типа на палеозойском этапе. По изотопным данным реконструируется сложная, трехэтапная история становления пород массива Богдо с проявлением позднедевонского-раннекарбонового этапа – наиболее продуктивного на редкометалльно-редкоземельное оруденение. Девонский период формирования массивов Томтор и Богдо связывается с воздействием Вилюйского плюма на восточный край Сибирского кратона. Близкий возрастной интервал фиксируется при формировании пород Кольской щелочной провинции.

Ключевые слова

породы и минералы щелочного массива Богдо, 40Ar/39Ar-метод датирования, термохронология

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

В Арктической зоне Сибири восточнее Анабарского щита известно несколько выявленных и прогнозируемых по геофизическим данным массивов щелочных пород с карбонатитами томторской группы: Томтор, Богдо, Промежуточный, Буолкалах, Чюэмпэ, Уэле, образующих крупную Уджинскую щелочно-карбонатитовую магматическую провинцию ([1–4] и др.). Вмещающими щелочные массивы породами являются известняки, доломиты, терригенные метаморфизованные породы нео- протерозойского (NP₁–NP₃) возраста, которые перекрываются пермского возраста континентальными, юрскими морскими и четвертичными рыхлыми отложениями. Положение массивов контролируется меридиональной рифтогенной структурой (“Уджинским сводом”) с пересекающими ее трансформными разломами. На теневых моделях рельефа и космических спектрозональных снимках отчетливо выявляется, что положение Томторского и Богдинского массивов ограничено кольцевыми структурами, которые осложнены зонами разломов субширотного (Томторский массив) и северо-восточного направления (массив Богдо). В магнитном и гравитационном полях щелочные массивы выделяются положительными аномалиями. Массив Богдо расположен на 20–40 км севернее наиболее крупного Томторского массива щелочных пород и карбонатитов и является одним из относительно слабо изученных объектов, вскрытых скважинами колонкового бурения. Выяснение времени и последовательности формирования массивов Уджинской щелочной провинции и пород внутри массивов, а также комплексный сравнительный анализ хронологических и минералого-геохимических данных являются важными для выяснения условий возникновения и прогноза редкометалльно-редкоземельного оруденения томторского типа.

В настоящей работе для измененных в разной степени щелочных пород массива Богдо (рис. 1), опробованных по керну скважины № 3257.5 (интервал 32–42 м), проведено определение возраста ⁴⁰Ar/³⁹Ar-методом ступенчатого прогрева [5]. Расчет значений возраста плато проводился с использованием программы Isoplot [6]. Ранее по титаниту, отобранному из этих же образцов U/Pb SHRIMP-II-методом, получен возраст 394.4±3.2 млн лет [4]. Химический состав пород определен РФА-методом на спектрометре ARL-9900XP, “ThermoFisher Scientific”; микроэлементный – методом ИСП-МС на приборе Element I, “Finnigan MAT”; состав и микроморфология минералов исследованы на СЭМ MIRA 3 LMU (“Tescan” Ltd) с системой микроанализа INCA Energy 450+ XMax 80 (“Oxford Instruments” Ltd). Петрографическое изучение шлифов проводилось на микроскопе AxioScop.A1 (“Zeiss”). Все исследования выполнены в ИГМ СО РАН.

