L.V. Shumlyanskyy, AGE AND COMPOSITION OF ZIRCONS FROM THE DEVONIAN PETRIVSKE KIMBERLITE PIPE OF THE AZOV DOMAIN, THE UKRAINIAN SHIELD

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.43.04.050

УДК 551.734.3+4 + 552.513

ВІК ТА СКЛАД ЦИРКОНІВ З ДЕВОНСЬКОЇ КІМБЕРЛІТОВОЇ ТРУБКИ ПЕТРІВСЬКЕ, ПРИАЗОВ’Я, УКРАЇНСЬКИЙ ЩИТ

Л.В. Шумлянський, д-р геол. наук, пров. наук. співроб.

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03142, м. Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34

E-mail: lshumlyanskyy@yahoo.com; orcid: 0000-0002-6775-4419

В. Каменецкий, канд. геол.-мін. наук, професор

Університет Тасманії, Школа природничих наук

TAS 7001, Hobart, Австралія

E-mail: dima.kamenetsky@utas.edu.au; orcid: 0000-0002-2734-8790

Б.В. Бородиня, провідний інженер

Казенне підприємство "Південукргеологія"

49000, м. Дніпро, Україна, вул. Чернишевського, 11

E-mail: boris.priazov@gmail.com

Мова: англійська

Мінералогічний журнал 2021, 43 (4): 50-55

Анотація: Викладено результати дослідження U-Pb і Hf ізотопних систем та визначення вмісту рідкісних елементів у п’яти кристалах циркону з девонської кімберлітової трубки Петрівське. Чотири кристали мають палеопротерозойський та архейський вік, тоді як один кристал має девонський вік в 383,6 ± 4,4 млн рр. (середньозважений 206Pb/238U вік). Циркони докембрійського віку походять з теригенних порід миколаївської світи, які січуться кімберлітами, або ж безпосередньо з докембрійських породних комплексів, які складають континентальну кору Східного Приазов’я. Кристал циркону девонського віку має U-Pb вік, який відповідає часу вкорінення кімберліту. Він на 14 млн рр. молодший, ніж мегакристи циркону, виявлені в Новоласпінській кімберлітовій трубці, розташованої неподалік. Окрім того, циркони з Петрівської трубки мають вищі концентрації рідкісних елементів, ніж циркони з Новоласпінської трубки. Циркони з цих двох трубок кристалізувалися з двох різних протокімберлітових розплавів, тоді як процес формування кімберлітів був дуже складним і, можливо, охоплював декілька епізодів утворення протокімберлітових розплавів, які відокремлені тривалими (більше 10 млн рр.) відтинками часу.

Ключові слова: кімберліт, циркон, Український щит, U-Pb вік, ізотопи Hf, рідкісні елементи.

Література:

