geolmsuВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 4. ГЕОЛОГИЯMoscow University Bulletin. Series 4. Geology0579-9406Издательский Дом МГУ10.33623/0579-9406-2020-4-30-44geolmsu-255Research ArticleСтатьиЦирконометрия и термохронология мигматизированных гнейсов гондарайского метаморфического комплекса Большого КавказаZircons isotope dating and thermochronology of the migmatites from the Gondaray metamorphic complex of the Greater CaucasusГерасимовВ. Ю.GerasimovV. Yu.

науч. с., канд. геол.- минер. н.

119071, Москва, Ленинский пр-т, 18, корп. 2;

119017, Москва, Пыжевский пер., 7, стр. 1

119071, Moscow, Leninskii prospect, 18, 2;

119017, Moscow, Pyizhevskii per., 7, 1

gera-igem2008@yandex.ruСнежкоВ. А.SnezhkoV. A.

вед. инженер

199106, Санкт-Петербург, Средний пр-т., 74

199106, St. Petersburg, Sredny prospect, 74

VSnezhko@vsegei.ruМозарД.MosarJ.

кафедра наук о Земле, PhD, профессор

СH-1700, Фрибург, ул. Музейная, 6

Department of Geosciences — Earth Sciences

Chemin du musée, 6, СH-1700, Fribourg

jon.mosar@unifr.chПисьменныйА. Н.Pis’mennyiiA. N.

начальник геологической партии

357600, Ставропольский край, г. Ессентуки, ул. Кисловодская, д. 203

Stavropol region, 357600, Essentuki, Kislovodskaya str., 203

fgugp@geolog.kmv.ruЭннаН. Л.EnnaN. L.

гл. геолог, канд. геол.- минер. н.

357600, Ставропольский край, г. Ессентуки, ул. Кисловодская, д. 203

Stavropol region, 357600, Essentuki, Kislovodskaya str., 203

fgugp@geolog.kmv.ruУльяновА А.UliyanovA. A.

геологический факультет, кафедра минералогии, докт. геол.-минер. н., профессор

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

ulyanov@geol.msu.ruМинералогический музей имени А.Е. Ферсмана РАН (Минмузей РАН); Геологический институт Российской академии наукРоссияFersman Mineralogical Museum of Russian Academy of Sciences; Geological Istitute of Russian Academy of SciencesRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского (ФГУП ВСЕГЕИ)РоссияKarpinsky Russian Geological Research Institute (VSEGEI)Russian FederationФрибургский университетШвейцарияUniversity of FribourgSwitzerlandОАО «Кавказгеолсъемка»РоссияPSC “Kavkazgeolseomka”Russian FederationМосковский государственный университет имени М.В.ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation202028082020043044Copyright © Герасимов В.Ю., Снежко В.А., Мозар Д., Письменный А.Н., Энна Н.Л., Ульянов А.А., 20202020Герасимов В.Ю., Снежко В.А., Мозар Д., Письменный А.Н., Энна Н.Л., Ульянов А.А.Gerasimov V.Y., Snezhko V.A., Mosar J., Pis’mennyii A.N., Enna N.L., Uliyanov A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.geol.msu.ru/jour/article/view/255

Представлена часть результатов изотопного датирования кристаллиникума Большого Кавказа. Рассмотрены соотношения регионального метаморфизма, мигматизации и тепловых потоков в литосфере. Исследования проводились в Эльбрусской подзоне Главного хребта, в области развития наиболее высокотемпературных мигматизированных гнейсов гондарайского метаморфического комплекса. Измерение изотопного состава цирконов выполнено на ионном микрозонде «SHRIMP-II» в ЦИИ ВСЕГЕИ. Все исследованные зерна циркона из гнейсов пробы № 526 имеют зональное строение и часто содержат древние обломочные ядра. Практически все U-Pb изотопные датировки лежат на конкордии и демонстрируют широкий возрастной спектр 320–1000 Ма, частично унаследованный от кластогенных зерен циркона исходных пелитов. Наиболее молодые значения возраста фиксируют момент образования регенерационных кайм (320 Ма) при перекристаллизации детритовых цирконов на стадии анатексиса и мигматизации. Остальные точки образуют возрастной спектр 540–1000 Ма, который характеризует возраст различных источников сноса вещества при формировании протометаморфического субстрата. Кембрийский возраст отдельных детритовых зерен циркона, несомненно, указывает на палеозойский возраст протолита, который ранее традиционно считался протерозойским и даже архейским. Возраст регенерационных кайм кристаллов циркона (320 Ма) совпадает с возрастом постметаморфических гранитоидов. Термохронологические реконструкции ретроградной ветви метаморфизма показывают, что остывание гондарайского комплекса с момента кристаллизации анатектитов (650 оС) до момента закрытия K-Ar изотопной системы биотита (350 оС) проходило с относительно высокой начальной скоростью 8–10 оС/Ma, в субизобарических условиях и длилось 30–40 Ма.

