The first U-Pb (SHRIMP-II) dating of the Reftinsky massif granitoids (Eastern zone of the Middle Urals)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article presents the results of U-Pb dating (SHRIMP-II, the Center for Isotope Research of the A.P. Karpinsky Russian Geological Research Institute) of zircon grains from leucogranite dating back to the final formation stage of the Reftinsky gabbro-granitoid massif, which is one of the largest magmatism areas of this type in the Urals. The intrusive formations of the dated magmatism episode form a sub-meridionally elongated chain of small (up to 5 km in diameter) bodies, which intrude the Silurian plagioclase granitoids building up the main part of the massif. These bodies are dominated by granodiorites, granites, and leucogranites with some gabbro, gabbronorites, diorites, and quartz diorites. By the chemical composition, the study rocks belong mainly to the moderate-potassium calc-alkaline series. The silica-rich petrographic rock varieties have a high-potassium composition. The concordant age of zircons from leucogranites is 396 ± 3 Ma. So, the formation of zircons falls in the same time interval with a significant episode of endogenous activity, i.e. the existence of the Devonian island arc within the Middle Urals (from the second half of the Emsian through the beginning of the Frasnian).

Full Text

Введение

Расположенный в пределах восточной окраины Среднего Урала Рефтинский габбро-гранитоидный массив является одним из наиболее крупных интрузивных тел этого состава на Урале. В его составе резко преобладают габбро, диориты и плагиоклазовые гранитоиды рефтинского комплекса, кроме того, в значительном количестве присутствуют породы офиолитовой ассоциации (рис. 1). В западной части массива кварцевые диориты и тоналиты рефтинского комплекса прорваны небольшими по размеру плутонами, сложенными калиево-натриевыми гранитоидами. Наряду с ними в некоторых телах присутствуют петрографические разновидности основного и среднего составов. Изотопными методами установлено, что возраст пород рефтинского комплекса раннесилурийский [1]. Надежной информации о возрасте прорывающих их тел до настоящего времени нет. Геологические наблюдения, позволяющие оценить возраст таких тел, отсутствуют, а изотопно-геохронологические данные ограничиваются единичными анализами, полученными недостаточно точными K-Ar и 207Pb/206Pb методами. В работе Г.Б. Ферштатера с соавторами [2] говорится о наличии датировки 405 ± 8 млн лет, полученной 207Pb/206Pb методом (метод Кобера, Университет г. Гранады, Испания) по циркону из гранодиорита одного из таких тел (Южно-Хомутинская интрузия, юго-западная часть Рефтинского массива), но сами результаты датирования не приводятся. В объяснительной записке к Геологической карте масштаба 1:200 000 последней редакции [3] имеется ссылка на полученные ранее раннекаменноугольные K-Ar датировки по валовым пробам плагиогранитоидов рефтинского комплекса из экзоконтактовой зоны Хомутинской габбро-гранитоидной интрузии (юго-западная часть Рефтинского массива). По мнению авторов записки, эти возрасты являются результатом термального воздействия интрузии и, следовательно, отражают время ее внедрения. В соответствии с приведенными данными часть таких тел в этой работе отнесена к раннекаменноугольному некрасовскому габбро-диорит-гранитовому комплексу, а другая часть – к ранне-среднедевонскому алтынайскому диорит-плагиогранитовому комплексу. В настоящей работе приводятся первые надежные изотопно-геохронологические данные, полученные U-Pb методом (SHRIMP-II, ВСЕГЕИ), по цирконам из лейкогранитов одного из таких тел – Пещернинского штока, прорывающего тоналиты рефтинского комплекса в северо-западной части массива.

 

Рисунок 1. Геологическая карта Рефтинского массива (по [3] с уточнениями авторов). Условные обозначения: 1 – осадочные породы палеогенового возраста (₽1-3,); 2 – мелового возраста (K1-2); 3 – раннекаменноугольного возраста (С1); 4 – девонские вулканогенные и вулканогенно-осадочные толщи (D1-3); 5 – вулканогенные толщи ордовикского возраста (βλO3); 6 – риолиты пермского урукульско-покровского гипабиссального риолит-трахириолитового комплекса (P1); 7 – гранитоиды каменского гранит-гранодиоритового комплекса (γС2-3); 8–10 – плутонические породы некрасовского комплекса: 8 – гранитоиды (γС1), 9 – диориты (δС1), 10 – габбро (νС1); 11–13 – девонские интрузии: 11 – гранитоиды (γD2), 12 – диориты (δD1), 13 – габбро (νD1); 14–16 – рефтинский комплекс: 14 – плагиограниты (ργS2), 15 – кварцевые диориты и тоналиты (S1), 16 – габбро (νS1); 17 – породы офиолитовой ассоциации, алапаевский дунит-гарцбургит-габбровый комплекс (V).

 

Геологическое строение района

Рефтинский габбро-гранитоидный массив расположен в пределах среднеуральского сегмента Восточной зоны, которая представляет собой полосу палеозойских вулканогенных, вулканогенно-осадочных и осадочных толщ, а также комагматичных вулканитам интрузивных тел, протягивающуюся параллельно главной вулканогенной зоне Среднего Урала – Тагильской – на расстоянии 80–100 км к востоку [4]. С запада эта зона ограничена крупным разрывным нарушением левосдвигового характера – Баженовской шовной зоной [5, 6], в восточном направлении погружается под чехол Западно-Сибирской плиты. Обрамление массива представлено широким спектром преимущественно вулканогенных и вулканогенно-осадочных толщ палеозойского возраста. Контакты с ними большею частью тектонические, но были описаны и рвущие взаимоотношения плагиоклазовых гранитоидов с ультраосновными породами Баженовского массива [7, 8].