Рис. 1. Общий вид (а, в, д, ж) и микрофото (б, г, е, з) пород щелочного массива Богдо, для которых определен ⁴⁰Ar/³⁹Ar-возраст по Би, Неф и КПШ. а–б – Бог-18 – ВКНС (рисчоррит); в–г – Бог-6 м/з-ср/з либенеритовые нефелиновые сиениты (ЛНС); д–е – Бог-14 ср/з-кр/з либенеритовые нефелиновые сиениты (ЛНС); ж–з – Бог-1 – плевдолейцитовый карбонатизированный сиенит (ПЛКС). Aeg – Эгирин; Bt – Биотит; Cat – Кальцит; Ml – Меланит; Ttn – Титанит; Fsp – К-полевой шпат; Ap – Апатит; Nph – Нефелин; Lib – Либенерит.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Среди пород массива Богдо выделяются: крупнозернистые лейкократовые светло-серой или зеленовато-серой окраски высоко-калиевые нефелиновые сиениты (рисчорриты) (ВКНС), пойкилитовой структуры с нефелином, содалитом, К–Ва-полевым шпатом (КПШ) (табл. 1, 2), пироксеном, биотитом, титанитом; средне- и мелкозернистые биотит-эгириновые либенеритовые сиениты (ЛНС), сложенные темно-серыми с красно-коричневыми зернами либенерита (псевдоморфозы микрозернистого серицит-нефелинового агрегата по нефелину), К–Ba-полевым шпатом, меланитом; псевдо-лейцитовые нефелиновые сиениты (ПЛКС), светло-серого цвета пятнистой пойкилитовой структуры карбонатизированные с симплектитами и нефелин-полевошпатовыми агрегатами (рис. 1, табл. 1, 2)). Породы относятся к группе фельдшпатоидных пород основного состава, но с высокими концентрациями Al₂O₃ (20.5–23.6 мас. %), Na₂O+K₂O (12.3–17.4 мас. %), Ba, Sr, Rb, Nb, REE, с преобладанием K₂O и низкими – CaO (1.08–3.5 мас. %), MgO (0.27–0.78 мас. %) и FeO_tot (2.52–4.2 мас. %) (табл. 1). На диаграмме SiO₂–Na₂O+K₂O породы соответствуют нефелиновым сиенитам и нефелин-содалитовым кумулатам (по [7]) (рис. 2). Присутствие содалита вместе с нефелином в ВКНС массива Богдо доказывается данными СЭМ (табл. 2). Из всех встреченных в имеющейся коллекции типов пород для целей ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датирования выделены калийсодержащие минералы (биотиты, нефелины, КПШ).

Таблица 1. Содержания основных породообразующих компонентов (мас. %) и микроэлементов (г/т) в плевдолейцитовом карбонатизированном сиените (ПКЛС) – Бог-1, либенеритизированном нефелиновом сиените (ЛНС) – Бог-6 и Бог-14 и высоко-калиевом нефелиновом сиените (ВКНС) – Бог-18

№ проб.	Бог-1	Бог-6	Бог-14	Бог-18
SiO₂	52.43	49.28	50.01	49.05
TiO₂	0.65	0.45	0.44	0.61
AL₂O₃	21.22	22.74	21.26	23.18
FeO_tot	2.57	3.49	4.07	3.21
MnO	0.09	0.18	0.22	0.16
MgO	0.50	0.73	0.78	0.33
CaO	3.50	3.22	3.17	2.10
Na₂O	3.07	4.22	4.33	7.62
K₂O	10.15	8.23	7.93	9.80
P₂O₅	0.05	0.04	0.05	0.06
SO₃	0.08	0.07	0.10	0.67
LOI	5.68	4.56	4.82	1.33
SUM	100.23	99.21	99.23	99.02
Sc	0.35	0.54	0.72	0.81
V	100	140	168	116
Cr	5.8	6.6	13.2	22
Rb	453	113	135	588
Sr	719	394.8	2656.6	2030.1
Y	16.4	14.7	22	50
Zr	209	433	560	465
Nb	136	83	103	112
Mo	1.10	0.97	0.66	4.3
Cs	1.42	0.30	0.60	5.8
Ba	1977.1	14992.0	16103.4	5508.4
La	39	57	54	46
Ce	68	65	61	81
Pr	7.1	4.9	4.3	7.1
Nd	19.3	12.1	12.4	22
Sm	2.6	1.31	2.1	3.8
Eu	0.79	0.65	0.89	1.31
Gd	2.7	1.55	1.98	4.1
Tb	0.36	0.22	0.33	0.80
Dy	2.3	1.32	2.2	5.9
Ho	0.51	0.30	0.45	1.38
Er	1.45	0.92	1.57	4.8
Tm	0.20	0.20	0.28	0.76
Yb	1.02	1.22	1.97	4.7
Lu	0.12	0.21	0.30	0.64
Hf	3.1	5.4	6.8	6.8
Ta	4.6	1.03	1.23	2.6
Pb	4.4	9.7	9.0	10.7
Th	1.84	2.1	2.3	6.5
U	0.93	2.6	2.7	3.2

