Изотопы свинца. Вопросы геохимии

ИЗОТОПЫ СВИНЦА. ВОПРОСЫ ГЕОХИМИИ

Макаров В.П.

Решение геохронологических задач является одной из важнейших операций при проведении геологических исследований. К одному из основных методов их решения относится использование явления радиоактивного распада U, K, Sr и др. При радиоактивном распаде U образуются изотопы   свинца, и эти компоненты лежат в основе уран – свинцового и свинец – свинцового методов [1].  В первом случае используются пары 206Pb238U и 207Pb235U или 206Pb/204Pb238U/204Pb и 207Pb/204Pb235U/204Pb, во втором случае - 206Pb/204Pb207Pb/204Pb [2]. Во всех случаях вводится поправка за обыкновенный свинец, значение которой определяется из геологических соображений. Это существенный недостаток этой методики, поскольку содержит значительный элемент произвола и тенденциозности. 

Есть ещё мало изученный аспект поведения изотопов Pb при решении геохронологических задач: это анализ распределений логарифмов концентраций «абсолютных» содержаний изотопов Pb в координатах lniPblnjPb. Под «абсолютными» содержаниями понимаются значения в единицах содержания валового свинца. Впервые этот метод бал упомянут в работе [3]. На рис.1 приведена обложка книги [5]. В работах [4, 5] приведена полная характеристика этого метода с теоретическим его обоснованием. Но там он рассмотрен в общем виде, далее он будет несколько конкретизирован с упором на применение его в геохронологических целях.

В работе использовались готовые результаты определений содержаний изотопов обязательно с наличием количеств валового свинца из литературных источников. Далее эти результаты пересчитывались на абсолютное содержание изотопа, определялись величины lniPb и по этим данным строились диаграммы в координатах ln206Pbln207Pb как для минералов (циркон, монацит, ортит, апатит, полевые шпаты), так и для различных пород с фоновыми содержаниями урана. Для цирконов, монацитов и ортитов удалось выделить группы образцов:

Рис.1. Обложка книги «Теоретическая геохронология.
Особенности природных распределений РГИИ».

минералы в гранитах, пегматитах, гнейсах (+  гранито-гнейсы, гнейсо-граниты, разные сланцы, гранулиты, мигматиты).  Описание результатов исследований приведено ниже.

Свинец в минералах.

Циркон Zr.

По мнению авторов [6, стр.118] «минералом, наиболее часто применяемым в UPb методе, до сих пор остаётся циркон». Ему посвящено большое количество экспериментальных исследований по выявлению степени сохранности компонентов метода, а также работ по определению радиогенного возраста пород. Поэтому и мы посвятили его исследованию несколько строк.

Нами чисто по техническим причинам собрано всего 427 анализов цирконов. Из них 104 пробы из гранитов, 30 – из пегматитов, 116 – из гнейсов (преимущественно), + сланцы, мигматиты, гранито - гнейсы, гнейсы - тоналиты, парагнейсы, ортогнейсы, мигматиты, гранулиты, гранодиорит - гнейсы. Остальные пробы-  из прочих пород. Граниты находятся на территории США (Колорадо, Мичиган, Оклахома, Онтарио и др.) – 39 проб, УКЩ – 27, В. Забайкалья – 9, Карелии – 5, Германии – 5, Сев. Кавказа – 5 и др. Пегматиты – из Сибирской платформы - 9, Карпат – 7, Норвегии - 3, США – 2 и др. 

Рис.2. Циркон в гранитах и пегматитах

Гнейсы – из США – (Аппалачи, Балтимор, Миннесота, Мичиган, Онтарио) - 38 проб, Карелии (+Кольский п-ов) - 23, УКЩ – 10, Норвегии - 9, Забайкалья – 8, Монголии – 7, Тянь-Шаня – 5 проб и др. Количество проб не позволяет создать из них самостоятельные выборки по конкретным породам.

Рис.3. Циркон в гнейсах.

На рис.2 и 3 приведены диаграммы распределений изотопов свинца в гранитах, пегматитах и гнейсах.