Массив состоит из нескольких тектонических блоков (см. рис. 1). Преобладающим типом пород являются плагиоклазовые гранитоиды: кварцевые диориты, тоналиты и плагиограниты (трондьемиты), включенные на карты масштаба 1:200 000 и 1:1 000 000 [3, 9] в состав рефтинского плутонического комплекса, хотя, по мнению авторов настоящей публикации, плагиограниты (трондьемиты) следует отнести к выделенному на смежной к югу площади аверинскому диорит-трондьемитовому комплексу, породам которого они полностью идентичны по петро- и геохимическим особенностям [10, 11]. Плагиоклазовые гранитоиды слагают блок размером 60×15 км в западной части массива, на долю которого приходится более половины его площади. Роговообманковые габбро и диориты рефтинского комплекса образуют два относительно небольших по размеру блока (2×15 и 8×25 км), вытянутых вдоль восточного края массива. От сложенного гранитоидами блока они отделены субмеридиональной полосой пород офиолитовой ассоциации (комплексом параллельных долеритовых даек и габброидами расслоенной части офиолитового разреза). Гранитоидные и габбро-гранитоидные тела, прорывающие плагиоклазовые гранитоиды силурийского возраста, протягиваются в виде цепочки, вытянутой в субмеридиональном направлении вблизи западной границы Рефтинского массива. Размер этих тел на современном эрозионном срезе варьирует от сотен метров до 5–6 км, форма – от субизометричной до неправильной. Значительная часть таких тел, по всей вероятности, соединяется на глубине, образуя достаточно крупные плутоны. Контакты рассматриваемых тел с вмещающими тоналитами резкие, рвущие, с хорошо выраженными зонами закалки, кварц-полевошпатовыми роговиками и роговиковоподобными породами, местами с мощными ореолами метасоматических изменений.

Более детальная характеристика Рефтинского массива дана в работах [1, 12–15].

Для проведения изотопно-геохронологических исследований, результаты которых изложены в настоящей работе, был выбран относительно небольшой по размерам шток, расположенный в северо-западной части Рефтинского массива (устье р. Пещерной). Выбор Пещернинского штока обусловлен тем, что в отличие от большинства интрузивных тел рассматриваемого типа он расположен за пределами зоны наиболее интенсивных метаморфических преобразований, связанных с Баженовской сутурой, что исключает или, по крайней мере, минимизирует возможность влияния этих процессов на результаты датирования.

Краткая характеристика Пещернинского штока

Гранитоидная интрузия (Пещернинский шток) расположена в районе впадения р. Пещерной в Рефтинское водохранилище. На современном эрозионном срезе она имеет неправильную форму и небольшие (около 2.5 км в поперечнике) размеры (см. рис. 1). Однако ввиду того, что на незначительном удалении к востоку от нее расположено еще одно аналогичное по составу гранитное тело, есть все основания предполагать, что на глубине они сливаются, образуя достаточно крупный массив. Выходы гранитоидов Пещернинского штока наблюдаются по обоим берегам р. Пещерной на протяжении около 200 м от ее устья.

Слагающие Пещернинский шток породы является однородными по составу лейкогранитами, содержащими маломощные (до нескольких десятков сантиметров) жилы аплитов. Лейкограниты представляют собой массивные полнокристаллические породы белого, желтого или светло-бежевого цвета. По размеру зерен они варьируют от мелко- до среднезернистых. Главными породообразующими минералами являются кварц (40–45 %), олигоклаз (30–35), ортоклаз (12–18) и биотит (~4 %). Акцессорные минералы – магнетит, ильменит, апатит, циркон, монацит, ксенотим; вторичные (~1 %) – титанит, рутил, серицит, хлорит, эпидот. Лейкограниты характеризуются гранобластовой структурой с плохо сохранившимися реликтами гипидиоморфнозернистой гранитовой, размер зерен варьирует от 0.2 до 2.2 мм. Ненарушенная первичная структура гранитов не наблюдалась. Аплиты по минеральному и химическому составам близки лейкогранитам, отличаясь более мелкозернистой структурой (размер зерен – менее 0.5 мм), незначительно повышенным содержанием кремнезема и пониженной фемичностью. Метаморфические изменения заключаются в интенсивном катаклазе пород, обусловившем потерю первичных магматических структур, и слабо проявленных зеленокаменных преобразованиях.

Химический состав пород Пещернинского штока приведен в табл. 1. Гранитоиды представляют собой нормальнощелочные породы (рис. 2): величина суммы щелочей (Na2O+К2O) в них колеблется от 6.69 до 7.79 мас. %. Лейкограниты характеризуются натриевым типом щелочности (Na2O/К2O=1.2–1.7), аплит – калиево-натриевым типом (Na2O/К2O=0.9) [17]. Положение точек пород Пещернинского штока на диаграмме AFM [18] указывает на их принадлежность известково-щелочной серии (рис. 3, а). По классификации А. Печерилла и С.Р. Тейлора [19] лейкограниты Пещернинского штока соответствуют породам умереннокалиевой, а аплит – высококалиевой известково-щелочной серии (рис. 3, б).

