Геохимические особенности и возраст нижней коры...

Геохимические особенности и возраст нижней коры Якутской алмазоносной

провинцииШацкий1,2В.С., Мальковец2 В.Г., Бузлукова2 Л.В., Белоусова3 Е.А., Гриффин3 В.Л., О’Рэйлли3 С

1Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН . г. Иркутск,2Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, г. Новосибирск,3Национальный исследовательский центр “GEMOC”, Университет Маккуори, Сидней, Австралия

Hacker et al., 2011

Hawkesworth, Kemp, 2006 Hacker et al., 2011

Geological framework of the North Asian Craton (Smelov, Timofeev, 2007) showing location of kimberlitic fields; 1- Archean domain; 2- Archean and Paleoproterozoic domain; 3-Proterozoic domain; 4- Mesoproterozoic domain; 5- kimberlitic filds (2- Nakyn (Botuobinskaya) ; 3- Alakit-Markha (Yubileynaya Komsomolskaya); 4- Daldyn (Udachnaya Leningradskaya) 5- Upper-Myna (Zapolyarnaya). fragment comprising the present day Asia and is largely covered by Late Precambrian, Paleozoic and Mesozoic sedimentary rocks of the Siberian Platform

Далдыно-Алакитский алмазоносный район

Средне-Мархинский алмазоносный район

гранатовые гранулиты

(50-60%)

гранатовые гранулиты

(40%)

двупироксеновые гранулиты (5%)

*

гнейсы, плагиогнейсы

(0-20%)

гнейсы, плагиогнейсы

(30%)

кристаллические сланцы

(15%)

кристаллические сланцы

(30%)

амфиболиты (10%) *

гранат-биотитовые сланцы

(0-10%) *

* - не обнаружены

типы породтипы пород геотермометрыгеотермометры ооСС геобарометрыгеобарометры кбаркбар

гранатовые гранатовые гранулитыгранулиты

Grt-CpxGrt-Cpx

((Ellis-Green, 1977Ellis-Green, 1977))

710-850710-850 Grt-Opx (Harley,Grt-Opx (Harley,11984)984)

Grt-Cpx Grt-Cpx

(Mukhopadhyay,(Mukhopadhyay, 19919911

9-12 9-12

11-1411-14

двупироксеновые двупироксеновые гранулитыгранулиты

Cpx-Opx Cpx-Opx

(Wood, Banno, 1973)(Wood, Banno, 1973)

750-800750-800 Amp Amp

(Hollister et al., 1984)(Hollister et al., 1984)

8.5-108.5-10

кристаллосланцыкристаллосланцы Grt-Bt Grt-Bt

(Perchuk et al., 1983)(Perchuk et al., 1983)

660-720660-720 AmpAmp

(Hollister et al., 1984)(Hollister et al., 1984)

99

плагиогнейсыплагиогнейсы

Pl-Kfs Pl-Kfs

(Elkins, Grove, 1990)(Elkins, Grove, 1990)

Amf-Pl (Jaques, 1990)Amf-Pl (Jaques, 1990)

700700

700-750700-750

** 1010

амфиболитыамфиболиты

Amp-PlAmp-Pl

(Jaques, 1990)(Jaques, 1990)

600-690600-690 AmpAmp

(Hollister et al., 1984)(Hollister et al., 1984)

7-87-8

гранат-биотитовые гранат-биотитовые сланцысланцы

Grt-Bt Grt-Bt

(Ferry, Spear, 1978)(Ferry, Spear, 1978)

500-600500-600**

55

* - фиксируемое давление, исходя из схемы фаций метаморфизма

1- ( ), 2- - ( ), 3- -Шпицберген Норвегия Сино Корейский кратон Китай юго , 4- - восточная окраина Австралийского кратона юго западная часть

( ). Каапвальского кратона Южная Африка Положение континентальной и (Pollack, Chapman, 1977).океанической геотермы взято из работы

0

5

10

15

20

25

30

400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

Т ( oС)

P (

kb

)

исследуемые ксенолиты1

3

2

континентальнаяг еотерма

40 mW/m 2океаническая

г еотерма, 80 mW/m 2

4

Р-Т диаграмма с геотермами различных тектонических обстановок

0

5

10

15

35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

SiO2

Na2

O+

K2O

picro-basalt

basalt

basalticandesite

andesite

tephrite/basanite

trachybasalt

basaltictrachy-andesite

trachyte/trachydacite

dacite

trachy-andesite

ultrbasic basic intermediate acid

foiditephonoteprite

tephriphonolite

phonolite

TAS plot for lower-crustal xenolith. The content of SiO2 in xenolith ofmafic garnet granulites varies from 41,2 to 53,2 wt.%

Mg-number vs SiO2/Al2O3 diagram for Yakutian xenoliths compared with fields for granulite xenoliths world wide. Mafic 1 mafic granulites SiO254 wt.%; intermediateSiO2>54 wt.% and 66 wt%;

silicic SiO2>66 wt.%.