Монацит Mn.

По [6] этот минерал является вторым по распространённости в геохимических исследованиях. В нем больше урана, чем в цирконах и сфене, хотя в геохронологических исследованиях он используется значительно реже, чем описанный выше циркон.

Рис.4. Монацит в гранитах и пегматитах.

Всего использовано 276 анализов. Они была разбиты по типам пород, в которых обнаружены использованные монациты: граниты (+ чарнокиты, собиты, эндербиты) - 136 проб, пегматиты - 86 и гнейсы (+ мигматиты, гранито-гнейсы, парагнейсы, гранулиты) - 46. Все породы располагаются в регионах: 

Рис.5. Монацит в гнейсах.

граниты– Украина (+ УКЩ, Кировоградский Бердичевский, Житомирский, Новоукраинский, Подольский комплексы, Приднепровье, Побужье, Приазовье) - 110, Енисейская складчатая область – 14, Карелия (+ Кольский п-ов,) - 3, Казахстан – 3, Таджикистан – 2, Нормандия – 3 и др. Пегматиты – Карелия – 23, УКЩ (Побужье) – 19, Витимо – Алданский щит – 13, США (Колорадо) – 9, Ц. Казахстан – 7, Сибирская платформа – 5, Китай – 3 и др. Гнейсы – Кольский п-ов – 13, Италия – 12, Енисейская складчатая область – 7, Украина – 4, Германия – 3 пробы.  

На рис.4, 5 показаны диаграммы распределений изотопов свинца в монацитах из гранитов, пегматитов, гнейсов. 

Ортиты Ort.

Всего собрано 151 проба, разделённые на выборки: из гранитов (+ гранодиорит, кв. диорит, диорит) – 67 проб, пегматитов – 52 пробы и из мигматитов – 21 проба и др. Все ортиты отобраны в породах, находящихся в регионах: граниты – Украина – 12, Карелии – 13, Памир- 4, В. Каратегин (Ср.Азия)- 9, Гиссарский хр. – 4, Забайкалье – 7 и пр; пегматиты – Карелия – 22, Урал – 8, В.Сибирь (В. Саяны, Слюдянка и др) – 6, Витимо - Алданский щит – 12 и др.; мигматиты – Украина – 15, Памир – 3 и др. На рис.6,7 показано распределение изотопов свинца в этих выборках.

Рис.6. Ортит в гранитах и пегматитах.

Рис.7. Ортит в мигматитах.

Рассмотрим другие минералы, содержащие уран и свинец может быть в    повышенных, но всё-таки близфоновых концентраций.

Полевые шпаты.

В литературе упоминаются просто или полевые шпаты, или калиевые полевые шпаты, или микроклин, или ортоклаз. Количество их не велико, не превышает 30 – 40 проб в совокупе. Всего собрано 112 проб в основном из гранитов, разных гнейсов, пегматитов, мигматитов.  Содержания урана в них колеблются в пределах от 0,000001 до 0,0001 вес.%, возрастая изредка до 0,0015 вес.%.

Калиевый полевой шпат Kf [7, 8]. Всего отобраны 36 проб. Прежде всего из гнейсов и гранулитов, много меньше из гранитов Австралии и США. Из-за недостатка проб не удалось разделить их на отдельные выборки. На рис.8 приведена сводная диаграмма распределение изотопов свинца в Kf.

Рис.8. Калиевый полевой шпат из Австралии [7, 8].

На рис.8 отмечается ещё одна группа проб, отмеченных полыми кружками. Они отскакивают от основной линии, и их можно назвать примесными.

Микроклины Mi [9, 10]. Всего найдено 42 пробы. Они отобраны полностью в США (штаты Вайоминг, Балтимор, Вирджиния, Миннесота, Колорадо) из гранитов, пегматитов и разных гнейсов. Однако организовать их оказалось возможным только в гранитах Вайоминга (17 проб, рис.9) [9].

Рис.9. Распределение изотопов свинца в
микроклинах гранитов США [9]

Микроклины из гнейсов и пегматитов не имеют чётких организационных структур.

