Кластогенные цирконы и монациты метаморфических пород Украины как критерий их возраста и генезиса

Устойчивость циркона при высоких температурах доказана экспериментально. Температура плавления чистого циркона равна 2400°С. В гранитном расплаве при температуре 1600° С кристаллы циркона сохраняют идиоморфные очертания. Данные о химической стойкости циркона противоречивы. Есть указания на растворимость его как в щелочной, так и кислой средах.

О поведении циркона при метаморфизме существуют различные точки зрения. Большинство исследователей указывает на регенерацию циркона при высоких ступенях регионального или контактного метаморфизма. Некоторые исследователи считают, что регенерация цирконовых зерен начинается на низких ступенях метаморфизма. Существует также мнение, что циркон остается без изменений вплоть до амфиболитовой фации, а при мигматизации растворяется.

Нами изучены акцессорные минералы (цирконы и монациты) метаморфических пород нескольких крупных районов развития докембрия Украины.

Обломочные породы нижней свиты криворожской серии (мощность 400 м) представлены преимущественно полевошпат-кварцевыми песчаниками, среди акцессорных кластогенных минералов которых преобладают циркон, монацит, гранат и ильменит. Для выделения акцессорных минералов были отобраны пробы пород нижней свиты криворожской серии и плагиогранитов днепровского комплекса. Полное описание цирконов нами дано ранее. Здесь же мы лишь отметим, что по габитусу и цвету устанавливается близкое сходство цирконов, выделенных из метаморфизованных песчаников нижней свиты криворожской серии и плагиогранитов днепровского комплекса (рис. 45). Изотопный возраст их также одинаков, что видно из данных, приведенных в табл. 22. Средние значения возраста составляют 2850 ± 150 млн. лет.

Проведенные исследования по изучению акцессорных цирконов и монацитов из пород описываемого района позволяют сделать следующие выводы: во-первых, областью сноса для осадочных пород нижней свиты криворожской серии были граниты днепровского комплекса; во-вторых, для кластогенных цирконов и монацитов из осадочных пород нижней свиты криворожской серии, метаморфизованных в условиях зеленосланцевой фации, явления регенерации не характерны.

В докембрии Ингуло-Ингулецкого района цирконы выделены из парагнейсов гранат-пироксенового, амфибол-биотитового и биотитового составов. В гранат-пироксеновых гнейсах преобладают округленные цирконы, и явления регенерации в них почти не проявлены. В амфиболбиотитовых гнейсах округленные цирконы обрастают оболочками (рис. 46) и, кроме того, в них появляются идиоморфные кристаллы более поздней генерации. Изотопный возраст идиоморфных кристаллов циркона около 2 млрд. лет, а возраст реликтового циркона колеблется от 2,3 до 2,8 млрд. лет, в зависимости от его регенерации. Для кластогенных цирконов характерна красная и красновато-сиреневая окраска. Цирконы гнейсов Ингуло-Ингулецкого района заслуживают более тонкого минералогического и изотопного изучения, так как здесь проявилось несколько этапов регионального метаморфизма, сопровождающегося процессами гранитизации, с которыми связано обрастание цирконов.

В Побужском районе наиболее распространенными являются две ассоциации пород: кристаллический сланец (пироксен-плагиоклазового состава)—мигматит — розовый гранит и глиноземистый гнейс — бердичевский гранит — пегматит. В первой ассоциации кристаллических пород присутствует два типа цирконов — розовый с признаками регенерации и коричневый длиннопризматический, неизмененный. В кристаллических сланцах преобладают розовые разновидности, в мигматитах присутствуют в равных количествах те и другие, в гранитах превалирует коричневый идиоморфный циркон. Степень изменения циркона ранней генерации различная. В одних кристаллах новообразования поздней генерации циркона проявлены в виде узких внешних каемок, в других — реликтовый циркон сохраняется лишь в виде ядер в кристаллах хорошей огранки.