  1. Artemenko G.V., Shumlyanskyy L.V., Shvaika I.A. Late Paleoarchean tonalite gneisses of the Western Azov block (Azov Domain of the Ukrainian shield). Geol. Journ. 2014. № 4. P. 91—102 [in Russian]. https://doi.org/10.30836/igs.1025-6814.2014.4.139191
  2. Artemenko G.V., Shumlyanskyy L.V., Wilde S.A., Whitehouse M.J., Bekker A.Yu. The U-Pb age and Lu-Hf isotope systematics of zircon from the Huliai Pole metavolcanics, the Azov domain of the Ukrainian shield: evidence for the Paleoarchean-Hadean crust. Geol. Journ. 2021. № 1. P. 3—16. https://doi.org/10.30836/igs.1025-6814.2021.1.216989
  3. Belousova E., Griffin W.L., O'Reilly S.Y., Fisher N.L. Igneous zircon: trace element composition as an indicator of source rock type. Contrib. Mineral. Petrol. 2002. 143. P. 602—622. https://doi.org/10.1007/s00410-002-0364-7
  4. Belousova E., Griffin W.L., Shee S.R., Jackson S.E., O’Reilly S.Y. Two age populations of zircons from the Timber Creek kimberlites, Northern Territory, as determined by laser-ablation ICP-MS analysis. Australian Journ. Earth Sci. 2001. 48. P. 757—765. https://doi.org/10.1046/j.1440-0952.2001.485894.x
  5. Belousova E.A., Griffin W.L., Pearson N.J. Trace element composition and cathodoluminescence properties of Southern African kimberlitic zircons. Mineral. Mag. 1998. 62. P. 355—366. https://doi.org/10.1180/002646198547747
  6. Claesson S., Artemenko G., Bogdanova S., Shumlyanskyy L. Archean crustal evolution in the Ukrainian shield. In: Earth’s oldest rocks, second edition. Eds Martin J. van Kranendonk, Vickie Bennett, Elis Hoffmann. Elsevier, 2019. P. 837—854.
  7. Davies G.R., Spriggs A.J., Nixon P.H. A non-cognate origin for the Gibeon kimberlite megacryst suite, Namibia: implications for the origin of Namibian kimberlites. Journ. Petrol. 2001. 42. P. 159—172. https://doi.org/10.1093/petrology/42.1.159
  8. Griffin W.L., Pearson N.J., Belousova E., Jackson S.E., van Achterbergh E., O’Reilly S.Y., Shee S.R. The Hf isotope composition of cratonic mantle: LAM-MC-ICP-MS analysis of zircon megacrysts in kimberlites. Geochim. Cosmochim. Acta. 2000. 64. P. 133—147. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(99)00343-9
  9. Kamenetsky V.S., Belousova E.A., Giuliani A., Kamenetsky M.B., Goemann K., Griffin W.L. Chemical abrasion of zircon and ilmenite megacrysts in the Monastery kimberlite: Implications for the composition of kimberlite melts. Chem. Geol. 2014. 383. P. 76—85. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2014.06.008
  10. Kinny P.D., Compston W., Bristow J.W., Williams I.S. Archaean mantle xenocrysts in a Permian kimberlite: two generations of kimberlitic zircon in Jwaneng DK2, southern Botswana. Ross, J., et al. (eds). Kimberlites and Related Rocks, Geol. Soc. Aust. Spec. Publ. 1989, 146. Blackwell, Melbourne, P. 833—842.
  11. Kopylova M.G., Nowell G.M., Pearson D.G., Markovic G. Crystallization of megacrysts from protokimberlitic fluids: Geochemical evidence from high-Cr megacrysts in the Jericho kimberlite. Lithos. 2009. 112. P. 284—295. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2009.06.008
  12. Kresten P., Fels P., Berggren G. Kimberlitic zircons — a possible aid in prospecting for kimberlites. Mineral. Deposita. 1975. 10. P. 47—56. https://doi.org/10.1007/BF00207460
  13. LeCheminant A.N., Heaman L.M., Kretschmar U., LeCouteur P.C. Complex originand multiple ages of mantle zircon megacrysts from Canadian and South African kimberlites. Extended abstracts, 7th Int. Kimberlite Conf., University of Cape Town, South Africa, 1997. P. 486—488.
  14. Pivin M., Féménias O., Demaiffe D. Metasomatic mantle origin for Mbuji-Mayi and Kundelungu garnet and clinopyroxene megacrysts (Democratic Republic of Congo). Lithos. 2009. 112. P. 951—960. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2009.03.050
  15. Shcherbak N.P., Artemenko G.V., Lesnaya I.M., Ponomarenko A.N., Shumlyanskyy L.V. Geochronology of the early Precambrian of the Ukrainian Shield. Proterozoic. Kyiv: Nauk. dumka, 2008. 240 p. [in Russian].
  16. Shumlyanskyy, L.V., Hofmann, M., Borodynya, B.V., Artemenko, G.V. The local sources of detrital material in Middle Devonian quartzites of the Donets basin: results of U-Pb LA-ICP-MS zircon dating. Mineral. Journ. (Ukraine). 2021. 43, № 3. Р. 85—90. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.43.03.085
  17. Shumlyanskyy L.V., Kamenetsky V.S., Tsymbal S.M., Wilde S.A., Nemchin A.A., Ernst R.E., Shumlianska L.O. Zircon megacrysts from Devonian kimberlites of the Azov Domain, Eastern part of the Ukrainian Shield: implications for the origin and evolution of kimberlite melts. Lithos. 2021. 406-407. 106528. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2021.106528
  18. Simonetti A., Neal C.R. In-situ chemical, U–Pb dating and Hf isotope investigation of megacrystic zircons, Malaita (Solomon Islands): evidence for multi-stage alkaline magmatic activity beneath the Ontong Java Plateau. Earth Planet. Sci. Lett. 2010. 295. P. 251—261. https://doi.org/10.1016/J.EPSL.2010.04.004
  19. Sun J., Tappe S., Kostrovitsky S.I., Liu C.Z., Skuzovatov S.Yu., Wu F.Y. Mantle sources of kimberlites through time: a U-Pb and Lu-Hf isotope study of zircon megacrysts from the Siberian diamond field. Chem. Geol. 2018. 479. P. 228—240. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2018.01.013
  20. Thompson J.M., Meffre S., Danyushevsky L., Impact of air, laser pulse width and fluence on U-Pb dating of zircons by LA-ICP-MS. Journ. Anal. At. Spectrom. 2018. 33. P. 221—230. https://doi.org/10.1039/C7JA00357A 
  21. Tsymbal S.N., Kremenetskiy A.A., Sobolev V.B., Tsymbal Yu.S. Minerals of zirconium from kimberlites of the Novalaspa pipe and dyke (south-east of the Ukrainian Shield). Mineral. Journ. (Ukraine). 2011. 33, № 1. P. 41—62 [in Russian].
  22. Tsymbal S.N., Tatarintsev V.I., Knyazkov A.P. Minerals of the deep paragenesis from kimberlites of the Pivdenna pipe (the Eastern Azov Domain). Mineral. Journ. (Ukraine). 1996. 18, № 5. P. 18—45 [in Russian].
  23. Yutkina E.V., Kononova V.A., Bogatikov O.A., Knyazkov A.P., Kozar N.A., Ovchinnikova G.V., Levsky L.K. Kimberlites of the eastern Priazove (Ukraine) and geochemical characteristics of their sources. Petrology. 2004. 12. P. 134—148. https://doi.org/10.1134/S0869591107040017

PDF

Українська