Results from isotope dating of the Greater Caucasus crystalline basement in the Elbrus subzone of the Main Caucasus Range inside of the HT gneiss-migmatite area of the Gondaray Metamorphic Complex is discussed herein. The measurements of the zircons isotope composition were performed on the ion microprobe SHRIMP-II at the CIR VSEGEI (St. Petersburg). All zircon crystals from the gneiss sample N 526 show chemical zoning and an old clastogenic core. Almost all U-Pb isotope dating points toile on the concordant line of the concordia diagram and show a wide age range from 320–1000 Ма, partially obtained from clastogenic grains of the zircon from the initial pelitic sediments. The youngest ages (320 Ма) belong to regenerating zones of the zircon grains recrystallized during stage of the anatexis and migmatization. The other part of the age range 540–1000 Ма belongs to detrital zircons from different magmatic sources that existed during accumulation of the proto-metamorphic sediments. Several clastogenic zircon grains show a Cambrian age, which is an evidence for the Early Paleozoic age of the metamorphic protolith. Traditionally the age of the Caucasus crystalline basement was suggested to be Precambrian. The ages of rim zones of the recrystallized zircons (320 Ма) have a direct correlation with postmetamorphic granite ages of the Greater Caucasus. It is shown by termochronological modeling that cooling of the Gondaray Metamorphic Complex during a retrogressive stage, from the temperature of migmatite crystallization (650 оС) to the moment of biotite K-Ar isotope system closure temperature (350 оС), was relatively fast (rate of cooling 8–10 оС/Ma) at subisobaric conditions and during a time range about 30–40 Ма.

