Введение к работе
Актуальность исследований. Кольский полуостров является одной из уникальных геологических провинций в России и мире, где выявлены крупнейшие месторождения кобальт-медно-никелевого, апатитового, нефелинового, магнетитового, кианитового, редкометалльного, слюдяного и облицовочного сырья, а в последние годы и месторождения платины и палладия [Митрофанов, 2001]. Рудосо держащие породы Федорово-Панского расслоенного массива являются частью новой Кольской платинометалльной провинции, выдвинутой в ряд наиболее перспективных сырьевых источников благородных металлов в России [Додин и др., 2000]. Наиболее высокий уровень концентрации благородных металлов (БМ) - палладия, платины, родия и золота - выявлен в рудах Федорово-Панского и Мончегорского массивов. В настоящее время на нескольких месторождениях в пределах Федорово-Панского массива подсчитанные запасы платиновых металлов составляют первые сотни тонн, что ставит массив в разряд крупных месторождений [Митрофанов и др., 2004].
Актуальность проведенных исследований заключается в том, что собственно платинометалльными в Кольском регионе являются только те из сотен базитовых интрузивов, возраст которых определен в рамках 2500-2400 млн. лет [Митрофанов и др., 2005]. Именно такой характеристикой они отличаются от базитов печенгского типа, вмещающих Cu-Ni месторождения. Кроме того, известно, что платинометалльные интрузивы являются многофазными, и определение какая из фаз в них рудная - важнейшая задача прикладных изотопных исследований.
Объект исследования. Объектом исследований являлись разнообразные породы, составляющие части разреза Федорово-Панского расслоенного массива. Особое значение имеют породы Федоровского блока, где U-Pb изотопные исследования проводились впервые. Здесь пробы отбирались из пород ранней безрудной фазы (ортопироксенитов и габбро), и из пород фазы "норит", содержащей платинометалльную малосульфидную минерализацию. Дополнительно изучался Западно-Панский блок - породы габбро-норитовой зоны (габбро-нориты), породы оливинового горизонта (оливиновые габбро-нориты и габбро-нориты), породы центральной части (магнетитовые габбро-нориты) и породы придонной рудовмещающей части (нориты).
Предмет исследования. В работе исследовались морфологические свойства, анатомия и химический состав кристаллов циркона и изотопный состав свинца и концентрации урана и свинца в цирконах, позволяющие определить U-Pb возраста пород, которые по геологическим данным относятся как к ранней безрудной фазе так и к следующей фазе, вмещающей платинометалльное малосульфидное оруденение.
] РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ і
Цель работы. Установить новые прецизионные изотопные U-Pb возраста по циркону и изотопно-геохимические индикаторы для основных типов пород расслоенного разреза Федоровотундровского и Западно-Панского блоков в платинометалльном Федорово-Панском массиве, с целью определения последовательности и длительности формирования пород и времени образования рудной минерализации.
Задачи работы. В задачи работы входило отбор представительных проб на изотопное U-Pb датирование цирконов из Федоровского блока - из пород ранней безрудной фазы и рудосодержащих пород второй фазы. Для Западно-Панского блока - датирование пород верхнего оливинового горизонта, габбро-норитов центральной части массива и придонных рудовмешающих норитов. Для изучения природы цирконов проводились исследования морфологии, анатомии и химического состава кристаллов циркона на микроанализаторе MS-46 "Сатеса", ручной отбор микронавесок для масс-спектрометрических измерений изотопного состава РЬ и концентраций U и РЬ цирконов из отобранных проб, построение U-Pb графиков-диаграмм изохронных возрастов.
Фактический материал и методы исследования. Фактический материал работы составляли геологические пробы по Федоровскому и Западно-Панскому блоку, отобранные для U-Pb геохронологического изотопного датирования и выделенные из этих проб мономинеральные фракции циркона. Всего автором было отобрано 5 проб из обнажений в Западно-Панском блоке и 10 проб из керна скважин в Федоровском блоке в период 2000-2005 годов.
В работе использовались методы минералогического исследования циркона под бинокулярным микроскопом (описание морфологии и анатомии зерен циркона), а также данные химического анализа изучаемых зерен (29 микроанализов), выполненного на микроанализаторе MS-46 "Сатеса". Основной метод, применяемый в работе - это метод изотопного U-Pb датирования циркона с использованием семиколлекторного масс-спектрометра Finnigan МАТ-262, оснащенного приставкой (RPQ).
Научная новизна и теоретическая значимость. Проведение изотопно-геохимических исследований пород нижней продуктивной части разреза Федоровского блока ранее не проводилось и стало возможным лишь в процессе выполнения масштабной буровой программы компанией "Барик Голд Корпорэйшн", предоставившей керновый материал. Из керна скважин были отобраны пробы пород, относящиеся, по геологическим данным, к разным этапам формирования массива. По результатам U-Pb изотопного датирования впервые определен возраст наиболее ранней безрудной фазы, равный 2526±6 и 2516±7 млн. лет и возраст следующей рудной фазы, равный 2485±9 млн. лет. Для Западно-Панского блока уточнен U-Pb возраст габбро-норитов, новый
возраст равен 2496±7 млн. лет, который соответствует ранее полученному возрасту этих пород массива [Баянова, 1992; Чистякова и Латыпов, 2000] и впервые получен U-Pb возраст придонных сульфидсодержащих норитов, равный 2497±3 млн. лет.