 

Таблица 1

Химический состав пород Пещернинского штока, мас. %

Table 1

Chemical composition of rocks of the Peshcherninsky stock, wt. %

Оксиды

ХОМ-24

ХОМ-23

ХОМ-26

ХОМ-25

SiO2

76.4

77.7

78.0

79.0

TiO2

0.18

0.14

0.12

0.09

Al2O3

12.6

12.3

12.1

12.0

Fe2O3

1.09

0.40

0.34

0.12

FeO

0.40

0.40

0.40

0.40

MnO

0.04

0.03

0.03

0.01

MgO

0.24

0.11

0.08

0.00

CaO

1.67

0.89

0.78

0.40

Na2O

4.22

4.35

4.23

3.63

K2O

2.47

3.18

3.56

4.26

P2O5

0.02

0.01

0.01

0.01

П.п.п.

0.54

0.44

0.34

0.34

Сумма

100.00

100.01

100.00

100.02

Примечание. ХОМ-24, ХОМ-23, ХОМ-26 – лейкограниты; ХОМ-25 – аплит.

Note. HOM-24, HOM-23, HOM-26 – leucogranites; HOM-25 – aplite.

 

Рисунок 2. Положение гранитоидов Хомутинского, Южно-Хомутинского массивов, Пещернинского штока на классификационной диаграмме K2O+Na2O-SiO2 (TAS) [16]. Условные обозначения: 1 – породы Хомутинского массива, 2 – породы Южно-Хомутинского, 3 – породы Пещернинского штока.

 

Рисунок 3. Положение гранитоидов Пещернинского штока (отмечены фигуративными точками) на классификационных диаграммах: а – диаграмма AFM [18] для разделения пород толеитовой и известково-щелочной серий; б – диаграмма А. Печерилла и С.Р. Тейлора [19] для разделения пород по содержанию калия.

 

Содержания элементов-примесей Пещернинского штока показаны в табл. 2, характер их распределения иллюстрируют рис. 4 и 5. Общее количество редкоземельных элементов варьирует в лейкогранитах от 64.19 до 72.66 г/т и понижается в аплите до 21.68 г/т. Графики распределения РЗЭ (рис. 4) во всех породах Пещернинского штока характеризуются преобладанием легких элементов спектра над тяжелыми (отношение Lan/Ybn имеет величину 13,63–17.42 в лейкогранитах и 2.15 – в гранитах) и наличием хорошо выраженной отрицательной европиевой аномалии (величина Eu/Eu* равна 0.57–0.61 в лейкогранитах и 0.22 – в аплите).

 

Таблица 2

Микроэлементный состав гранитоидов Хомутинского массива и Пещернинского штока, г/т

Table 2

Trace element composition of granitoids of the Khomutinsky massif and the Peshcherninsky stock, ppm