Definition of fields from Kempton & Harmon (1992)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8

SiO2/Al2O3

Mg

#

'primitiv'basalticmagmas

Pl accum

Grt accum

FeTi oxide acc Alkalic TholeiticCalc-alkaline

Mafic 1

Mafic 2

Mafic 3 Intermediate

Silicic

Mafic 1 - SiO2< 54 wt%, Mg#>0.7

Mafic 2 - SiO2<54 wt%, Mg#=0.6-0.7

Mafic 3 - SiO2<54 wt%, Mg#<0.6

1

10

100

1000

La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Yb Lu

Ch

ond

rite

nor

mal

ized

79-20

90-591

Zar-10-01

Len-12-02

Len-3-02

К-17-02

OIB

Mafic granulites (group A)

1

10

100

La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Yb Lu

Ch

ond

rite

nor

mal

ized

79-3 79-17 71-18 Bt-13-0379/14 71/37 NMORB

Mafic granulites (group B)

1

10

100

La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Yb Lu

Cho

ndri

te n

orm

aliz

ed Am-13

LMX

80/28

Mafic granulites (group C)

1

10

100

1000

La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Yb Lu

Cho

ndri

te n

orm

aliz

ed

К-3-02 К-12-02 К-46-02 К-56-02

Len-9-02 Zar-1-02 Len-6-02

Mafic granulites (group D)

На основании характера распределения редкоземельных элементов выделяется четыре группы мафических гранулитов. Ксенолиты гранатовых гранулитов с низким содержанием РЗЭи положительной европиевой аномалией интерпретируются как кумулаты.

0.1

1

10

100

1000

La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Yb Lu

пор

ода/

хон

дри

т

К32-02

Уд47-01

Уд48-01

Уд62-01

Гнейсы

0.1

1

10

100

1000

Cs Rb Ba Th U K Nb Ta La Ce Pr Sr Nd Zr Hf Sm Eu Ti Gd Tb Dy Y Ho Er Tm Yb Lu

pri

mit

ive

man

tle

no

rmal

ized

79/20 90/591 Zar-10-01 Len-12-02

Len-3-02 К-17-02 kimberlit

Mafic granulites (group A)

0.1

1

10

100

1000

Cs Rb Ba Th U K Nb Ta La Ce Sr Nd Zr Hf Sm Eu Ti Gd Tb Y Yb Lu

pri

mit

ive

man

tle

no

rmal

ized Am-13

LMX

80/28

Mafic granulites (group C)

0.1

1

10

100

1000

Cs Rb Ba Th U K Nb Ta La Ce Pr Sr Nd Zr Hf Sm Eu Ti Gd Tb Dy Y Ho Er Tm Yb Lu

pri

mit

ive

man

tle

no

rmal

ized

К-46-02 К-56-02 Zar-1-02 Len-6-02

Len-9-02 К-12-02 К-3-02 kimberlit

Mafic granulites (group D)

0.1

1

10

100

1000

Cs Rb Ba Th U K Nb Ta La Ce Pr Sr Nd Zr Hf Sm Eu Ti Gd Tb Dy Y Ho Er Tm Yb Lu

pri

mit

ive

man

tle

no

rmal

ized

Bt-13-03

79/3

79/17

71/18

71/37

79/14

kimberlit

Mafic granulites (group B)

Мультиэлементные спектры распределения элементов нормированных на примитивную мантию (McDonough, Sun, 1995)

0.1

1

10

100

1000

Cs Rb Ba Th U K Nb Ta La Ce Pr Sr Nd Zr Hf Sm Eu Ti Gd Tb Dy Y Ho Er Tm Yb Lu

пор

ода/

пр

им

ити

вная

ман

тия

К32-02

Уд47-01

Уд48-01

Уд62-01

Гнейсы

Скорости продольных волн рассчитанные на основании минерального состава ксенолитов

породы скорости продольных волн

гранатовые гранулиты Vp=7,6-7,9 км/с

гнейсы, плагиогнейсы Vp=6,6 км/с

кристаллосланцы Vp=6,8-6,9 км/с

( ), Сейсмоплотностные разрезыосадочного чехла А земнойкорыи ( ) части верхнеймантии Б вЯкутской кимберлитовой провинции

( ., 2005)Суворови др1 – / , 2 – / 3, 3 – , изолинии скоростей в км с значения плотности в г см сейсмические границы штриховые по

, 4 – , 5 – 703, 6 – данным площадных наблюдений положение пунктов взрыва скважина отражающие элементы , 7 – g ( ) ( ). по даннымОГТ график наблюденного поля л иния и расчетные значения точки Горизонтальными