Ортоклазы Or [10]. Найдено всего 6 проб из кислых порол США.

Плагиоклазы Pl [7]: 12 проб из мигматитов, гнейсов и гранитов Австралии. Распределение изотопов свинца показано на рис.10. Здесь также наблюдаются примесные пробы.

Рис.10.Распределение изотопов свинца в плагиоклазах
мигматитов Австралии [7]

Полевые шпаты Fs. Неразделённые полевые шпаты (рис.11). Всего отобрано 16 проб из кислых пород (граниты, гранито-гнейсы) Предкавказья и В. Забайкалья [11].

Рис.11. Распределение изотопов свинца в полевых шпатах [11].

Рис.12. Распределение изотопов свинца в апатитах [12, 13].

Апатит Ap.

Отобрано 27 проб в основном в пироксенитах (Ханинское м-ние) и гранитах (Витим-Алданский щит [12], Забайкалье) и граниты (Ю. Австралия [13]).

Рис.13. Распределение изотопов свинца в рудных апатитах [14].

Содержания урана колеблются в пределах 0,001 – 0,0062 вес.%. В Австралии на диаграмме полые кружочки соответствуют апатитам из жил с такими же содержаниями урана. На рис.12 показано распределение изотопов свинца в этих апатитах. Однако в рудных комплексах [14] распределение изотопов свинца несколько иное, оно показано на рис.13 на примере Ханинского месторождения.

СВИНЕЦ В ПОРОДАХ.

Рис.14. Распределение изотопов свинца в известняках.

Были изучены распределения изотопов свинца в трёх типах пород: осадочных, изверженных и метаморфических.

Осадочные породы.

Собраны данные только по известнякам – всего 51 проба. Они встречаются на Урале, Сибирской платформе, Алдане, Предкавказье, Казахстане. В ряде случаев они объединяются общей диаграммой, например, рис.14. Характерны 

Рис.15. Распределение изотопов свинца в кислых и основных породах.

Изверженные породы.

поперечный разброс точек очень небольшой, большое значение величины R. Собрана 131 проба по основным и ультраосновным (толеиты, шошониты, габбро-диабазы, базальты и др.) и кислым породам (граниты, гранодиориты). Они взяты из пород, распространённых на Алдане, УКЩ, в Кузнецком Ала- Тау (граниты, гранодиориты и пр.), в Индийском океане (Реюньон), в западном (Juan de Fuga Ridg, Corda Ridg и др.) и восточном (Япония, Гаваи, Камчатка и др.) обрамлениях Тихого океана и др. Для ряда этих пород, во-первых, характерно объединение их по анализам изотопов свинца в единые диаграммы. Примеры приведены на рис.15. Возраст основных пород колеблется от 10 – 14 (Камчатка) до 2 млн. л. (Реюньон). В гранитах – 1870 – 2675 млн. л.

На рис.16 представлены габбро-диабазы, базальтовые и диабазовые порфириты Кузнецкого Ала-Тау [15], не вошедшие в массив объектов на рис.15.

Рис.16. Распределение изотопов свинца в габбро-диабазы,
базальтовые и диабазовых порфиритах Кузнецкого Ала-Тау [15].

Метаморфические породы.

Изучены мрамора Алдана (джелтулинской, ингрской и фёдоровской свит), характеризуются повышенными содержаниями урана (0,04 – 1,1 вес.%); гнейсы Украины (подольская и тетеревская  серия), сланцы углисто-глинистые Ср. Азии (на урановом месторождении, чёрные сланцы), кристаллические сланцы Антарктиды, гранулиты Австралии, лиственит Кузнецкого Ала-Тау.  Всего собраны данные о 118 пробах. Среди этих пород также есть примеры объединения их в одной диаграмме. Они приведены на рис. 17 для сланцев, а на рис.18 – то же для мраморов. На рис.17 показаны возрастные данные для гнейсов. Как видно, распределение возрастов гнейсов весьма неопределённо.

Рис.17.Распределение изотопов свинца в сланцах и гнейсах.