Образец

ХОМ-19

ХОМ-17-1

ХОМ-24

ХОМ-23

ХОМ-26

ХОМ-25

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

5

6

Li

0.8

2.0

5.0

4.0

4.0

0.9

Be

1.10

0.38

0.60

0.44

0.90

0.60

Sc

11.0

3.4

6.0

4.4

5.0

4.0

Ti

1200

600

1000

700

800

400

V

5.0

0.9

17.0

7.0

6.0

1.9

Cr

1.8

1.0

1.0

0.9

16.0

0.9

Mn

130

130

360

230

250

90

Co

0.60

0.3

1.70

0.80

0.90

0.31

Ni

1.7

1.4

1.7

1.4

12.0

1.5

Cu

7.0

6.0

2.9

2.6

35.0

3.0

Zn

22

19

13

9

18

9

Ga

18

11

13

12

12

11

Ge

1.5

1.4

1.8

1.8

2.0

2.4

As

0.78

0.06

0.32

0.28

0.36

0.17

Se

0.56

0.31

0.46

0.42

0.44

0.41

Rb

20

7

50

67

67

69

Sr

140

180

230

140

150

100

Y

14

7

15

10

11

13

Zr

180

56

92

97

110

110

Nb

19

5

5.9

7.0

8.0

7.0

Mo

0.70

0.16

0.17

0.31

0.25

1.80

Ag

0.25

0.05

0.06

0.07

0.09

0.07

Cd

0.13

0.06

0.07

0.07

0.08

0.09

Sn

0.9

0.7

0.70

0.70

0.70

0.34

Sb

0.05

0.02

0.03

0.03

0.04

0.02

1

2

3

4

5

6

7

Te

0.06

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

Cs

0.03

0.03

0.18

0.31

0.29

0.09

Ba

270

330

700

800

800

160

La

7

7

19

17

14

3

Ce

17

15

35

33

29

8

Pr

2.2

1.9

3.7

3.4

3.1

1.0

Nd

9.0

7.0

13.0

12.0

11.0

3.8

Sm

1.8

1.5

2.1

2.1

1.9

1.1

Eu

0.30

0.26

0.42

0.37

0.37

0.08

Gd

2.0

1.3

2.1

1.9

1.8

1.1

Tb

0.30

0.15

0.22

0.19

0.19

0.17

Dy

1.9

0.9

1.3

1.0

1.1

1.1

Ho

0.40

0.18

0.26

0.19

0.20

0.23

Er

1.3

0.6

0.8

0.6

0.6

0.8

Tm

0.20

0.09

0.13

0.09

0.10

0.13

Yb

1.4

0.7

1.0

0.7

0.7

1.0

Lu

0.22

0.12

0.16

0.12

0.13

0.17

Hf

2.3

1.2

1.6

1.7

1.9

2.4

Ta

0.70

0.16

0.25

0.25

0.33

0.26

W

0.10

0.10

0.05

0.21

0.17

0.06

Tl

0.17

0.06

0.14

0.18

0.20

0.18

Pb

9

10

8

11

11

12

Th

3.3

3.9

9.0

10.5

10.0

7.0

U

0.41

0.49

2.1

1.8

2.5

2.9

Eu/Eu*

0.48

0.57

0.61

0.57

0.61

0.22

Lan/Ybn

3.58

7.17

13.63

17.42

14.35

2.15

Σ REE

45.02

36.70

79.19

72.66

64.19

21.68

Примечание. ХОМ-19 – гранит Хомутинского массива, ХОМ-17-1 – лейкогранит Хомутинского массива; ХОМ-23, ХОМ-24, ХОМ-26 – лейкограниты Пещернинского штока; ХОМ-25 – аплит Пещернинского штока.

Note. HOM-19 - granite of the Khomutinsky massif; HOM-17-1 - leucogranite of the Khomutinsky massif; HOM-23, HOM-24, HOM-26 – leucogranites of the Peshcherninsky stock; HOM-25 – aplite of the Peshcherninsky stock.

 

Рисунок 4. Нормированное по хондриту [20] распределение редкоземельных элементов в гранитоидах Хомутинского массива и Пещернинского штока, сравнение с гранитами островных дуг (IAG) [28]. Условные обозначения: 1 – граниты Хомутинского массива; 2 – лейкограниты Пещернинского штока; 3 – аплит Пещернинского штока.

 

Рисунок 5. Нормированное по хондриту [21] распределение редких и рассеянных элементов в гранитоидах Хомутинского массива и Пещернинского штока, сравнение с гранитами островных дуг (IAG) [28]. Условные обозначения: см. рис. 4.

 

Мультикомпонентные спайдер-диаграммы гранитоидов Пещернинского штока (рис. 5) характеризуются отчетливыми минимумами высокозарядных элементов Nb, Ta и Ti при положительной аномалии K и Zr. График распределения элементов в аплите показывает заметно пониженное по сравнению с лейкогранитами содержание Ba, Sr и легких лантаноидов.

Материал и методы

Для проведения изотопно-геохронологических исследований из коренного выхода типичного для датируемой интрузии лейкогранита на правом берегу р. Пещерной, в непосредственной близости от ее устья, была отобрана проба ХОМ-24. Координаты точки отбора – 57°07,069′ с.ш., 61°36,286′ в.д. Выделение циркона проводилось с использованием обычного набора методов, включающего дробление пробы, промывку издробленного материала в воде до серого шлиха, магнитную сепарацию, разделение в тяжелых жидкостях и ручной отбор зерен циркона под бинокулярным микроскопом. При выборе точек для датирования использовались оптические и катодолюминесцентные изображения зерен. Анализ U-Pb изотопной системы цирконов выполнялся на вторично-ионном микрозонде SHRIMP-II (Центр изотопных исследований ВСЕГЕИ) по стандартной методике [22, 23].

Результаты и их обсуждение

Все наблюдавшиеся в изученной пробе лейкогранита зерна циркона представляют собой идиоморфные короткопризматические кристаллы, имеющие огранку в виде тетрагональной призмы {100} с развитыми гранями двух дипирамид по {111} и {331} (рис. 6). Как правило, они бледно-желтой окраски, в виде исключения встречаются также бесцветные зерна. Размер варьирует от 100 до 450 мкм по длинной оси и от 50 до 200 мкм в поперечнике. Коэффициент удлинения зерен практически постоянен – 2–2,5.

Катодолюминесцентные снимки демонстрируют отчетливо выраженное ритмично-зональное строение зерен. Некоторые из них имеют черную незональную кайму. Измерения изотопного состава преимущественно выполнены в центральных частях кристаллов, в некоторых зернах дополнительно проведены замеры и во внешних зонах.

 

Рисунок 6. Катодолюминесцентное изображение зерен циркона из лейкогранита пробы ХОМ-24. Кружками показано местоположение точек замеров, цифры соответствуют номерам анализов в табл. 3.

 

Результаты изучения U-Pb изотопной системы цирконов приведены в табл. 3. На изотопной диаграмме 206Pb/238U – 207Pb/235U (рис. 7), построенной по этим данным, семь из 10 проанализированных точек образуют компактную группу, среднее значение конкордантного возраста по которой составляет 396±3 млн лет при СКВО=0.49 и вероятности конкордантности 0.48. Очевидно, что этот возраст может рассматриваться как время образования породы. Для двух точек (1.1 и 3.1) получены более молодые, по сравнению с преобладающей частью циркона, возрасты (приблизительно на 20 млн лет). Скорее всего, они объясняются нарушением U-Pb изотопной системы циркона. Наиболее молодое значение возраста – около 174 млн лет (точка измерения – 4.2) – получено по циркону поздней генерации, который нарастает на зерно циркона главной возрастной группы (рис. 6). От циркона, преобладающего в изученной пробе, этот циркон отличается отсутствием зональности, а также значительно повышенным содержанием Pb, U и Th (табл. 3).

 

Рисунок 7. Изотопная U–Pb диаграмма с конкордией, построенная по результатам микрозондового изучения цирконов из лейкогранита Пещернинского штока (проба ХОМ-24). На конкордии отображены эллипсы с номерами замеренных точек в соответствии с табл. 3.