.стрелками отмечено положение кимберлитовых полей и участка расстановки регистраторов

Глуб

ина

(км

)

Пм8

г. Полярныйр. Моркока

Тунгусская Ю -З синеклиза

Анабарская антеклиза С -В

Алакит-Мархинское поле

Далдынское поле

ПВ 1 2 3 4 5 6 7 9 1 0 1 9 11 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7

Расстояние по профилю (км)

2.746.4 6 72 543 31

Морфология м внутреннее строение зерен циркона из коровых ксенолитов в кимберлитовых трубках Якутской алмазоносной провинции

a b

Катодолюминесцентные топограммы и диаграмма с конкордией для цирконов из ксенолита кристаллосланцев трубки Заполярная (Зп 11-04, Зп 201-04)

2726 ± 17

2731 ± 18

2947 ± 8,7

Катодолюминесцентные топограммы и диаграмма с конкордией для цирконов из ксенолита плагиогнейса трубки Ботуобинская (Бт 7-03).

2889 ± 9 Ma

1824 ± 7 Ma

2417 ± 9 Ma

1866 ± 18

2500

2300

2100

1900

1700

0,28

0,32

0,36

0,40

0,44

0,48

0,52

3 5 7 9 11 13

207Pb/235U

206Pb238U

Intercepts at

1818 ± 64 [±65] & 2426 ± 97 [±99] Ma

MSWD = 2.8

data-point error ellipses are 68.3% conf

K 69-02 k- 45-02 K 3-02

2500

2300

2100

1900

1700

0,28

0,32

0,36

0,40

0,44

0,48

0,52

3 5 7 9 11 13

207Pb/235U

206Pb238U

Intercepts at

1818 ± 64 [±65] & 2426 ± 97 [±99] Ma

MSWD = 2.8

data-point error ellipses are 68.3% conf

Катодолюминесцентные топограммы и диаграммы с конкордией для цирконов из ксенолитов кристаллических сланцев (К45-02, К69-02, К3-02) и

трубки Комсомольская

Начальные значения Hf – U-Pb возраст цирконов из ксенолитов кимберлитовой трубки Комсомольская

З,77; 3,23; 2,58ТСDM -

ТСDM – 3,48; 3,18

ТСDM – 2,74; 2,56

BSE/CL images and concordia diagrams for LAM-ICPMSdata for zircons from mafic garnet granulites (a-Ud 01-44, b-Ud 01-66) from Udachnaya pipe.

a b

Начальные значения Hf – U-Pb возраст в цирконах из ксенолитов гранатовых гранулитов кимберлитовой трубки Удачная

ТСDM – 3,79; 3,5, 3,35

ТСDM – 2,38

BSE/CL images and concordia diagrams for LAM-ICPms data for zircons from mafic garnet granulites from : a- Yubilleynaya and b-Leningradskaya pipes.

a b

Начальные значения Hf – U-Pb возраст в цирконах из ксенолитов кимберлитовых трубок Юбилейная и Ленинградская

ТСDM – 3,28; 2,77

ТСDM – 2,95

Ксенолиты пород земной коры в кимберлитовых трубок Сибирского кратона представлены мафическими гранатовыми гранулитами, двупироксеновыми гранулитами, гнейсами, кристаллосланцами, амфиболитами и гранат-биотитовыми сланцами. Ксенолиты гранатовых гранулитов, двупироксеновых гранулитов, гнейсов и кристаллосланцев на основании оценок Р-Т парметров рассматриваются как породы слагающую нижнюю кору. Мафические гранулиты широко распространены в низах коры Далдынского и Алакит-мархинского кимберлитовых полей. В то же время они отсутствуют в Мунском кимберлитовом поле.

Геофизические исследования свидетельствуют о том, что нижняя кора не может состоять целиком из гранатовых гранулитов и эклогитов, а представляет смесь гранатовых гранулитов, генйсов и кристаллосланцев.

На основании полученных данных выделяется несколько этапов эволюции земной коры северо-востока Сибирской платформы. Наиболее древние 207U/206Pb конкордантные возраста индивидуальных зерен цирконов (2.95, 2.7 и 2.4 млрд. лет) отвечающие этапам образования коры фиксируются только в плагиогнейсах и кристаллосланцах. Однако, модельные возраста свидетельствуют, что первая “протокора” Сибирского кратона уже существовала 3.5-3.8 млрд. лет назад. Основываясь на коровых гафниевых модельных возрастах TDM

с можно выделить

следующие основные этапы формирования архейской коры центральной части якутской алмазоносной провинции: 3.8-3.5, 3.35-3.18, 2.95-2.38

Спасибо за внимание