Рис.18. Изотопы свинца в мраморах.

Рис.19. Распределение изотопов свинца в железных метеоритах. Типы метеоритов: 1- октаэдриты; 2 – атакситы; 3 – троилиты; 4 – гексаэдриты; 5 и 6 – обобщающие распределения изотопов свинца II и I типов.

Метеориты.

О метеоритах мы говорили ранее [4, 5]. Здесь о них упоминается только в качестве сравнения с полученными выше результатами. Они представлены на рис.19. В нормальных единицах имеем:

Массив
206Pb/204Pb
207Pb/204Pb
208Pb/204Pb
207Pb/06Pb
возраст
млрд. л. [17]
1
18,175
16,446
38,477
0,905
-5,2
2
9,974
11,023
31,500
1,127
-5,5

 

 

 

 

 

 

 

Выделяются две группы метеоритов. Первая группа имеет 207Pb/206Pb = 0,905, соответствуя возрасту ~5,2; для второй - 207Pb/206Pb = 1,127 и ~5,5 млрд.л. 

 

Использование анализов более широкого круга метеоритов, включающих метеориты не только железные, но и другие типы (хондриты разные, железокаменные и др.) не только подтвердили это выделение, но и позволили наметить ещё одну группу, правда, малочисленную метеоритов с количественными соотношениями между ними I : II : III = 58 : 35 : 8 (проб).

 

Подтверждено также распределение типов метеоритов по этим группам. В третью группу вошли хондрулы метеорита Allende, хондриты H5 и ахондриты. Особенно отметим следующее. В работах [17, 18] приведены анализы по различным компонентам метеорита Allende. Так вот, образцы Allende оказались во всех трёх выделенных группах метеоритов.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Таблица 1.

Сводные данные о распределении изотопов свинца в геологических образованиях.

 
Минерал
Порода
Регион
A*
B*
R² 
N
1
Циркон
граниты
 
1,1261
-1,6091
0,924
77
2
 
1,364
1,376
0,9686
16
3
 
1,2148
-0,4149
0,9469
11
4
пегматиты
 
1,6365
1,455
0,9703
11
5
 
1,3356
-0,7372
0,8257
12
6
гнейсы
 
0,9228
-2,0942
0,9041
60
7
 
0,9959
-2,6325
0,9803
37
8
Монацит
граниты
 
0,9393
-1,9589
0,9396
132
9
 
1,0225
-0,6873
0,9611
13
10
пегматиты
 
0,9542
-1,9607
0,9481
74
11
 
1,1942
0,136
0,9747
12
12
гнейсы
 
1,0549
-1,4092
0,9311
17
13
 
1,0187
-2,7971
0,9921
13
14
 
0,9815
-2,1205
0,9671
11
15
Ортит
граниты
 
1,0918
-0,1814
0,9719
38
16
 
0,9759
-1,7414
0,8538
24
17
пегматиты
 
0,9017
-0,9808
0,9514
18
18
 
0,9729
-2,1647
0,9784
17
19
 
0,9744
-1,4338
0,9829
17
20
мигматиты
 
0,873
-2,0985
0,9691
15
21
 
0,7809
-1,8608
0,9985
7
22
Калишпат
гранит
З. Австралия
0,9974
0,051
0,9885
10
23
Микроклин
гранит
USA
1,0149
-0,1466
0,97
10
24
Микроклин
гранит
USA
1,025
0,0882
0,9057
7
25
Калиевый шпат
гранит
Австралия
0,9717
-0,1055
0,7312
7
26
Плагиоклаз
 
З. Австралия
1,0379
0,3221
0,9995
6
27
Полевой шпат
гранит
Предкавказье
1,0104
-0,0848
0,9995
7
28
Полевые шпаты
гранит
США
1
-0,0916
1
6
29
Полевые шпаты
гранит
В. Забайкалье
0,9993
-0,1763
0,9998
9
 
 
 
 
 