цирконометриямигматитыметаморфизмтермохронологияпетрологияанатексислитосфераКавказzirconometrythermochronologymigmatitesmetamorphismpetrologyanatexislithosphereCaucasusРабота выполнена при поддержке МПР РФ, ФГУП «ВСЕГЕИ», ОАО «Кавказгеолсъемка», ГИН РАН, Минмузея РАН, МГУ и проекта SCOPES SNSF (грант № IZ73Z0_152392).ReferencesБаранов Г.И., Кропачев С.М. Стратиграфия, магматизм и тектоника Большого Кавказа на докембрийском и палеозойском этапах развития // Геология Большого Кавказа. М.: Недра, 1976. С. 45–154.Баранов Г.И., Кропачев С.М. Стратиграфия, магматизм и тектоника Большого Кавказа на докембрийском и палеозойском этапах развития // Геология Большого Кавказа. М.: Недра, 1976. С. 45–154.Бибикова Е.В., Сомин М.Л., Красивская И.С. и др. U-Pb возраст ортогнейсов Главного Кавказского хребта // Изв. АН СССР. Сер. Геол. 1991. № 9. С. 23–34.Бибикова Е.В., Сомин М.Л., Красивская И.С. и др. U-Pb возраст ортогнейсов Главного Кавказского хребта // Изв. АН СССР. Сер. Геол. 1991. № 9. С. 23–34.Гамкрелидзе И.П., Шенгелиа Д.М. Докембрийско-палеозойский региональный метаморфизм, гранитоидный магматизм и геодинамика Кавказа. М.: Научный мир, 2005. 460 с.Гамкрелидзе И.П., Шенгелиа Д.М. Докембрийско-палеозойский региональный метаморфизм, гранитоидный магматизм и геодинамика Кавказа. М.: Научный мир, 2005. 460 с.Герасимов В.Ю. Температурная эволюция метаморфизма и обратимость минеральных равновесий. М.: Наука, 1992. 129 с.Герасимов В.Ю. Температурная эволюция метаморфизма и обратимость минеральных равновесий. М.: Наука, 1992. 129 с.Герасимов В.Ю., Гаранин В.К., Письменный А.Н., Энна Н.Л. Новые данные о проявлении мезозойского магматизма в Бечасынской зоне Большого Кавказа и оценка возраста регионального метаморфизма // Вестн. Моск. ун-та. 2015. № 4. С. 62–73.Герасимов В.Ю., Гаранин В.К., Письменный А.Н., Энна Н.Л. Новые данные о проявлении мезозойского магматизма в Бечасынской зоне Большого Кавказа и оценка возраста регионального метаморфизма // Вестн. Моск. ун-та. 2015. № 4. С. 62–73.Герасимов В.Ю., Лебедев В.А., Аракелянц М.М., Письменный А.Н. Термохронологическое моделирование возраста метаморфизма андалузитовых сланцев Кавказа // Тез. докл. XVII Симп. по геохимии изотопов имени академика А.П. Виноградова. М.: ГЕОХИ, 2004. С. 61–62.Герасимов В.Ю., Лебедев В.А., Аракелянц М.М., Письменный А.Н. Термохронологическое моделирование возраста метаморфизма андалузитовых сланцев Кавказа // Тез. докл. XVII Симп. по геохимии изотопов имени академика А.П. Виноградова. М.: ГЕОХИ, 2004. С. 61–62.Герасимов В.Ю., Письменный А.Н., Энна Н.Л. Цирконометрия метагранитоидов кристаллиникума Большого Кавказа // Магматизм и метаморфизм в истории Земли. Мат-лы XI Всеросс. петрографического совещ. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2010. Т. 1. С. 167–168.Герасимов В.Ю., Письменный А.Н., Энна Н.Л. Цирконометрия метагранитоидов кристаллиникума Большого Кавказа // Магматизм и метаморфизм в истории Земли. Мат-лы XI Всеросс. петрографического совещ. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2010. Т. 1. С. 167–168.Герасимов В.Ю., Савко К.А. Геоспидометрия и температурная эволюция гранат-кордиеритовых метапелитов Воронежского кристаллического массива // Петрология. 1995. № 6. С. 563–577.Герасимов В.Ю., Савко К.А. Геоспидометрия и температурная эволюция гранат-кордиеритовых метапелитов Воронежского кристаллического массива // Петрология. 1995. № 6. С. 563–577.Ньютон Р.С. Флюиды гранулитовой фации метаморфизма. Взаимодействие флюид порода при метаморфизме / Под ред. Дж. Уолтера, Б. Вуда. М.:. Мир, 1989. 249 с.Ньютон Р.С. Флюиды гранулитовой фации метаморфизма. Взаимодействие флюид порода при метаморфизме / Под ред. Дж. Уолтера, Б. Вуда. М.:. Мир, 1989. 249 с.Перчук Л.Л. Глубинные флюидные потоки и рождение гранитов // Соросовский образ. журн. 1997. № 6. С. 56–63.Перчук Л.Л. Глубинные флюидные потоки и рождение гранитов // Соросовский образ. журн. 1997. № 6. С. 56–63.Шенгелиа Д.М., Кориковский С.П., Чичинадзе Г.Л. и др. Петрология метаморфических комплексов Большого Кавказа. М.: Наука, 1991. 232 с.Шенгелиа Д.М., Кориковский С.П., Чичинадзе Г.Л. и др. Петрология метаморфических комплексов Большого Кавказа. М.: Наука, 1991. 