Новые U-Pb возраста позволяют отнести ко времени начала раннего протерозоя (раннего сумия) - 2526±6 млн. лет - конкретное геологическое образование -ортопироксениты панского комплекса, что подкрепляет правильность принятия в Кольском регионе границы "архей-протерозой" на рубеже 2550 млн. лет, а не 2500 млн. лет. Это же определение, а также U-Pb возраст 2516±7 млн. лет по цирконам габбро Федоровского блока, позволяют расширить (удревнить) начало магматического формирования панского комплекса по сравнению с ранее известными данными (2501-2491 млн. лет), что особенно важно для понимания магматизма плюм-рифтогенных структур, столь характерных для начала раннего протерозоя Балтийского и Канадского щитов.
Практическая значимость исследований и предполагаемые формы внедрения. Определение возрастных интервалов формирования разных фаз сложного Федорово-ГТанского массива, в том числе содержащих и не содержащих рудную Pt-Pd минерализацию, имеет важное практическое значение для геолого-разведочных работ, широким фронтом проводимых в настоящее время ОАО "Пана" и его российских и зарубежных партнеров. Получены новые U-Pb возраста: ранней безрудной фазы (2526-2516 млн. лет) и рудной фазы в Федоровском блоке - 2485±9 млн. лет и придонных сульфидсодержащих норитов Западно-Панского блока - 2497±3 млн. лет. Все результаты этой работы подтверждают большую длительность формирования интрузива, измеряемую временем более 70 млн. лет. Теоретические и практические результаты работы используются также специалистами разных ведомств при выполнении исследований федеральной программы "Платина России" и программы ОНЗ РАН "Крупные и суперкрупные месторождения стратегических видов минерального сырья". Оперативно используются результаты диссертации при проводимых в настоящее время в Кольском регионе поисковых и разведочных работах на элементы платиновой группы ОАО "Пана", ОАО "КГТК", ОАО "Норильскникель" и их канадскими партнерами из компаний "Барик Голд Корпорейшн" и "Бема".
Основные защищаемые положения.
1. Получены U-Pb изохронные возраста по цирконам из безрудных ортопироксенитов (из ксенолитов ранней интрузивной фазы), равные 2526±6 млн. лет, и оливиновых габбро главной фазы - 2516±7 млн. лет - Федоровского блока, что примерно на 25-10 млн. лет удревняет начало кристаллизации пород Федорово-Панского массива и увеличивает длительность его магматического формирования до 70 млн. лет.
-
Конкордантный U-Pb возраст, равный 2496±7 млн. лет для цирконов из габбро-норитов, залегающих между платиноносными рифами Верхнего и Нижнего расслоенных горизонтов в Западно-Панском блоке, позволяет относить его породы к самостоятельной камере магматической кристаллизация, более молодой по отношению к магматической камере Федоровского блока.
-
Изотопным U-Pb методом по цирконам определено, что породы нижних (базальных) краевых зон, содержащие Rh-Pt-Pd и Cu-Ni минерализацию разновозрастных Федоровского и Западно-Панского блоков, имеют близкий возраст, соответственно, 2485±9 и 2497±3 млн. лет.
Апробация работы. Результаты проведенных геолого-геохронологических исследований докладывались на 13-й научной конференции ИГ КомиНЦ УрО РАН "Структура, вещество, история литосферы Тимано-северо-уральского сегмента" (г. Сыктывкар, декабрь 2004), на всероссийских конференциях молодых ученых, посвященных памяти член-корреспондента РАН К.О.Кратца, "Геология и геоэкология Европейской России и сопредельных территорий" (г. Санкт-Петербург, 13-16 октября 2004 г.) и "Геология, геохронология и геоэкология: исследования молодых" (г.Апатиты, 15-18 ноября 2005 г.), на конгрессе Европейского геологического союза, который проходил в Вене (апрель 2005), на VII международной конференции "Новые идеи в науках о Земле" (г. Москва, апрель 2005), на Международном (X всероссийском) петрографическом совещании "Петрография XXI века" (г. Апатиты, 20-22 июня 2005 г.), на сессии Кольского отделения Российского Минералогического Общества (г.Апатиты, апрель 2005), на международной конференции "27th Nordic Geological Winter Meeting" в Финляндии (г. Оулу, 9-12 января 2006 г.), на конгрессе Европейского геологического союза (Вена, апрель 2006).
Всего автором опубликовано 16 печатных работ, из них 10 по теме диссертации.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3-х глав, заключения, списка литературы и имеет объем 128 страницы.