 
Σ
721
30
 
Кристал. сланец
Антарктида
0,9531
-0,5732
0,9902
11
31
 
Сланцы чёрные,
Ср. Азия
1,0406
-0,0519
0,999
7
32
 
Кристал. сланец,
Алдан
1,0164
-0,0485
0,9651
8
33
 
Цемент конгломератов,
Украина
1,0941
-1,0179
0,9313
6
34
 
Гранулит
Австралия
0,9967
-0,1091
0,9999
8
35
 
Лиственит,
Кузнецкий
Ала-Тау
1,0197
-0,0387
0,9981
9
36
 
Толеит,
Япония
1,0027
-0,1401
0,9999
5
37
 
Базальты океан.
Реюньон
1,0009
-0,1779
1,00
12
38
 
Толеиты,
Гаваи, Япония
0,9871
-0,2814
0,9993
12
39
 
Базальты океанические
 
0,9991
-0,1876
0,9997
42
40
 
Mg-базальт
Камчатка
0,9979
-0,181
0,9999
5
41
 
Габбро-диабаз, базальтовый
порфирит
Кузнецкий
Ала-Тау
1,0362
0,1378
0,9984
15
42
 
Гранодиорит
Кузнецк.Ала-Тау
1,0368
0,154
0,9995
7
43
 
Гранодиорит
Канада
1,0323
0,1144
0,9994
5
44
 
Граниты
Алдан
1,0748
0,4811
0,9941
5
45
 
Граниты
УКЩ, Подольск. комплекс
0,9884
-0,3009
0,9831
6
46
 
Граниты
Украина
0,9913
-0,2686
0,9915
4
47
 
Известняк
Ю.Урал, Алдан
1,0073
-0,108
0,9998
11
48
 
Известняк
Ц.Кахастан
1,0019
-0,1358
1
8
49
 
Известняк
Предкавказья
1,0563
0,393
0,9983
8
50
 
Известняк
Сибирск. платф
1,0094
-0,1346
0,9909
13
 
 
 
 
 
 
Σ
207

В таб.1 приведён перечень полученных уравнений. Всего имеется 29 уравнения для минералов, и 21 – для пород. Для их построений использованы 721 анализ для минералов, и 207 – для пород, это в сумме меньше общего количества использованных анализов в связи с тем, что часть проб не вошла во множество анализов для уравнений и составляют так называемую примесь. 

Бросается в глаза, во-первых, приуроченность точек к прямым линиям с небольшими дисперсиями разброса точек. Как правило, величины R2 достаточно велики – 0,92 – 0,999, редко опускаясь до 0,73.

Во-вторых, угловые коэффициенты близки единице. Zr содержит примеси U в относительно больших количествах; это, возможно, объясняет отличие угловых коэффициентов в распределении изотопов Pb в цирконах из гранитов и пегматитов. В Zr из гнейсов угловой коэффициент весьма близок единице, чем они отличаются от цирконов в гранитах и пегматитов. Это согласуется с известной точкой зрения, что при метаморфизме U выносится из участков интенсивного метаморфизма во внешние зоны метаморфизма. Тем не менее встречаются пробы, в которых наблюдается повышенные концентрации урана, но угловые коэффициенты все-таки близки единице.

Установлены два вида Ap: один из них связан с гранитами и пироксенитами (Ханинское месторождение). Для них угловой коэффициент, как и в других объектах, близок единице. У метасоматических (рудных) Ap ситуация другая: у них угловой коэффициент имеет относительно высокие значения.

Таким образом экспериментальные прямые линии, отражающие распределения изотопов свинца, описываются уравнением

ln207Pb = A*ln206Pb + B*.

В-третьих, на рис.2, 4, 11, 12 и 17 вынесены значения принятых возрастов цирконов, монацитов в гранитах и пегматитах и пород, и выявляется отсутствие порядка в распределении этих точек, т.е. эти диаграммы отражают более глубокие уровни их формирования. 

В – четвёртых, в географическом распределении проб (рис.13, 14) не отмечено каких-либо закономерностей.