 

Таблица 3

Данные изотопного U-Pb анализа цирконов Пещернинского штока

Table 3

Data of the U-Pb isotopic analysis of zircons from the Peshcherninsky stock

Номера точек измерений

206Pbc, %

U,

ppm

Th,

ppm

232Th/

238U

206Pb*, ppm

206Pb/238U

Age, (1)

Total

238U/206Pb

±٪

Total

207Pb/206Pb

±٪

(1)238U/

206Pb*

±٪

(1)207Pb*

/206Pb*

±٪

Xom 24-4.2

12.62

3575

2032

0.59

95.9

173.6 ± 2.0

32.01

1.0

0.1469

1.6

36.64

1.1

0.0458

10.0

Xom 24-1.1

0.41

974

646

0.68

50.1

373.2 ± 4,0

16.71

1.1

0.0579

1.3

16.78

1.1

0.0546

2.1

Xom 24-3.1

0.24

738

343

0.48

38.3

377.4 ± 4.1

16.55

1.1

0.0564

1.5

16.59

1.1

0.0545

2.1

Xom 24-7.2

0.00

1383

421

0.31

73.5

386.8 ± 4.0

16.17

1.1

0.0544

1.1

16.17

1.1

0.0544

1.1

Xom 24-3.2

0.00

1031

470

0.47

55.3

390.6 ± 4.0

16.01

1.1

0.0542

1.2

16.01

1.1

0.0542

1.2

Xom 24-2.1

0.00

379

111

0.30

20.4

392.5 ± 4.4

15.93

1.2

0.0546

2.1

15.93

1.2

0.0546

2.1

Xom 24-6.1

0.00

450

153

0.35

24.4

394.5 ± 4.4

15.85

1.1

0.0545

2.0

15.85

1.1

0.0545

2.0

Xom 24-5.1

0.00

341

83

0.25

18.7

399.1 ± 4.7

15.66

1.2

0.0546

2.2

15.66

1.2

0.0546

2.2

Xom 24-4.1

0.00

179

51

0.29

10.0

405.9 ± 5.1

15.39

1.3

0.0540

3.1

15.39

1.3

0.0540

3.1

Xom 24-7.1

0.00

285

81

0.29

16.0

408.8 ± 5.0

15.28

1.3

0.0545

2.4

15.28

1.3

0.0545

2.4

Примечания. # – U-Pb SRIMP-II данные, исключенные из соответствующих возрастных расчетов; погрешности ±1σ; Pbc и Pb* – обычный и радиогенный свинец соответственно; (1) – обычный Pb, скорректированный с использованием измеренного 204Pb; D – дискордантность; Rho – коэффициент корреляции. В качестве эталона использовались стандарты Temora и 91 500 [24–26], для которых по усредненным отношениям 206Pb/238U были получены 416.26±8.06 млн лет, СКВО=1.4, n=47, 1059±21 млн лет, СКВО=1.8, n=53 соответственно.

Note. # – U-Pb SRIMP-II data excluded from the corresponding age calculations; errors ±1σ; Pbc and Pb* denote common and radiogenic lead, respectively; (1) conventional Pb corrected using measured 204Pb; D – discordance; Rho – correlation coefficient. The Temora and 91500 standards were used as a reference [24, 25, 26]. According to the average 206Pb/238U ratios, we obtained 416.26±8.06 Ma, MSWD=1.4, n=47 and 1059±21 Ma, MSWD=1.8, n=53 for the Temora and 91500 standards, respectively.

 

Многочисленные мелкие гранитоидные и габбро-гранитоидные интрузии западной части Рефтинского массива, к числу которых относится датированный гранитный шток, имеют одинаковое геолого-структурное положение [27]. Они прорывают зеленокаменно измененные и в разной степени деформированные плагиоклазовые гранитоиды силурийского возраста, образуя цепочку, вытянутую в субмеридиональном направлении в западной части Рефтинского массива (см. рис. 1). Гранитоиды всех этих тел обладают общими особенностями состава: представляют собой породы с нормальным или слабо повышенным содержанием щелочей при незначительном преобладании натрия над калием и обратным их соотношением в наиболее кислых петрографических разновидностях. Это демонстрирует рис. 2, на котором наряду с фигуративными точками пород Пещернинского штока показано положение точек гранитоидов Хомутинского и Южно-Хомутинского массивов, расположенных в южной части этой полосы. Однотипным является также поведение редких и рассеянных элементов в гранитоидах рассматриваемых интрузий. На рис. 4 показан характер распределения редкоземельных элементов в лейкогранитах Пещернинского штока и Хомутинского габбро-гранитного массива. Лейкограниты этих интрузивных тел обладают общими особенностями состава РЗЭ: легкие элементы спектра преобладают над тяжелыми, наблюдается отчетливо выраженная отрицательная Eu аномалия. Спайдер-диаграммы распределения редких и рассеянных элементов данных пород характеризуются наличием максимумов по K и Zr и минимумов по Nb, Ta и Ti (см. рис. 5). По характеру распределения и содержанию большинства элементов изученные гранитоиды близки к островодужным гранитам (IAG), описанным С.Н. Рудневым с соавторами [28]. Это позволяет считать, что формирование рассматриваемых интрузивных тел является результатом единого эпизода магматизма, и полученный для лейкогранитов Пещернинского штока возраст 396 ± 3 млн лет, соответствующий второй половине эмсского века, отражает время формирования всех этих образований.