232 с.Berger G.W., York D. Geothermometry from 40Ar/39Ar dating experiments // Geochim. et Cosmochim. Acta, 1981. Vol. 45. P. 795–811.Berger G.W., York D. Geothermometry from 40Ar/39Ar dating experiments // Geochim. et Cosmochim. Acta, 1981. Vol. 45. P. 795–811.Dodson M.H. Closure temperature in cooling geochronological and petrological systems // Contrib. Mineral. and Petrol. 1973. Vol. 40, N 3. P. 259–274.Dodson M.H. Closure temperature in cooling geochronological and petrological systems // Contrib. Mineral. and Petrol. 1973. Vol. 40, N 3. P. 259–274.England P.C., Tompson A.B. Pressure-temperature-time paths of regional metamorphism: heat transfer during the evolution of regions of thickened continental crust // J. Petrol. 1984. Vol. 25. P. 894–928.England P.C., Tompson A.B. Pressure-temperature-time paths of regional metamorphism: heat transfer during the evolution of regions of thickened continental crust // J. Petrol. 1984. Vol. 25. P. 894–928.Gerasimov V.Yu., Pismennyi A.N. Thermochronological modeling of the Greater Caucasus metamorphism age // Geophys. Res. Abstr. EGU. 2005. Vol. 7. 07853.Gerasimov V.Yu., Pismennyi A.N. Thermochronological modeling of the Greater Caucasus metamorphism age // Geophys. Res. Abstr. EGU. 2005. Vol. 7. 07853.Korikovsky S.P., Shengelia D.M., Potapenko Yu.Ya. et al. The map of metamorphic facies of the crystalline basement of the Greater Caucasus; Scale 1:200 000. Moscow; Tbilisi: Metsniereba, 1995.Korikovsky S.P., Shengelia D.M., Potapenko Yu.Ya. et al. The map of metamorphic facies of the crystalline basement of the Greater Caucasus; Scale 1:200 000. Moscow; Tbilisi: Metsniereba, 1995.Lee J.K.W., Williams I.S., Ellis D.J. Pb, U and Th diffusion in natural zircon // Nature. 1997. Vol. 390. P. 159–162.Lee J.K.W., Williams I.S., Ellis D.J. Pb, U and Th diffusion in natural zircon // Nature. 1997. Vol. 390. P. 159–162.Ludwig K.R. User’s Manual for ISOPLOT/EX, Version 2.10. A geochronological toolkit for Microsoft Excel // Berkeley Geochronology Center Spec. Publ. 1999. N 1a. USA, Berkeley, 22 p.Ludwig K.R. User’s Manual for ISOPLOT/EX, Version 2.10. A geochronological toolkit for Microsoft Excel // Berkeley Geochronology Center Spec. Publ. 1999. N 1a. USA, Berkeley, 22 p.Ludwig K.R. SQUID 1.00. User’s Manual // Berkeley Geochronology Center Spec. Publ. 2000. N 2. USA, Berkeley.Ludwig K.R. SQUID 1.00. User’s Manual // Berkeley Geochronology Center Spec. Publ. 2000. N 2. USA, Berkeley.Philippot P., Perchuk A.L., Blichert-Toft J. et al. Lu-Hf and Ar-Ar geochronology confirms extreme rate of subduction zone metamorphism deduced from geospeedometry // Tectonophys. 2001. Vol. 342. Р. 23–38.Philippot P., Perchuk A.L., Blichert-Toft J. et al. Lu-Hf and Ar-Ar geochronology confirms extreme rate of subduction zone metamorphism deduced from geospeedometry // Tectonophys. 2001. Vol. 342. Р. 23–38.Pollack H.N., Chapman D.S. On the regional variation of heat flow, geotherms, and lithospheric thickness // Tectonophys. 1977. Vol. 38. P. 279–296.Pollack H.N., Chapman D.S. On the regional variation of heat flow, geotherms, and lithospheric thickness // Tectonophys. 1977. Vol. 38. P. 279–296.Rubatto D. Zircon trace element geochemistry: partitioning with garnet and the link between U–Pb ages and metamorphism // Chem. Geol. 2002. Vol. 184. P. 123–138.Rubatto D. Zircon trace element geochemistry: partitioning with garnet and the link between U–Pb ages and metamorphism // Chem. Geol. 2002. Vol. 184. P. 123–138.Somin M.L. Pre-Jurassic basement of the Greater Caucasus: Brief overview // Turkish J. Earth Sci. 2011.Vol. 20. P. 545–610.Somin M.L. Pre-Jurassic basement of the Greater Caucasus: Brief overview // Turkish J. Earth Sci. 2011.Vol. 20. P. 545–610.Williams I.S. U-Th-Pb Geochronology by ion microprobe // Application of microanalytical techniques to understanding mineralizing processes // Rev. Econ. Geol. 1998. Vol. 7. P. 1–35.Williams I.S. U-Th-Pb Geochronology by ion microprobe // Application of microanalytical techniques to understanding mineralizing processes // Rev. Econ. Geol. 1998. Vol. 7. P. 1–35.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.