Таблица 2. Химический состав (мас. %) биотита (Би), нефелина (Неф), калиевого полевого шпата (КПШ) и содалита (Сод) в породах массива Богдо, для которых определен возраст ⁴⁰Ar/³⁹Ar-методом

№ обр.; минерал	SiO₂	TiO₂	Al₂O₃	FeO_tot	MnO	MgO	CaO	Na₂O	K₂O	BaO	V₂O₃	SrO	Cl	Сумма
Бог-1; Би	30.1	0.95	23.5	31.7	0.67	0.80			9.38					97.1
Бог-1; Би	31.8	2.79	21.6	30.1	0.43	1.66			9.41					97.8
Бог-1; Би	30.6	0.68	21.8	30.6	2.03	1.86			9.18		0.26			97.0
Бог-18; Би	33.5	0.68	9.3	30.9	9.15	1.92		0.59	8.46		0.35			94.8
Бог-18; Би	35.1	1.90	10.4	28.0	3.55	6.83	0.69		8.36					94.9
Бог-6; Неф	47.8		34.6	1.14		0.35	0.54	14.8	0.76					100.0
Бог-6; Неф	48.9		32.1	0.69		1.25	1.63	14.9	0.60					100.0
Бог-14; Неф	42.0		34.3	0.93			0.24	15.8	7.46					100.7
Бог-14; Неф	51.7		30.1				0.51	17.8	0.10					100.1
Бог-18; Неф	41.9		33.8	0.96				16.2	7.53					100.4
Бог-18; Неф	41.3		33.6	0.95				16.2	7.61					99.7
Бог-18; Неф	42.0		33.8	1.22				16.0	7.48					100.4
Бог-1; КПШ	65.1		18.4	0.27					16.6					100.4
Бог-1; КПШ	62.9		19.0	0.23					15.5	2.30				99.9
Бог-1; КПШ	60.1		19.8	0.39				0.50	13.4	6.07				100.2
Бог-6; КПШ	64.7		18.8	0.44				0.55	15.6	1.05				101.0
Бог-6; КПШ	59.8		19.5	0.41				0.61	13.2	5.76				99.2
Бог-14; КПШ	63.5		18.5	0.41				0.80	14.8	1.50				99.5
Бог-14; КПШ	60.7		19.9	0.35				0.62	13.3	6.13		0.64		101.6
Бог-18; КПШ	64.3		18.6					0.26	16.4					99.5
Бог-18; КПШ	62.0		18.7						14.9	3.81				99.4
Бог-18; КПШ	57.1		20.0	0.32				0.23	12.6	8.34				98.5
Бог-18; Сод	37.0		30.9					25.21					7.35	100.5
Бог-18; Сод	36.8		31.1	0.21				25.03					7.37	99.7

Примечание: название пород см. табл. 1; № обр. – номер образца; отсутствие значений – не обнаружено.

Рис. 2. Диаграмма SiO₂–Na₂O+K₂O для пород массива Богдо (1 – ЛНС; 2 – ВКНС; 3 – ПЛКС) и 4 – Nechalacho Layered Suite, по [7].