Интрузивные породы, близкие по составу и времени формирования рассматриваемым в настоящей публикации, достаточно широко распространены в пределах территории Восточной зоны Среднего Урала. Для кварцевых диоритов Алтынайского массива U-Pb-SIMS методом получены две близкие по величине датировки – 405.9 ± 3.8 млн лет и 405.7 ± 2.5 млн лет, а для гранитов Артемовского массива – возраст 404.2 ± 2.4 млн лет [29]. Возраст гранитов Брусянского массива, по результатам U-Pb LA-ICP-MS датирования, составляет 386.9 ± 3.3 млн лет [3]. Перечисленные данные указывают на наличие в восточной части Среднего Урала достаточно продолжительного эпизода интрузивного магматизма, охватывавшего промежуток времени от 406 до 387 млн лет назад, т. е. с конца эмсского века до начала живетского. Фиксируемый эпизод интрузивного магматизма соответствует времени существования на Среднем Урале девонской островной дуги. Возрастные рамки этого этапа развития – со второй половины эмса до начала франского века включительно – были надежно установлены на основе биостратиграфического датирования островодужных вулканогенно-осадочных толщ [30]. Это согласуется с полученными ранее данными о том, что по геохимическим особенностям породы рассматриваемых в настоящей работе интрузивных тел близки аналогичным петрографическим разновидностям (см. рис. 2, 4, 5), формировавшимся в островодужной обстановке [27].

×

About the authors

Dmitry D. Korovin

Institute of Geology and Geochemistry named after academician A.N. Zavaritsky of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: korovin@igg.urun.ru

Post-Graduate Student

Russian Federation, Еkaterinburg

Vladimir N. Smirnov

Institute of Geology and Geochemistry named after academician A.N. Zavaritsky of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: smirnov@igg.urun.ru
Scopus Author ID: 7403516946

Leading Researcher, Candidate of Sciences (Geology and Mineralogy)

