Изотопно-геохронологические данные по ультрамафитовым и базитовым комплексам Тувы и полихронность циркона: краткий обзор

В статье обобщены опубликованные изотопно-геохронологические данные по ультрамафитовым и базитовым комплексам Тувы, в том числе по ультрамафитам, габброидам, хромититам, базальтовым вулканитам и субвулканитам, а также по генетически связанным с ними породам. В основу обзора легли опубликованные U–Pb данные по циркону (полученные методами LA-ICP-MS, SIMS/SHRIMP, ID-TIMS), а также ⁴⁰Ar/³⁹Ar и K–Ar определения. Их интерпретация дополнена анализом морфологических, микротекстурных, геохимических и изотопных критериев, позволяющих диагностировать генетические типы циркона. Установлено, что совокупность возрастных данных по Туве охватывает интервал от докембрия до палеоген-четвертичного времени и формирует три основных возрастных блока: венд-ордовикский, девон-пермский и палеоген-четвертичный. При этом наиболее представительным является первый из них. Показано, что полихронность циркона в мафит-ультрамафитовых породах Тувы представляет собой устойчивую региональную особенность и в большинстве случаев проявляется на уровне популяций зерен, а не отдельных кристаллов. Обосновано, что U–Pb возраст циркона в основных и ультраосновных породах с низким содержанием этого минерала не может автоматически отождествляться с возрастом кристаллизации породы-хозяина. Надежная интерпретация возможна лишь при четком разграничении магматического, унаследованного, ксеногенного и наложенного циркона, применении комплексного петрогеохронологического подхода и сопоставлении с независимыми геохронометрами.

1. Аранович Л. Я., Бортников Н. С., Борисов А. А. Океанический циркон как петрогенетический индикатор // Геология и геофизика. 2020. Т. 61, № 5–6. С. 685–700. https://doi.org/10.15372/GiG2019187

2. Берзин Н. А., Кунгурцев Л. В. Геодинамическая интерпретация геологических комплексов Алтае-Саянской области // Геология и геофизика. 1996. Т. 37, № 1. С. 63–81.

3. Гусев Н. И., Сергеева Л. Ю., Строев Т. С., Савельев С. О., Шарипов А. Г., Ларионов А. Н., Скублов С. Г. U–Pb возраст, геохимия и Lu-Hf систематика циркона из интрузивных траппов западной части Тунгусской синеклизы Сибирской платформы // Региональная геология и металлогения. 2019. № 79. С. 49–67.

4. Зингер Т. Ф., Бортников Н. С., Шарков Е. В., Борисовский С. Е., Антонов А. В. Влияние пластических деформаций в цирконе на его химический состав (на примере габброидов из зоны спрединга Срединно-Атлантического хребта, впадина Маркова, 6° с. ш.) // Доклады Академии наук. 2010. Т. 433, № 6. С. 785–791.

5. Комия Ц. Континентальный рециклинг или истинный континентальный рост // Геология и геофизика. 2011. Т. 52, № 12. С. 1927–1944.

6. Костицын Ю. А., Белоусова Е. А., Силантьев С. А., Бортников Н. С., Аносова М. О. Современные проблемы геохимических и U–Pb геохронологических исследований циркона в океанических породах // Геохимия. 2015. № 9. С. 771–800. https://doi.org/10.7868/S0016752515090022

7. Леснов Ф. П., Кужугет К. С., Монгуш А. А., Ойдуп Ч. К. Геология, петрология и рудоносность мафит-ультрамафитовых массивов Республики Тыва. Новосибирск : ГЕО, 2019. 350 с.

8. Леснов Ф. П., Ойдуп Ч. К., Монгуш А. А., Сергеев С. А. Первые данные об U–Pb возрасте цирконов из гарцбургитов и хромититов Агардагского массива (Южная Тува) // Геосферные исследования. 2020. № 3. С. 60–68. https://doi.org/10.17223/25421379/16/5

9. Леснов Ф. П., Хлестов В. В., Гальверсен В. Г., Сергеев С. А. Полигенное формирование офиолитовых мафит-ультрамафитовых комплексов: изотопно-геохронологические и геохимические свидетельства по цирконам из пород Березовского массива (о. Сахалин) // Геология и геофизика. 2015. Т. 56, № 7. С. 1322–1346. https://doi.org/10.15372/GiG20150705

10. Монгуш А. А., Кадыр-оол Ч. О., Леснов Ф. П., Ойдуп Ч. К. Реакционно-фильтрационная модель формирования ультрамафит-мафитового Мажалыкского массива (Тува) в обстановке коллизии // Добрецовские чтения: наука из первых рук : материалы междунар. науч. конф. Улан-Удэ : Бурят. гос. ун-т имени Доржи Банзарова, 2026. С. 171–173.