В-пятых, довольно часто, особенно в минералах, выявляется не менее двух выборок практически во всех изученных породах.  В ряде случаев выявляется и третья выборка, которая располагается между первыми, но она выражена менее чётко. В породах это явление не установлено.

Согласно [19] в радиогенной системе присутствуют радиогенный свинец Pbp, образованный при радиоактивном распаде находящихся в системе урана или тория, и примесный свинец Pbo, не связанный с материнскими изотопами. По своей природе Pbo – это радиогенный Pb, оторванный от своего родителя U или Th, и перенесенный в другое место. Рассмотрим уравнения радиоактивного распада:

206Pb = 238Uf8(t),
207Pb = 235Uf5(t).

Их комбинация дает выражение

207Pb = 206Pb K (f5(t)/ f8(t)).

Его логарифмирование даёт исходное теоретическое уравнение

ln(207Pb) = ln(206Pb) + ln[K(f5(t)/ f8(t))] = ln(206Pb) + B.

Другими словами, это - уравнение прямой с угловым коэффициентом, равным единице, или уравнение изохроны. Добавление любой компоненты ведёт к отскакиванию точки от общей прямой. Этот вывод можно применить для свинцов в породе, которые будут радиогенными для урана, находящегося в источнике свинца. Для добавочного компонента этот свинец будет уже фоновым. Это говорит, что уравнение описывает фоновое, изохронное распределение изотопов, а любое отклонение точки от фоновой прямой будет говорить о радиогенной природе свинца в этой точке. 

Согласно вышесказанному изученный Pb можно рассматривать как примесный Pb, и он отражает возраста исходных материнских изотопов.  А свинцы, приуроченные к одной диаграмме в геологических объектах, являются одновозрастными.

 Полученные уравнения имеют особенность: у них очень редко угловой коэффициент точно равен единице. Как правило он <1 или >1.  Иногда достигает значительных величин (~1,4 … ~1,6), обусловленное или ошибками построения, или наложенными эпигенетическими воздействиями, например, в Ap.

В работе [21] показано: дано некоторое распределение Y = AX + B.  На это распределение воздействует некоторый эпигенетический процесс, в результате которого получено преобразование Y = A*X + B*. Если при этом A* = Ak, то и B* = Bk. Поскольку A известна апрорно, A = 1, то можно узнать значение k, оно численно равно A* = k, а отсюда и величину B. Значение отношения изотопов свинца находится из равенства 207Pb/206Pb = eB. Значения возрастов взяты из таблиц [20, стр. 157 - 165]. Результаты отражены в табл.2. С учётом этих данных возрастные группы метеоритов располагаются следующим образом:  

Группа I : группа II : группа III = 5200 : 5450 : 4400.

Таблица 2.

Результаты расчётов возраста свинца в его источниках.

№№ п.п.
Мине-рал
Порода
 Регион
B = B*/A*
 
eB
t, млн. л.
1
Цир- кон
гранит
 
-1,4289
0,2396
 
 
3100
 
 
2
 
1,0088
2,7420
>6000
 
 
 
 
3
 
-0,3415
0,7107
 
4800
 
 
 
4
пегматит
 
0,8891
2,4327
>6000
 
 
 
 
5
 
-0,5520
0,5759
 
4500
 
 
 
6
гнейс
 
-2,2694
0,1034
 
 
 
1700
 
7
 
-2,6433
0,0711
 
 
 
 
1000
8
Мона- цит
гранит
 
-2,0855
0,1243
 
 
 
2050
 
9
 
-0,6722
0,5106
 
4350
 
 
 
10
пегматит
 
-2,0548
0,1281
 
 
 
2100
 
11
 
0,1139
1,1206
5500
 
 
 
 
12
гнейс
 
-1,3359
0,2630
 
 
3300
 
 
13
 
-2,7458
0,0642
 
 
 
 
800
14
 
-2,1605
0,1153
 
 
 
1900
 
15
Ортит
гранит
 
-0,1662
0,8469
5500
 
 
 
 
16
 
-1,7844
0,1679
 
 
 
2550
 
17
пегматит
 
-1,0877
0,3370
 
 
3700
 
 
18
 
-2,225
0,1081
 
 
 