Russian Federation, Еkaterinburg

References

  1. Smirnov, V.N. Rezultaty izotopnogo datirovaniya porod Reftinskogo gabbro-diorit-tonalitovogo kompleksa, Vostochnaya zona Srednego Urala [Results of isotopic dating of rocks of the Reftinsky gabbro-diorite-tonalite complex, the Eastern zone of the Middle Urals] / V.N. Smirnov, E.V. Nastavko, K.S. Ivanov, T.B. Bayanova, N.V. Rodionov [et al.] // Litosfera [Lithosphere]. – 2014. – № 5. – P. 3–18.
  2. Fershtater, G.B. Etapy paleozojskogo intruzivnogo magmatizma Uralskogo orogena i ih geodinamicheskaya interpretaciya [Stages of Paleozoic intrusive mag¬matism of the Ural orogen and their geodynamic interpretation] / G.B. Fershtater, A.A. Krasnobaev, F. Bea, P. Montero, N.S. Borodina [et al.] // Geodynamics, magmatism, metamorphism and ore formation: Collection of scientific papers. – Ekaterinburg: IGG UB RAS. – 2007. – P. 89–120.
  3. Kazakov, I.I. State geological map of the Russian Federation, scale 1:200000 (second edition). Middle Ural series. Sheet O-41-XXVI (Asbestos). Explanatory note / I.I. Kazakov, E.V. Storozhenko, I.N. Kharitonov, V.V. Stefanovsky, Yu.N. Koshevoy [et al.] // Sankt-Petersburg: Cartographic factory VSEGEI. – 2017. – 284 p.
  4. Smirnov, V.N. Skhema tektono-magmaticheskogo rajonirovaniya territorii vostochnogo sklona Srednego Urala [Tectonic-magmatic zonation scheme of the eastern slope of the Middle Urals / V.N. Smirnov, G.B. Fershtater, K.S. Ivanov // Litosfera [Lithosphere]. – 2003. – № 2. – P. 40–56.
  5. Smirnov, V.N. Strukturnye svyazi Urala i Zapadnoj Sibiri: edinyj etap formirovaniya na granice permi i triasa [Structural links between the Urals and Western Siberia: a common formation stage at the border between the Permian and Triassic] / V.N. Smirnov, K.S. Ivanov // Proceedings of the Academy of Sciences. – 2019. – Vol. 488. – № 3. – P. 65–68.
  6. Smirnov, V.N. 40Ar/39Ar-vozrast deformacij porod v Bazhenovskoj shovnoj zone (vostochnaya okraina Srednego Urala) [40Ar/39Ar-age of rock deformations in the Bazhenov suture zone (the eastern margin of the Middle Urals)] / V.N. Smirnov, K.S. Ivanov, A.V. Travin // Litosfera [Lithosphere]. – 2019. – Vol. 19. – № 2. – P. 242–249.
  7. Zoloev, K.K. Bazhenovskoe mestorozhdenie hrizotil-asbesta [The Bazhenov deposit of chrysotile-asbestos] / K.K. Zoloev, B.A. Popov. – Moscow: Nedra. – 1985. – 271 p.
  8. Erokhin, Yu.V. Rannesilunijskij vozrast daek plagiogranita iz Bazhenovskogo ofiolitovogo kompleksa, Srednij Ural (po dannym Th-U-Pb-datirovaniya monacita) [The early Silunian age of plagiogranite dikes from the Bazhenov ophiolite complex, the Middle Urals (according to the Th-U-Pb dating of monazite)] / Yu.V. Erokhin, V.V. Hiller, K.S. Ivanov // Bulletin of the Voronezh State University. – 2021. – № 3. – P. 17–21.
  9. State geological map of the Russian Federation. Scale 1:1000000 (new series). Sheet O-40, (41) – Ekaterinburg. Explanatory note. – Sankt-Petersburg: Roskomnedra, VSEGEI, Uralgeolcom, UGSE. – 1997. – 252 p.
  10. Smirnov, V.N. Averinskij diorit-trondyemitovyj kompleks vostoka Urala: novye geologo-geohronologicheskie dannye (TIMS i SHRIMP-II) [The Averinsky diorite-trondhjemite complex of the Eastern Urals: new geological and geochronological data (TIMS and SHRIMP-II)] / V.N. Smirnov, K.S. Ivanov, E.V. Lobova, T.B. Bayanova, A.N. Larionov // Proceedings of the Academy of Sciences. – 2012. – Vol. 442. – № 5. – P. 668–672.
  11. Lobova, E.V. Averinskij diorit-trondyemitovyj kompleks Vostochnoj zony Srednego Urala [The Averinsky diorite-trondhjemite complex of the Eastern zone of the Middle Urals] / E.V. Lobova, V.N. Smirnov, T.B. Bayanova // Litosfera [Lithosphere]. – 2012. – № 3. – P. 49–64.
  12. Smirnov, V.N. Gabbro-granitoidnye serii Vostochnoj zony Urala [Gabbro-granitoid series of the Eastern zone of the Urals] / V.N. Smirnov // Proceedings of the Academy of Sciences of the USSR. – 1981. – Vol. 259. – № 6. – P. 1453–1457.
  13. Fershtater, G.B. Evgeosinklinalnye gabbro-granitoidnye serii [Eugeosynclinal gabbro-granitoid series] / G.B. Fershtater, L.V. Malakhova, N.S. Borodina, M.S. Rapaport, V.N. Smirnov. – Moscow: Nauka. – 1984. – 264 p.
  14. Lobova, E.V. Silurijskij intruzivnyj magmatizm Vostochnoj zony Srednego Urala [Silurian intrusive magmatism in the Eastern zone of the Middle Urals]: extended abstract of Candidate’s thesis (Geology and Mineralogy) / Lobova Ekaterina V.; Mineral and Raw Materials University “Gorny”. – Sankt-Petersburg. – 2013. – 20 p.
  15. Smirnov, V.N. Izotopnyj sostav Sr, Nd i Hf v porodah reftinskogo gabbro-diorit-tonalitovogo kompleksa (vostochnyj sklon Srednego Urala): petrologicheskie i geologicheskie sledstviya [Isotopic composition of Sr, Nd, and Hf in the rocks of the Reftinsky gabbro-diorite-tonalite complex (eastern slope of the Middle Urals): petrological and geological consequences] / V.N. Smirnov, K.S. Ivanov, Yu.L. Ronkin, P.A. Serov, A. Gerdes // Geokhimiya [Geochemistry]. – 2018. – № 6. – P. 499–513.
  16. Sharpenok, L.N. TAS-diagramma summa shchelochej – kremnezem dlya himicheskoj klassifikacii i diagnostiki plutonicheskih porod [Alkali sum – silica TAS-diagram for chemical classification and diagnostics of plutonic rocks] / L.N. Sharpenok, A.E. Kostin, E.A. Kukharenko // Regionalnaya geologiya i metallogeniya [Regional Geology and Metallogeny]. – 2013. – № 56. – P. 40–50.
  17. Petrographic code of Russia. Magmatic, metamorphic, metasomatic, impact formations. – 2nd edition, revised and enlarged. – Sankt-Petersburg: VSEGEI Publishing House. – 2008. – 200 p.
  18. Irvine, T.N. A guide to the chemical classification of the common volcanic rocks / T.N. Irvine, W.R.A. Baragar // Canadian Journal of Earth Sciences. – 1971. – Vol. 8. – № 5. – P. 523–548.
  19. Peccerillo, A. Geochemistry of Eocene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu Area, Northern Turkey / A. Peccerillo, S.R. Taylor // Contributions to Mineralogy and Petrology. – 1976. – Vol. 58. – P. 63–81.
  20. Sun, S.S. Chemical and isotopic systematics of ocean basalts: Implications for mantle composition and processes. In: Magmatism in Ocean Basins. Edited by A. D. Saunders and M. J. Norry / S.S. Sun, W.F. McDonough // Geol. Soc. Spec. Publ. – 42. – 1989. – P. 313–345.
  21. Sun, S.S. Lead isotopic study of young volcanic rocks from mid-ocean ridges, ocean islands and island arcs, Philos. / S.S. Sun // Trans. R. Soc. London. – 1980. – Ser. A, 297. – P. 409–445.
  22. Williams, I.S. U-Th-Pb geochronology by ion microprobe / I.S. Williams // Reviews in Economic Geology. – 1998. – № 7. – P. 1–35.
  23. Larionov, A.N. The Vendian alkaline igneous suite of northern Timan: ion microprobe U-Pb zircon ages of gabbros and syenite / A.N. Larionov, V.A. Andreichev, D.G. Gee // The Neoproterozoic Timanide Orogen of Eastern Baltica. Geological Society, London, Memoirs. – 2004. – Vol. 30. – P. 69–74.
  24. Black, L.P. TEMORA 1: a new zircon standard for Phanerozoic U–Pb geochronology / L.P. Black, S.L. Kamo, C.M. Allen, J.N. Aleinikoff, D.W. Davis [et al.] // Chemical Geology. – 2003. – 200. – P. 155–170.
  25. Wiedenbeck, M. Further characterisation of the 91500 zircon crystal / M. Wiedenbeck, J.M. Hanchar, H. William, W.H. Peck, P. Sylvester [et al.] // Geostand. Geoanal. Res. – 2004. – Vol. 28. – P. 9–39.
  26. Wiedenbeck, M. Three natural zircon standards for U-Th-Pb, Lu-Hf, trace element and REE analyses / M. Wiedenbeck, P. Allé, F. Corfu, W.L. Griffin, M. Meier [et al.] // Geostandards Newsletter. – Vol. 19. – № 1. – 1995. – P. 1–23.
  27. Korovin, D.D. Geochemical features of the Devonian plutonic rocks of the Reftinsky massif (Middle Urals) / D.D. Korovin // News of the Ural State Mining University. – 2022. – Issue 1(65). – P. 13–21.
  28. Rudnev, S.N. Rannie etapy ostrovoduzhnogo plagiogranitoidnogo magmatizma Gornoj Shorii i Zapadnogo Sayana [Early stages of island-arc plagiogranitoid magma¬tism in Gornaya Shoria and Western Sayan] / S.N. Rudnev, G.A. Babin, V.P. Kovach, V.Yu. Kiseleva, P.A. Serov // Geology and Geophysics. – 2013. – Vol. 54. – № 1. – P. 27–44.
  29. Grabezhev, A.I. Artemovsko-Altynajskij rudno-magmaticheskij areal medno-porfirovogo tipa (Srednij Ural): U-Pb SHRIMP-II vozrast, petrohimiya granitoidov i geneticheskaya specifika [The Artyomov-Altynai ore-magmatic area of copper-porphyry type (the Middle Urals): U-Pb SHRIMP-II age, petrochemistry of granitoids and genetic specificity] / A.I Grabezhev, V.N. Smirnov // Litosfera [Lithosphere]. – 2012. – № 6. – P. 78–89.
  30. Smirnov, V.N. Osnovnye etapy magmatizma vostochnogo sklona Srednego Urala [Main magmatism stages of the eastern slope of the Middle Urals] // Litosfera [Lithosphere. – 2012. – № 5. – P. 4–15.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. Geological map of the Reftinsky massif (compiled according to [3] with the authors’ corrections). Legend: 1 – sedimentary rocks of the Paleogene age (₽1-3,); 2 – the Cretaceous age (K1-2); 3 – the Early Carboniferous age (С1); 4 – the Devonian volcanogenic and volcanogenic-sedimentary strata (D1-3); 5 – volcanogenic strata of the Ordovician age (βλO3); 6 – rhyolites of the Permian Urukul-Pokrovsky hypabyssal rhyolite-trachyrhyolite complex (P1); 7 – granitoids of the Kamensky granite-granodiorite complex (γС2-3); 8–10 – plutonic rocks of the Nekrasov complex: 8 – granitoids (γС1), 9 – diorites (δС1), 10 – gabbro (νС1); 11–13 – the Devonian intrusions: 11 – granitoids (γD2), 12 – diorites (δD1), 13 – gabbro (νD1); 14–16 – the Reftinsky complex: 14 – plagiogranites (ργS2), 15 – quartz diorites and tonalites (qδS1), 16 – gabbro (νS1); 17 – rocks of ophiolite association, the Alapaevka dunite-harzburgite-gabbro complex (V).