11. Ронкин Ю. Л., Маслов А. В., Синдерн С. U–Pb (ID-TIMS) геохронологический метод и SIMS приемы датирования циркона “in situ”: возможности и ограничения // Литосфера. 2020. Т. 20, № 3. С. 411–431. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2020-20-3-411-431

12. Сколотнев С. Г., Бельтенев В. Е., Лепехина Е. Н., Ипатьева И. С. Молодые и древние цирконы из пород океанической литосферы Центральной Атлантики: геотектонические следствия // Геотектоника. 2010. № 6. С. 24–59.

13. Степанова А. В., Самсонов А. В., Ларионов А. Н. Заключительный эпизод магматизма среднего палеопротерозоя в Онежской структуре: данные по долеритам Заонежья // Труды Карельского научного центра Российской академии наук. 2014. № 1. С. 3–16.

14. Ферштатер Г. Б., Краснобаев А. А., Беа Ф., Монтеро П., Левин В. Я., Холоднов В. В. Изотопно-геохимические особенности и возраст цирконов из дунитов уральских массивов платиноносного типа, петрогенетические следствия // Петрология. 2009. Т. 17, № 5. С. 539–558.

15. Хлестов В. В., Леснов Ф. П. Геохронологические этапы деформаций ультрамафитов Шаманского массива (Восточное Забайкалье) // Геосферные исследования. 2023. № 2. С. 25–32.

16. Aitchison J. C., Cluzel D., Ireland T. R., Zhou R., Lian D., Patias D., Yan Zh., Yang J. Solid-phase transfer into the forearc mantle wedge: Rutile and zircon xenocrysts fingerprint subducting sources // Earth and Planetary Science Letters. 2022. Vol. 577. P. 117251. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.117251

17. Bea F., Bortnikov N., Cambeses A., Chakraborty S., Molina J. F., Montero P., Morales I., Silantiev S., Zinger T. Zircon crystallization in low-Zr mafic magmas: Possible or impossible? // Chemical Geology. 2022. Vol. 602. P. 120898. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2022.120898

18. Bea F., Bortnikov N., Montero P., Zinger T., Sharkov E., Silantyev S., Skolotnev S., Trukhalev A., Molina-Palma J. F. Zircon xenocryst evidence for crustal recycling at the Mid-Atlantic Ridge // Lithos. 2020. Vols. 354–355. P. 105361. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2019.105361

19. Bea F., Fershtater G. B., Montero P., Whitehouse M., Levin V. Ya., Scarrow J. H., Austrheim H., Pushkariev E. V. Recycling of continental crust into the mantle as revealed by Kytlym dunite zircons, Ural Mts, Russia // Terra Nova. 2001. Vol. 13, no. 6. P. 407–412. https://doi.org/10.1046/j.1365-3121.2001.00364.x

20. Belousova E. A., González Jiménez J. M., Graham I., Griffin W. L., O’Reilly S. Y., Pearson N., Martin L., Craven S., Talavera C. The enigma of crustal zircons in upper-mantle rocks: Clues from the Tumut ophiolite, southeast Australia // Geology. 2015. Vol. 43, no. 2. P. 119–122. https://doi.org/10.1130/G36231.1

21. Bjerga A., Stubseid H. H., Pedersen L.-E. R., Pedersen R. B. Radiation damage allows identification of truly inherited zircon // Communications Earth & Environment. 2022. Vol. 3. P. 37. https://doi.org/10.1038/s43247-022-00372-2

22. Borisov A., Aranovich L. Zircon solubility in silicate melts: New experiments and probability of zircon crystallization in deeply evolved basic melts // Chemical Geology. 2019. Vol. 510. P. 103–112. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2019.02.019

23. Cambeses A., Chakraborty S., Jöns N., Montero P., Bea F. How does inherited zircon survive in partially molten mantle: Insights on modes of magma transport in the mantle from nano scale melt-crystal interaction experiments // Earth and Planetary Science Letters. 2023. Vol. 601. P. 117911. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2022.117911

24. Corfu F., Hanchar J. M., Hoskin P. W. O., Kinny P. Atlas of zircon textures // Reviews in Mineralogy and Geochemistry : Vol. 53, no. 1. Zircon / eds. J. M. Hanchar, P. W. O. Hoskin. Boston : De Gruyter, Inc., 2003. P. 469–500. https://doi.org/10.2113/0530469

25. Davies J. H. F. L., Marzoli A., Bertrand H., Youbi N., Ernesto M., Greber N. D., Ackerson M., Simpson G., Bouvier A.-S., Baumgartner L., Pettke T., Farina F., Ahrenstedt H. V., Schaltegger U. Zircon petrochronology in large igneous provinces reveals upper crustal contamination processes: New U–Pb ages, Hf and O isotopes, and trace elements from the Central Atlantic magmatic province (CAMP) // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2021. Vol. 176. P. 9. https://doi.org/10.1007/s00410-020-01765-2