1800
 
19
 
-1,4715
0,2296
 
 
3100
 
 
20
мигматиты
 
-2,4038
0,0904
 
 
 
 
1450
21
 
-2,3829
0,0923
 
 
 
 
1500
22
Mi
гранит
USA
-0,1445
0,8655
5150
 
 
 
 
23
Mi
гранит
USA
0,0861
1,0898
5450
 
 
 
 
24
Kf
гранит
Австралия
0,0511
1,0535
5400
 
 
 
 
25
Kf
гранит
Австралия
-0,1086
0,8971
5150
 
 
 
 
26
Pl
гранит
Австралия
0,3103
1,3638
5750
 
 
 
 
27
Fs
гранит
Предкавка-зье
-0,0839
0,9195
5200
 
 
 
 
28
Fs
гранит
США
-0,0916
0,9125
5200
 
 
 
 
29
Fs
гранит
Забайкалье
-0,1764
0,8383
5050
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
30
 
Кристал.сланец
Антарктида
-0,6014
0,548
 
4450
 
 
 
31
 
Сланцы чёрные,
Ср.Азия
-0,0499
0,9513
5250
 
 
 
 
32
 
Кристал.сланец,
 Алдан
-0,0477
0,9534
5250
 
 
 
 
33
 
Сланцы
Сводная
-0,6014
 
 
 
 
 
 
34
 
Цемент конгло- мерат.
Украина
-0,9304
0,3944
 
 
3900
 
 
35
 
Гранулит
Австралия
-0,1095
0,8963
5150
 
 
 
 
36
 
Лиственит
Кузнецк.Ала-Тау
-0,0380
0,9628
5250
 
 
 
 
37
 
Толеит,
Япония
-0,1397
0,8696
5150
 
 
 
 
38
 
Базальт океан.
Реюньон
-0,1777
0,8372
5050
 
 
 
 
39
 
Толеит
Гаваи, Япония
-0,2851
0,752
 
4900
 
 
 
40
 
Базальт. океан.
 
-0,1878
0,8288
5050
 
 
 
 
41
 
Mg-базальт
Камчатка
-0,1814
0,8341
5050
 
 
 
 
42
 
Габбро-диабаз, базальтовый порфирит
Кузнец. Ала-Тау
0,1330
1,1423
5450
 
 
 
 
43
 
Грано-диорит
Кузнец. Ала-Тау
0,1485
1,1601
5450
 
 
 
 
44
 
Грано-диорит
Канада
0,1108
1,1172
5450
 
 
 
 
45
 
Гранит
Алдан
0,4476
1,5646
5800
 
 
 
 
46
 
Гранит
УКЩ, Подол. комп
-0,3044
0,7375
 
4850
 
 
 
47
 
Гранит
Украина
-0,2710
0,7626
 
4900
 
 
 
48
 
Известняк
Ю.Урал, Алдан
-0,1072
0,8983
5150
 
 
 
 
49
 
Известняк
Кахастан
-0,1355
0,8732
5100
 
 
 
 
50
 
Известняк
Предкавка-зье
0,3721
1,4507
5800
 
 
 
 
51
 
Известняк
Сибирск. платфор.
-0,1334
0,8752
5100
 
 
 
 

В целом возраст свинцов подразделяется на 4 группы. В первую группу на интервале 5050 … 5800 млн. л. попадают породные свинцы, а также свинцы породообразующих минералов и железных метеоритов (рис.19).   Из - за последних эта группа условно названа «метеоритной». Во второй группе на интервале 4900 … 4350 млн. л. находятся отдельные свинцы гранитов Украины, сланцев Антарктиды и толеитов Японии и Гавайских островов, а также свинцы пробы акцессорных минералов (циркон и монацит). В третью группу на интервале 3100 … 3700 млн. л. – акцессорные минералы- циркон, монацит и ортит. Эти же минералы слагают четвёртую группу на интервале 1800 … 2550 млн. л., и самую молодую группу на интервале 800 … 1700 млн. л.

