Л.М. Степанюк, ОСНОВНІ ПРИЧИНИ СПОТВОРЕННЯ ВІКУ В УРАН-СВИНЦЕВІЙ ІЗОТОПНІЙ РАДІОГЕОХРОНОЛОГІЇ

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.45.02.083

УДК 550.93

ОСНОВНІ ПРИЧИНИ СПОТВОРЕННЯ ВІКУ

В УРАН-СВИНЦЕВІЙ ІЗОТОПНІЙ РАДІОГЕОХРОНОЛОГІЇ

Л.М. Степанюк, д-р геол. наук, чл.-кор. НАН України, проф., заст. дир.

E-mail: stepaniuk@nas.gov.ua; orcid: 0000-0001-5591-5169 

Т.І. Довбуш, наук. співроб.

E-mail: tetyana.dovbush1@gmail.com; orcid: 0000-0002-3512-3313 

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

03142, м. Київ, Україна, просп. Акад. Палладіна, 34

Мова: українська

Мінералогічний журнал 2023, 45 (2): 83-98

Анотація: Розглянуто причини спотворення ізотопного віку, які можуть мати місце в ході датування ендогенних геологічних процесів (порід) уран-свинцевим ізотопним методом. Виділено три групи причин: мінералогічні, геохімічні й аналітичні. Основною мінералогічною причиною спотворення U-Pb ізотопного віку є полістадійність кристалізації мінералів-геохронометрів, що проявляється, наприклад у цирконі, в анатомії їхніх кристалів. Зроблено висновок, що для отримання надійної інформації про час перебігу геологічних процесів для складно побудованих кристалів (насамперед циркону) слід використовувати методи локального уран-свинцевого ізотопного датування (SHRIMP, LA-ICP-MS тощо). До геохімічних причин віднесено невідповідність ізотопного складу домішкового свинцю до ізотопного складу поправочного свинцю (аномальний ізотопний склад звичайного свинцю) і полістадійна (поліетапна) історія розвитку уран-свинцевої ізотопної системи. Зазначено, що найвірогіднішою причиною порушення уран-свинцевої ізотопної системи цирконами в зоні гіпергенезу є захоплення урану дефектами кристалічної структури і тріщинками, а монациту — переважні втрати урану, які в монациті залежать від складу кислот. Указано, що промивання монацитів у слабкому розчині азотної кислоти призводить до появи значної зворотної дискордантності, водночас втрати свинцю не спостерігаються. Така ж операція в слабкому розчині соляної кислоти призводить до переважного вимивання звичайного свинцю. Із аналітичних причин вказано на найменшу точність визначення поширеності ізотопу 204Pb (відношення 204Pb/206Pb). Розглянуто вплив забруднення зразків, що датуються методом TIMS, свинцем і ураном із реактивів. З’ясовано, що забруднення мультизернових наважок (1—2 млг) мінералів ураном і свинцем із реактивів, що мають сучасний ізотопний склад, за холостого досліду свинцю 10–9 г (співвідношення маси Pb зразка до маси Pb із реактивів 40 до 1) незначно впливає на результати датування (ізотопні відношення 207Pb/206Pb, 207Pb/235U та 206Pb/238U). Холостий дослід урану, як правило, на два порядки менший (10–11—10–12 г). Виявлено сильну зворотну залежність між ступенем (часткою) забруднення звичайним свинцем радіогенного свинцю аліквоти на ізотопний склад свинцю і розрахованими значеннями вмісту свинцю в зразку. У разі забруднення аліквоти на визначення вмісту урану та свинцю звичайним свинцем із реактивів, найменше спотворення розрахованого значення вмісту свинцю відбувається за співвідношення свинцю проби до свинцю трасера 1 : 1, водночас відмічається дещо менше відносне спотворення вмісту свинцю зі зростанням віку радіогенного свинцю зразків.

Ключові слова: уран-свинцева ізотопна система, ізотопний вік, дискордантність, циркон, монацит.

Література:

  1. Генетические типы и закономерности размещения урановых месторождений Украины. Отв. ред. Белевцев Я.Н., Коваль В.Б. Киев: Наук. думка, 1995. 396 с.
  2. Довбуш Т.І., Скобелєв В.М., Степанюк Л.М. Методичні рекомендації з уран-свинцевого, рубідій-стронцієвого та самарій-неодимового ізотопного датування геологічних об’єктів при ГРР. Методичні рекомендації. Київ: УкрДГРІ, 2008. 77 с.
  3. Степанюк Л.М., Бобров О.Б., Шпильчак В.О., Стефанишин О.Б., Сергєєв С.А., Лепєхіна О.М. Нові дані про радіологічний вік гранітоїдів Добропільського масиву (Західне Приазов’я, Український щит). Стаття 3. Результати радіологічного датування. Зб. наук. пр. УкрДГРІ. 2007. № 2. С. 83—89.
  4. Степанюк Л.М., Паранько І.С., Пономаренко О.М., Довбуш Т.І., Висоцький О.Б. Уран-свинцевий вік кластогенного монациту із метапісковика скелюватської світи Криворізької структури. Мінерал. журн. 2011. 33, № 4. С. 80—90.
  5. Степанюк Л.М., Курило С.І., Сьомка В.О., Бондаренко С.М., Коваленко О.О., Довбуш Т.І., Висоцький О.Б. Особливості U-Pb ізотопних систем цирконів і монацитів асоціації граніт — "ксеноліт": петрологічні та геологічні наслідки. Мінерал. журн. 2017. 39, № 1. С. 63—74. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.39.01.063
  6. Степанюк Л.М., Шумлянський Л.В., Гаценко В.О., Лісна І.М., Довбуш Т.І., Вайлд С.А., Немчін А.А., Багінскі Б., Білан О.В. U-Pb геохронологія (LA-ICP-MS) геологічних процесів у гранулітах Середнього Побужжя. Стаття 1. Породна асоціація Кошаро-Олександрівського кар’єру. Мінерал. журн. 2020. 42, № 3. C. 50—68. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.42.03.050
  7. Степанюк Л.М., Шумлянський Л.В., Вайлд С.А., Немчін А.А., Білан О.В. U-Pb геохронологія (LA-ICP-MS) геологічних процесів у гранулітах Середнього Побужжя. Стаття 2. Породна асоціація Чаусівської групи кар’єрів. Мінерал. журн. 2020. 42, № 4. C. 84—103. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.42.04.084
  8. Степанюк Л.М., Довбуш Т.І., Бельський В.М., Висоцький О.Б., Білан О.В., Котвіцька І.М. Геохронологія кристалічних порід Шумилівської ділянки долини р. Південний Буг (Гайсинський блок). Мінерал. журн. 2021. 43, № 3. C. 62—72. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.43.03.062
  9. Степанюк Л.М., Довбуш Т.І., Висоцький О.Б., Лісна І.М., Білан О.В. Циркон та монацит як геохронометри. Мінерал. журн. 2022. 44, № 1. С. 41—55. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.44.01.041
  10. Степанюк Л.М., Довбуш Т.І., Висоцький О.Б., Бельський В.М., Зюльцле О.В., Яськевич Т.Б., Котвіцька І.М. Уран-свинцева геохронологія за титанітом, переваги та обмеження. Мінерал. журн. 2022. 44, № 3. C. 83—98. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.44.03.83
  11. Фор Г. Основы изотопной геологии. Пер. с англ. Москва: Мир, 1989. 590 с.
  12. Cherniak D.J. Lead diffusion in titanite and preliminary results on the effects of radiation damage on Pb transport. Chemical Geology. 1993. 110. P. 177—194. https://doi.org/10.1016/0009-2541(93)90253-F
  13. Frost B.R., Chamberlain K.R., Schumacher J.C. Sphene (titanite): Phase relations and role as a geochronometer. Chem. Geology. 2000. 172. P. 131—148. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(00)00240-0 
  14. Hanson G.N., Catanzaro E.J. Anderson D.H. U-Pb ages for sphene in a contact metamorphic zone. Earth Planet. Sci. Lett. 1971. 12. P. 231—237. https://doi.org/10.1016/0012-821X(71)90082-3
  15. Krough T.E. A low-contamination method for hydrothermal decomposition of zircon and extraction of U and Pb for isotopic age determinations. Geochim. Cosmochim. Acta. 1973. 37, № 3. P. 485—494. https://doi.org/10.1016/0016-7037(73)90213-5 
  16. Ludwig K.R. Pb Dat for MS-DOS, version 1.06. U.S. Geol. Survey Open-File Rept. 1989. 542, № 88. P. 40.
  17. Nicolayson L.O. Solid diffusion in radioactiv minerals and the measurement of absolute age. Geochim. Cosmochim. Acta. 1957. 11. P. 41—59. https://doi.org/10.1016/0016-7037(57)90004-2
  18. Stacey J.S., Kramers J.D. Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a two-stage model. Earth Planet. Sci. Lett. 1975. 26. P. 207—211. https://doi.org/10.1016/0012-821X(75)90088-6
  19. Tucker R.D., Raheim A., Krogh T.E., Corfu F. Uranium-lead zircon and titanite ages from the northern portion of the Western Gneiss Region, south-central Norway. Earth Planet. Sci. Lett. 1986. 81. P. 203—211. https://doi.org/10.1016/0012-821X(87)90156-7

PDF

Українська