26. Geisler T., Schaltegger U., Tomaschek F. Re-equilibration of zircon in aqueous fluids and melts // Elements. 2007. Vol. 3, no. 1. P. 43–50. https://doi.org/10.2113/gselements.3.1.43

27. Grimes C. B., John B. E., Cheadle M. J., Mazdab F. K., Wooden J. L., Swapp S., Schwartz J. J. On the occurrence, trace element geochemistry, and crystallization history of zircon from in situ ocean lithosphere // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2009. Vol. 158. P. 757–783. https://doi.org/10.1007/s00410-009-0409-2

28. Hay D. C., Dempster T. J. Zircon behavior during low-temperature metamorphism // Journal of Petrology. 2009. Vol. 50, no. 4. P. 571–589. https://doi.org/10.1093/petrology/egp011

29. Hoskin P. W. O., Schaltegger U. The composition of zircon and igneous and metamorphic petrogenesis // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. : Vol. 53, no. 1. Zircon / eds. J. M. Hanchar, P. W. O. Hoskin. Boston : De Gruyter, Inc., 2003. P. 27–62. https://doi.org/10.2113/0530027

30. Katayama I., Muko A., Iizuka T., Maruyama S., Terada K., Tsutsumi Y., Sano Y., Zhang R. Y., Liou J. G. Dating of zircon from Ti-clinohumite-bearing garnet peridotite: Implication for timing of mantle metasomatism // Geology. 2003. Vol. 31, no. 8. P. 713–716. https://doi.org/10.1130/G19525.1

31. Kovaleva E., Klötzli U., Habler G., Huet B., Guan Y., Rhede D. The effect of crystal-plastic deformation on isotope and trace element distribution in zircon: Combined BSE, CL, EBSD, FEG-EMPA and NanoSIMS study // Chemical Geology. 2017. Vol. 450. P. 183–198. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2016.12.030

32. Piazolo S., La Fontaine A., Trimby P., Harley S., Yang L., Armstrong R., Cairney J. M. Deformation-induced trace element redistribution in zircon revealed using atom probe tomo graphy // Nature Communications. 2016. Vol. 7. P. 10490. https://doi.org/10.1038/ncomms10490

33. Rehman H. U. Zircon internal deformation and its effect on U–Pb geochronology: A case study from the Himalayan high-pressure eclogites // Minerals. 2024. Vol. 14, no. 8. P. 742. https://doi.org/10.3390/min14080742

34. Rehman H. U., Kagoshima T., Takahata N., Sa no Yu., Barou F., Mainprice D., Yamamoto H. Electron back scatter diffraction analysis combined with NanoSIMS U–Pb isotope data reveal intra-grain plastic deformation in zircon and its effects on U–Pb age: Examples from Himalayan eclogites, Pakistan // European Journal of Mineralogy. 2023. Vol. 35, no. 6. P. 1079–1090. https://doi.org/10.5194/ejm-35-1079-2023

35. Reviews in Mineralogy and Geochemistry : Vol. 53, no. 1. Zircon / eds. J. M. Hanchar, P. W. O. Hoskin. Boston : De Gruyter, Inc., 2003. 500 p.

36. Robinson P. T., Trumbull R. B., Schmitt A., Yang J.-S., Li J.-W., Zhou M.-F., Erzinger J., Dare S., Xiong F. The origin and significance of crustal minerals in ophiolitic chromitites and peridotites // Gondwana Research. 2015. Vol. 27, no. 2. P. 486–506. https://doi.org/10.1016/j.gr.2014.06.003

37. Rojas-Agramonte Y., Williams I. S., Arculus R., Kröner A., García-Casco A., Lázaro C., Buhre S., Wong J., Geng H., Echeverría C. M., Jeffries T., Xie H., Mertz-Kraus R. Ancient xenocrystic zircon in young volcanic rocks of the southern Lesser Antilles island arc // Lithos. 2017. Vols. 290–291. P. 228–252. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2017.08.002

38. Shao T., Xia Y., Ding X., Cai Y., Song M. Zircon saturation in terrestrial basaltic melts and its geological implications // Solid Earth Sciences. 2019. Vol. 4, no. 1. P. 27–42. https://doi.org/10.1016/j.sesci.2018.08.001

39. Siebel W., Schmitt A. K., Danišík M., Chen F., Meier S., Weiß S., Eroğlu S. Prolonged mantle residence of zircon xenocrysts from the western Eger rift // Nature Geoscience. 2009. Vol. 2. P. 886–890. https://doi.org/10.1038/ngeo695

40. Watson E. B., Harrison T. M. Zircon saturation revisited: Temperature and composition effects in a variety of crustal magma types // Earth and Planetary Science Letters. 1983. Vol. 64, no. 2. P. 295–304. https://doi.org/10.1016/0012-821X(83)90211-X