Введение к работе
Актуальность проблемы;
U-Pb изотопное датирование циркона - наиболее точный и надежный метод определения возраста геологических образований докембрия. Без него невозможно обойтись при изучении раїших этапов эволюции Земли. Этим определяется перспективность исследований, направленных на дальнейшее развитие и совершенствование U-Pb метода.
В настоящее время для сепарации геохимически замкнутой U-Pb фазы в цирконе широко используются следующие приемы: предварительная аэроабразия, дифференциальное кислотное растворение, разделение цирконов по плотности, а также датирование отдельных, наиболее совершенных по оптическим характеристикам зерен и их фрагментов с помощью специально сконструированного масс-спектрометра высокого разрешения (SHRIMP). Многие авторы отдают предпочтение недеструкционным приемам физической сепарации, полагая, что в случае дифференциального растворения циркона, повьиненное U-Pb отношение в нерастворившемся остатке может быть артефактом процесса фракционирования элементов. Дальнейшее совершенствование способов сепарации конкордантньгх фаз, выяснение их возможностей и ограничений, является актуальной практической задачей U-Pb метода. Однако, кроме непосредственных задач получения достоверных возрастных данных важными остаются стратегические проблемы интерпретации "дискордантности".
Дискордантные значения возраста, несущие искаженную геохронометрическую информацию, в то же время являются источником дополнительных сведений об условиях вторичных процессов. Степень дискордантности изотопных датировок непосредственно связывает внешние факторы воздействия (температура, давление, химический состав флюида, длительность процесса) и внутренние параметры системы (энергия активации выделения и коэффициенты диффузии радиоактивных и радиогенных изотопов). Изучение закономерностей миграции свинца и урана и определение кинетических параметров позволит глубже понять и описать поведение изотопов U и РЬ в процессе метаморфизма и ультраметаморфизма. Решение этой фундаментальной задачи возможно путем целенаправленного изучения наложенного воздействия как причины, нарушающей равновесность изотопной системы. В основе такого изучения должно лежать моделирование изотопного массопереноса в лабораторных и природных условиях. В настоящее время литературные сведения, касающиеся этой проблемы, весьма ограничены.
В соответствии с перечисленными проблемами U-Pb датирования по циркону цель работы заключалась в изучении поведения РЬ и U в системе циркон-раствор при различных Р, Т условиях в лаборатории и в природе. Одновременно предполагалось дополнительно обосновать корректность методики дифференциального растворения, которая по существу соответствует исследованию миграции РЬ и U в системе циркон - раствор HF при нормальных Р, Т условиях.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
- выполнить серию экспериментов по гидротермальной обработке
цирконов при повышенных Т и Р в присутствии флюидов различного
химического состава для выбора подходящих условий миграции свинца и
урана;
- изучить характер миграции свинца и урана в метамиктном цирконе в
присутствии флюида в зависимости от температуры, а также количественно
оценить кинетические параметры миграции свинца в этих условиях;
изучить детально стабильность U-Pb системы в метамиктном и кристаллическом цирконах при их взаимодействии с раствором Ыа2СОз в области температуры 200-800С, Р = 1 и 5 кбар, моделируя процесс метасоматоза;
исследовать поведение U-Pb системы в природной зоне щелочного метасоматоза (зона контактового метаморфизма щелочно-ультраосновной интрузии);
- изучить процесс взаимодействия циркона с раствором HF при
нормальном давлении и сопоставить U-Pb данные, полученные в результате
использования различных методов сепарации "конкордатной" фазы
(аэроабразия; деление растертого циркона по плотности; дифференциальное
растворение).
Фактический материал. В основу работы положены результаты исследований, проведенных автором за период с 1988 по 1996 гг. Фактическим материалом при этом послужили более 300 количественных определений концентрации РЬ и U, выполненных методом изотопного разбавления, а также более 300 изотопных анализов свинца в образцах циркона
Научная новизна:
а) Получена новая информация относительно подвижности U и РЬ в
метамиктном цирконе при его взаимодействии с растворами различного состава
при повышенных параметрах Р и Т.
б) Впервые проведено комплексное изучение поведения U-Pb изотопной
системы в метамиктном и кристаллическом цирконах в сочетании с химическими и структурными изменениями минерала в процессе их взаимодействия с гадротермальным углекислым флюидом в области температур 200-800С при Р = 1 и 5 кбар.
в) Получены первые данные по кинетике потерь РЬ из метамиктного
циркона в различных средах.
г) Впервые сравнительное изучение эффективности различных методов,
используемых для сепарации "конкордантных" U-Pb фаз, проведено на одних и
тех же образцах.
Практическая значимость работы состоит в том, что, способствуя корректной интерпретации U-Pb возрастных данных, полученные результаты обуславливают развитие представлений о последовательности геологических процессов, а в конечном счете и разработку более адекватных моделей рудообразования.
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 133 наименования. Общий объем работы составляет 178 страниц, включая 33 рисунка и 28 таблиц.