В возрастных ⁴⁰Ar/³⁹Ar-спектрах всех изученных образцов, за исключением КПШ Бог-1, и нефелина Бог-18, наблюдается кондиционное плато (рис. 3, табл. 3). Для названных двух минералов выделяется промежуточное плато из двух ступеней, характеризующееся 78.7 и 93.2% долей выделенного ³⁹Ar соответственно. Сводка полученных датировок собрана на термохронологической диаграмме (рис. 4), где по оси ординат приведена температура закрытия соответствующей изотопной системы, рассчитанная на основе определенных в лабораторных экспериментах кинетических параметров [8]. Для нефелина данных об устойчивости K/Ar-изотопной системы в литературе не обнаружено, поэтому, исходя из имеющихся представлений о ее поведении в природных условиях, принято значение температуры закрытия, сопоставимое с полевым шпатом.

Рис. 3. Возрастные ⁴⁰Ar/³⁹Ar-спектры для минералов из щелочных пород массива Богдо. Цветом показаны минеральные фракции: 1 – биотита, 2 – нефелина, 3 – КПШ. Бог-1, Бог-6, Бог-14, Бог-18 – см. табл. 1.

Таблица 3. Результаты ⁴⁰Ar/³⁹Ar датирования минералов из пород щелочного массива Богдо