Download (3MB)
3. Figure 2. The position of granitoids of the Khomutinsky massif, the Yuzhno-Khomutinsky massif, and the Peshcherninsky stock on the alkali sum – silica TAS classification diagram [16]. Symbols: 1 - rocks of the Khomutinsky massif, 2 - rocks of the Yuzhno-Khomutinsky massif, 3 - rocks of the Peshcherninsky stock.

Download (645KB)
4. Figure 3. The position of granitoids of the Peshcherninsky stock (marked with figurative dots) on the classification diagrams: a – AFM diagram [18] for division of rocks to tholeiitic and calc-alkaline series; б – diagram of A. Peccerillo and S.R. Taylor [19] for division of rocks by potassium content.

Download (280KB)
5. Figure 4. Chondrite normalized [20] distribution of rare earth elements in granitoids of the Khomutinsky massif and the Peshcherninsky stock, comparison with island arc granites (IAGs) [28]. Symbols: 1 – granites of the Khomutinsky massif; 2 – leucogranites of the Peshcherninsky stock; 3 – aplite of the Peshcherninsky stock.

Download (260KB)
6. Figure 5. Chondrite normalized [21] distribution of rare and trace elements in granitoids of the Khomutinsky massif and the Peshcherninsky stock, comparison with island arc granites (IAGs) [28]. The symbols are the same as in Fig. 4.

Download (387KB)
7. Figure 6. The cathodoluminescence images of zircon grains from HOM-24 leucogranite sample. Circles designate the measurement points. Figures correspond to the numbers of analyses in Table 3.

Download (266KB)
8. Figure 7. The U–Pb isotope diagram with a concordia based on the study results of microprobe zircons from leucogranite of the Peshcherninsky stock (HOM-24 sample). The concordia has ellipses with numbers of the measurement points according to Table 3.

Download (1MB)

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».