Цирконы кристаллических сланцев, в отличие от цирконов из гранитов, характеризуются высоким содержанием обыкновенного свинца и большим разбросом цифровых значений возраста по отдельным изотопным отношениям. Результаты изотопного анализа свинца, выделенного из циркона, нанесены на график в системе координат Pb207/Pb204, Рb206/Рb204 (рис. 47). Фигуративные точки легли на две изохроны: на верхней из них (I) разместились точки, полученные по свинцово-изотопным отношениям цирконов кристаллических сланцев, на нижней (II) — гранитов. Значения возраста, отвечающие верхней изохроне, составляют 2500±60 млн. лет, нижней изохроне — 1900 ±70 млн. лет. Для ассоциации пород гранат-биотитовый гнейс — бердичевский гранит — сингенетический пегматит характерен не только циркон, но и монацит. Причем циркон в гнейсах отличается округлой формой (рис. 48), что указывает на кластогенный его характер. Монацит в глиноземистых гнейсах и бердичевских гранитах одинаков по химическому составу и возрасту. Характерным является то обстоятельство, что содержание монацита в граните по сравнению с гнейсом увеличивается, тогда как состав и содержание редких земель (рис. 49) остается постоянным. Это, видимо, указывает на то, что процессы гранитизации происходили в условиях, близких к изохимическим.

Метаморфизованные осадочные породы Волыни представлены гнейсами тетеревской серии и песчаниками, кварцитами овручской серии. В однородных, не затронутых гранитизацией, парагнейсах биотитового, гранат-биотитового и графит-биотитового состава наблюдаются обычно округленные зерна циркона без следов регенерации. На начальной стадии мигматизации гнейсов начинается обрастание округленных зерен бурыми оболочками новообразованного циркона поздней генерации, а в мигматитах мы уже видим реликтовый циркон только в ядрах новообразованных кристаллов.

В овручской серии большинство исследователей выделяет две свиты: белокоровичскую и толкачевскую. А.С. Дранник овручскую серию разделил на две самостоятельные стратиграфические единицы — пугачевскую, являющуюся древнее коростенского комплекса, и собственно овручскую серию, залегающую стратиграфически выше пород коростенского плутона.

Нами выполнены исследования по изучению кластогенных цирконов белокоровичских песчаников и толкачевских кварцитов. В этих обломочных породах преобладают хорошо окатанные зерна циркона (рис. 50), но встречаются и сохранившиеся кристаллы. В песчаниках белокоровичской свиты цирконы по габитусу, цвету, изотопному возрасту подобны цирконам из гранитов и мигматитов кировоград-житомирского типа, а кластогенные цирконы из осадочных пород толкачевской свиты в основной своей массе аналогичны одноименным минералам коростенского плутона. В пугачевских метапесчаниках, залегающих в виде ксенолитов среди гранитов коростенского комплекса, наблюдаются два типа цирконов: окатанные и новообразованные хорошо ограненные кристаллы. Характерно, что в слабо метаморфизованных осадочных породах пугачевской и овручской серий явлений регенераций циркона не наблюдалось. Появление циркона новой генерации в песчаниках из ксенолитов связано с явлениями гранитизации.

В заключение следует отметить, что применительно к докембрию Украины циркон является одним из самых устойчивых кластогенных минералов, сохранившихся в любых условиях метаморфизма, тогда как кластогенный монацит наблюдается лишь в слабо метаморфизованных породах. Явления регенерации монацита не были установлены вообще. Для циркона эти процессы получили широкое развитие, достигая максимальной интенсивности в условиях амфиболитовой фации метаморфизма, сопровождающегося процессами гранитизации. Результаты этих исследований следует учитывать при выяснении генезиса пород бугской, западно-приазовской, ингульской и ингулецкой серий, претерпевших неоднократные метаморфические преобразования. Кроме того, полученные результаты имеют важное значение для интерпретации изотопных данных.