T, ^°C		t, мин	⁴⁰Ar(STP)				⁴⁰Ar/³⁹Ar		±1σ		³⁸Ar/³⁹Ar			±1σ			³⁷Ar/³⁹Ar			±1σ				³⁶Ar/³⁹Ar			±1σ		Ca/K	∑³⁹Ar (%)	Возраст, млн лет ±1σ				±1σ
Образец Бог-1 биотит, навеска 12.26 мг, J = 0.004464 ± 0.000052^*; возраст плато (600–900 ºС) = 392.0 ± 4.1 млн лет, включает 78.7% выделенного³⁹Ar; интегральный возраст = 391.4 ± 4.2 млн лет
500		10	7.6*e⁻⁹				139.85		6.09		0.0081			0.0042			0.145			0.101				0.4055			0.0297		0.521	0.5	154.4				52.5
600		10	11.8*e⁻⁹				75.17		0.66		0.0308			0.0188			0.147			0.114				0.0675			0.0122		0.529	1.8	397.6				23.8
750		10	241.7*e⁻⁹				57.12		0.12		0.0158			0.0018			0.010			0.008				0.0099			0.0005		0.035	38.3	390.9				4.3
800		10	89.7*e⁻⁹				59.53		0.10		0.0120			0.0039			0.025			0.023				0.0224			0.0030		0.090	51.3	382.5				7.0
900		10	75.9*e⁻⁹				63.19		0.14		0.0241			0.0045			0.032			0.030				0.0364			0.0002		0.117	61.7	379.5				4.1
1015		10	102.6*e⁻⁹				60.03		0.10		0.0110			0.0027			0.001			0.008				0.0141			0.0014		0.003	76.4	401.7				5.0
1100		10	41.1*e⁻⁹				61.17		0.21		0.0151			0.0015			0.000			0.012				0.0190			0.0026		0.001	82.2	399.8				6.6
1175		10	122.3*e⁻⁹				59.32		0.11		0.0188			0.0013			0.002			0.005				0.0126			0.0002		0.005	100.0	400.0				4.2
Образец Бог-1, калиевый полевой шпат, навеска 3.96 мг, J = 0.004469 ± 0.000052^*; возраст плато (800–1130 ºС) = 334.0 ± 3.8 млн лет, включает 78.7% выделенного³⁹Ar; интегральный возраст = 309.5 ± 3.7 млн лет
500		10	18.6*e⁻⁹				33.2		0.092		0.027			0.00191			—			—				0.0400			0.00508		—	10.3	164.8				11.2
600		10	24.2*e⁻⁹				40.6		0.136		0.038			0.00281			—			—				0.0184			0.00217		—	21.3	263.2				5.4
800		10	79.6*e⁻⁹				51.7		0.059		0.024			0.00090			—			—				0.0182			0.00167		—	49.6	339.1				4.9
1130		10	129.8*e⁻⁹				47.3		0.011		0.019			0.00029			—			—				0.0075			0.00065		—	100.0	331.1				3.8
Образец Бог-6, нефелин, навеска 13.79 мг, J = 0.004479 ± 0.000053^*; возраст плато (700–1050 ºС) = 361.2 ± 4.4 млн лет, включает 80.7% выделенного³⁹Ar; интегральный возраст = 353.3 ± 3.8 млн лет
500		10	44.3*e⁻⁹				55.6		0.147		0.052			0.00181			—			—				0.0895			0.00232		—	3.7	221.4				5.5
600		10	57.5*e⁻⁹				56.2		0.097		0.030			0.00166			—			—				0.0440			0.00275		—	8.5	318.8				6.5
700		10	156.8*e⁻⁹				56.9		0.041		0.026			0.00055			—			—				0.0259			0.00062		—	21.3	359.7				4.1
800		10	192.2*e⁻⁹				55.0		0.032		0.020			0.00046			—			—				0.0145			0.00084		—	37.6	369.2				4.3
900		10	311.8*e⁻⁹				52.8		0.021		0.017			0.00030			—			—				0.0087			0.00031		—	65.1	365.9				4.0
950		10	112.3*e⁻⁹				50.5		0.047		0.028			0.00109			—			—				0.0096			0.00176		—	75.5	349.3				5.1
1000		10	83.6*e⁻⁹				51.2		0.049		0.021			0.00084			—			—				0.0092			0.00075		—	83.1	354.6				4.1
1050		10	66.6*e⁻⁹				50.3		0.071		0.031			0.00116			—			—				0.0055			0.00132		—	89.2	355.5				4.6
1130		10	122.3*e⁻⁹				52.9		0.022		0.023			0.00052			—			—				0.0173			0.00054		—	100.0	350.0				3.9
Образец Бог-6, калиевый полевой шпат, навеска 3.5 мг, J = 0.004459 ± 0.000052^*; возраст плато (700–1050 ºС) = 363.5 ± 4.0 млн лет, включает 86.5% выделенного³⁹Ar; интегральный возраст = 351.7 ± 3.8 млн лет
500		10	95.6*e⁻⁹				44.2		0.021		0.027			0.00061			—			—				0.0193			0.00104		—	13.5	285.6				3.7
700		10	174.1*e⁻⁹				53.6		0.011		0.022			0.00044			—			—				0.0082			0.00049		—	33.8	370.8				4.0
900		10	210.5*e⁻⁹				52.1		0.026		0.018			0.00028			—			—				0.0060			0.00055		—	59.0	365.5				4.0
1130		10	324.7*e⁻⁹				49.3		0.015		0.017			0.00015			—			—				0.0019			0.00035		—	100.0	355.1				3.8
Образец Бог-14 нефелин, навеска 14.96 мг, J = 0.004487 ± 0.000053^*; возраст плато (850–1130 ºС) = 361.0 ± 4.6 млн лет, включает 80.6% выделенного³⁹Ar; интегральный возраст = 358.2 ± 3.9 млн лет
500		10		70.4*e⁻⁹		83.67		0.16		0.0594			0.0023			24.05			4.06				0.1231			0.0029		86.6		5.6		347.2		6.9
700		10		119.3*e⁻⁹		57.99		0.04		0.0286			0.0004			8.29			1.22				0.0363			0.0008		29.9		19.4		347.0		4.1
850		10		160.7*e⁻⁹		57.23		0.03		0.0255			0.0002			7.36			0.37				0.0274			0.0008		26.5		38.3		359.5		4.1
950		10		204.0*e⁻⁹		53.09		0.03		0.0212			0.0003			4.27			0.42				0.0108			0.0005		15.4		64.0		364.4		4.0
1130		10		283.3*e⁻⁹		52.77		0.03		0.0213			0.0003			4.18			0.42				0.0125			0.0005		15.0		100.0		359.2		4.0
Образец Бог-14, калиевый полевой шпат, навеска 7.09 мг, J = 0.004497 ± 0.000052^*; возраст плато (800–1175 ºС) = 334.0 ± 3.8 млн лет, включает 80.6% выделенного³⁹Ar; интегральный возраст = 352.7 ± 4.3 млн лет
550		10		17.5*e⁻⁹		68.62		0.57		0.0025			0.0058			0.009			0.021				0.0635			0.0071		0.032		6.4		364.9		14.7
700		10		21.4*e⁻⁹		65.33		0.25		0.0261			0.0040			0.126			0.018				0.0649			0.0076		0.453		14.5		340.3		15.5
800		10		45.2*e⁻⁹		63.12		0.14		0.0141			0.0063			0.032			0.024				0.0514			0.0026		0.117		32.3		352.2		6.3
900		10		41.3*e⁻⁹		59.08		0.17		0.0145			0.0019			0.043			0.012				0.0399			0.0019		0.155		49.7		347.9		5.4
1000		10		34.3*e⁻⁹		56.03		0.11		0.0128			0.0008			0.023			0.009				0.0245			0.0023		0.083		64.9		357.9		5.9
1100		10		32.7*e⁻⁹		56.90		0.25		0.0320			0.0013			0.008			0.012				0.0317			0.0019		0.030		79.2		349.5		5.5
1175		10		46.2*e⁻⁹		55.19		0.16		0.0205			0.0023			0.010			0.010				0.0224			0.0017		0.035		100.0		356.5		5.2
Образец Бог-18, нефелин, навеска 3.02 мг, J = 0.004491 ± 0.000053^*; возраст плато (700–1130 ºС) = 363.7 ± 4.1 млн лет, включает 93.2% выделенного³⁹Ar; интегральный возраст = 353.3 ± 3.8 млн лет
500		10		7.0*e⁻⁹		27.6		0.200		0.069			0.00573			—			—				0.0640			0.00383		—		6.8		68.8		8.8
700		10		62.7*e⁻⁹		52.4		0.058		0.018			0.00147			—			—				0.0103			0.00161		—		38.8		361.2		5.0
1130		10		125.2*e⁻⁹		54.9		0.032		0.027			0.00061			—			—				0.0165			0.00069		—		100.0		365.4		4.1
Образец Бог-18, биотит, навеска 28.79 мг, J = 0.004500 ± 0.000052^*; возраст плато (750–1130 ºС) = 388.2 ± 4.7 млн лет, включает 86.5% выделенного³⁹Ar; интегральный возраст = 383.0 ± 4.1 млн лет
500		10		9.4*e⁻⁹		18.91		1.05		0.0393			0.0038			0.171			0.021				0.0613			0.0105		0.614		1.7		6.6		26.2
650		10		33.9*e⁻⁹		62.48		0.27		0.0036			0.0052			0.060			0.034				0.0410			0.0033		0.217		3.5		368.6		7.7
750		10		343.3*e⁻⁹		55.32		0.06		0.0129			0.0009			0.008			0.006				0.0028			0.0008		0.028		24.6		395.7		4.4
810		10		455.4*e⁻⁹		54.53		0.08		0.0142			0.0014			0.008			0.004				0.0022			0.0007		0.030		52.9		391.7		4.3
860		10		116.5*e⁻⁹		55.20		0.03		0.0107			0.0002			0.021			0.016				0.0057			0.0010		0.077		60.1		389.3		4.5
950		10		259.9*e⁻⁹		54.94		0.10		0.0157			0.0017			0.009			0.005				0.0073			0.0007		0.031		76.1		384.4		4.3
1030		10		173.0*e⁻⁹		55.34		0.06		0.0197			0.0014			0.024			0.014				0.0088			0.0011		0.088		86.7		384.2		4.5
1130		10		217.5*e⁻⁹		55.45		0.06		0.0153			0.0006			0.009			0.006				0.0094			0.0009		0.033		100.0		383.8		4.4
Образец Бог-18, калиевый полевой шпат, навеска 4.84 мг, J = 0.004483 ± 0.000053^*; возраст плато (750–1130 ºС) = 369.3 ± 4.4 млн лет, включает 93.2% выделенного³⁹Ar; интегральный возраст = 369.0 ± 4.0 млн лет
500	10		46.2*e⁻⁹		55.1			0.086				0.057			0.00158			—			—	0.0399			0.00232			—		2.4			320.3			5.8
600	10		133.2*e⁻⁹		51.5			0.028				0.021			0.00063			—			—	0.0063			0.00079			—		9.7			362.3			4.2
700	10		445.3*e⁻⁹		52.0			0.018				0.017			0.00013			—			—	0.0038			0.00034			—		34.1			370.6			4.0
800	10		351.9*e⁻⁹		52.2			0.017				0.018			0.00008			—			—	0.0049			0.00036			—		53.3			369.5			4.0
900	10		252.8*e⁻⁹		51.8			0.015				0.019			0.00026			—			—	0.0019			0.00054			—		67.2			372.7			4.1
1000	10		268.9*e⁻⁹		51.6			0.013				0.019			0.00019			—			—	0.0036			0.00056			—		82.0			368.3			4.1
1130	10		325.8*e⁻⁹		51.3			0.011				0.018			0.00018			—			—	0.0009			0.00036			—		100.0			372.0			4.0

*J – параметр, характеризующий величину нейтронного потока.

Рис. 4. Сводная термохронологическая диаграмма (палеозойский этап) для минералов из пород массива Томтор [3, 4] и кимберлитовой трубки Удачная-Восточная (У-В со светлым фоном) [9] (сверху); для щелочных пород массива Богдо (снизу). U/Pb-датировка титанита дана по [4].

Датировки, соответствующие изотопным системам, минералам с различной степенью устойчивости формируют на диаграмме (рис. 4) три отчетливо разделяющихся возрастных кластера. По биотиту из образца псевдолейцитового сиенита Бог-1, а также из образца высококалиевого нефелинового сиенита Бог-18 получены ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датировки, согласующиеся с полученным ранее U/Pb-методом (SHRIMP-II) возрастом по титаниту [4], но при этом несколько сдвинутые в меньшую сторону. Минимальная “омоложенность” изотопной системы биотитов свидетельствует о малой интегральной интенсивности поздних наложенных воздействий. Согласованность столь различающихся устойчивостью изотопной системы датировок является дополнительным критерием достоверности и подтверждением ранее сделанного вывода о возрасте формирования щелочных магматических пород массива Богдо, равном 394±3 млн лет [4]. Возраст этого этапа согласуется с возрастом девонского этапа формирования магматических пород массива Томтор (рис. 4) [3].

Следующий возрастной кластер формируется тремя ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датировками по нефелину и КПШ из трех образцов – ВКНС (образец Бог-18) и ЛС (образцы Бог-6, Бог-14). С полученными по нефелину значениями возраста согласуются датировки по трем КПШ из этих же трех образцов.

Согласованность 6 перечисленных датировок из разных пород свидетельствует в пользу достоверно зафиксированного этапа в истории формирования массива Богдо с возрастом 362±4 млн лет (среднее взвешенное для 6 датировок). По всей видимости, данный этап, учитывая характер исследованных минеральных парагенезисов, соответствует метасоматической проработке магматических пород массива. Сохранность изотопной системы биотита свидетельствует в пользу кратковременности наложенного воздействия. Возраст этого этапа согласуется с возрастом кимберлит-карбонатитового магматизма Сибирской платформы и формирования алмазоносных трубок [9]. Для КПШ из образца псевдолейцитового сиенита Бог-1 (рис. 3, 4) получена ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датировка, значительно меньшая по сравнению с U/Pb-датировкой по титаниту, ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датировкой по биотиту из этого же образца, а также – по сравнению с датировками по всем изученным образцам.

Учитывая сохранность изотопной системы биотита из этого же образца, а также – калиевых шпатов из образцов Бог-18, Бог-6, Бог-14, наложенное позднее гидротермально-термическое воздействие должно было характеризоваться невысокой интенсивностью. Достоверность фиксации этого события подтверждается и результатами ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датирования КПШ из ультракалиевых пород массива Томтор (рис. 3) [10].

Таким образом, изотопными данными фиксируется сложная, как минимум, трехэтапная история становления пород массива Богдо. Девонский период формирования массивов Томтор и Богдо связывается с воздействием Вилюйского плюма на восточный край Сибирского кратона. Этап 369–360 млн лет, установленный U/Pb-методом по цирконам и рутилам (трубки Мир и Интернациональная) [11, 12], характерен для кимберлитового магматизма Сибирской платформы. Важно отметить, что близкий возрастной интервал 380– 360 млн лет [13] фиксируется для пород Кольской щелочной провинции, с выделением главных магматических и постмагматических этапов формирования щелочных комплексов: 388±6; 388–371; 371–362; 367–366; 363– 362; 347±8 млн лет [14, 15]. Минеральный состав высококалиевых нефелиновых сиенитов массива Богдо во многом сопоставляется с уникальной минералогией аналогичных пород Хибинского массива [16, 17]. В частности, в щелочных породах массива Богдо встречены: вадеит – K₂Zr(Si₃O₉), катаплеит – Na₂Zr(Si₃O₉)*H₂O, велерит – Na₂Ca₄(Nb, Zr)₂(Si₂O₇)₂(O, F)₄, анкилит – (Ce, La, Ca, Sr)CO₃(OH, H₂O), La-кордилит (Cordylite-(La))– (Na, Ca)Ba(La, Ce, Sr)₂(CO₃)₄F, (Nb, Zr)-рутил, (Sr, Ce, La)-фторапатит, (Zr, Nb)-титанит, бастнезит, синхизит, монацит, пирохлоры, ильменит, манганоильменит и железистый пирофанит, меланит, флюорит, скаполит и другие. В распределении главных и примесных элементов в составе минералов, встречающихся в различных типах пород массива Богдо, прослеживается неоднородность, которая может быть объяснена стадийностью минералообразования.

Кроме минералогических признаков полистадийности установлены вариации степени тетрадного эффекта редкоземельных элементов [18] в щелочных породах массива Богдо (рис. 5), которые свидетельствуют о проявлении автометасоматических и гидротермальных процессов, а также о взаимодействии с более поздними процессами карбонатизации. В целом полученные данные доказывают полихронность формирования щелочного массива Богдо. Породы, сформированные в наиболее поздние стадии, сопоставляются со временем возникновения наиболее продуктивных на редкие и редкоземельные элементы образований Томторского месторождения. Эти данные позволяют прогнозировать наличие подобных руд и на массиве Богдо.

Рис. 5. Диаграммы, демонстрирующие зависимости вариаций степени тетрадного эффекта: REE, нормированные по хондриту С1 [19] (1 – Бог-1; 2 – Бог-6; 3 – Бог-14; 4 –Бог-18; 5 – ВКНС (среднее по обр. 455/890 и 818/637) Хибинского массива, по [20]); TE3 – Gd-Ho) и La_n/Nd_n; K₂O (мас. %); BaO (мас. %) для пород массива Богдо. 1 – псевдолейцитовые сиениты; 2 – ВКНС; 3–6 – ЛС; 6 –ПЛКС.

Источники финансирования

Исследования выполнены при финансовой поддержке РНФ (проект № 23-63-10017). Определение: U-Pb-возраста титанитов методом SHRIMP-II проведено при финансовой поддержке РФФИ (грант 05-18-70109_Арктика); возраста минералов кимберлитов и Томторского массива при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (гос. задание ИГМ СО РАН № 122041400193-7, 122041400171-5).