В «метеоритной» группе при разборе «завалов» выделены две подгруппы, между которыми выявился возрастной раздел. Обе подгруппы приведены в табл.3. Первая подгруппа попадает в интервал 5050 … 5250 млн. л. Образцы второй подгруппы - в интервале 5400 … 5500 млн. л. Оба интервала включают также и возраст свинцов обеих групп метеоритов (рис.19).

Таблица 3.

Распределение пород по метеоритным группам.

Подгруппа I
Подруппа II
Мине-рал
Порода
Регион
207Pb/206Pb
Мине-рал
Порода
Регион
207Pb/206Pb
 
Сланцы чёрные
Ср. Азия
0,9513
Mn
пегма-   тит
 
1,1206
 
Кристал. Сланец
Алдан
0,9534
Ort
гранит
 
0,8469
 
Листве- нит
Кузнец. Ала-Тау
0,9628
Mi
гранит
USA
1,0898
Fs
гранит
Пред-кавка-зье
0,9195
 
Габбро-диабаз, базальт. порфир.
Кузнец. Ала-Тау
1,1423
Mi
гранит
USA
0,8655
 
Грано-диорит
Кузнец.    Ала-Тау
1,1601
Kf
гранит
Австра-лия
0,8971
 
Грано-диорит
Канада
1,1172
 
грану-  лит
Австра-лия
0,8963
Kf
гранит
Австра- лия
1,0535
 
 Толеит
Япония
0,8696
 
 
 
 
 
Извест-няк
Ю.Урал, Алдан
0,8983
 
 
 
 
 
Извест-няк
Казах-стан
0,8732
 
 
 
 
 
Извест-няк
Сибир. платф.
0,8752
 
 
 
 
Fs
гранит
Забай- калье
0,8383
 
 
 
 
 
Базальт океан.
Рею-ньон
0,8372
 
 
 
 
 
Базальт. океан.
Рею-ньон
0,8288
 
 
 
 
 
Mg-ба-зальт
Кам-чатка
0,8341
 
 
 
 

Таким образом, изучение особенностей распределений изотопов свинца в минералах и горных породах показало, что в большинстве случаев они хорошо описываются уравнениям вида ln207Pb = ln206Pb + B.  Иногда, особенно в минералах, выявляется по 2 – 3 выборки с таким характером проявления. Анализ размещения возрастных значений, а также типов пород в пределах этих выборок показал отсутствие закономерностей в их поведении, свидетельствуя о том, что выявленные зависимости в поведении изотопов свинца определяются более глубокими причинами.

Интерпретация этих зависимостей основана на явлении радиоактивного распада. Тогда параметр B = f(t), где t – время образования свинцов. Возраст в таком случае определялся по величине отношения 207Рb/206Рb. Оказалось, что большинство значений возрастов попадают на интервалы 5050 … 5250 млн. л. (большинство) и 5400 … 5500 млн. л. . Сопоставление с возрастами железных метеоритов (5200 млн. л. и 5500 млн. л.) показывает их соответствие, что, в свою очередь, говорит о том, что данные свинцы для изученных проб являются фоновыми и относятся к «обыкновенным свинцам» из официальной геохронологии.

 

Литература.

1. Старик И.Е. Ядерная геохронология. Изд. АР СССР. 1961. 630 с.

2. Шуколюков Ю.А., Горохов И.М., Левченков О.А. Графические методы изотопной геологии.   М.: Недра, 1974. 206 с.

3. Макаров В.П. К изотопной геохимии радиоактивных минералов. /Основные проблемы теоретической и прикладной геохимии. Тез. докл. М.: изд. ВИМС, 1985. С.219 – 220.

4. Макаров В.П. Некоторые свойства природных распределений абсолютных содержаний изотопов свинца. //Материалы по геологии урановых месторождений. М.: изд. ВИМС, 1992, вып.130. С.62-70.

5. Макаров В.П. Некоторые свойства природных распределений абсолютных содержаний изотопов свинца. /Теоретическая геохронология. Особенности природных распределений изотопов свинца. М.: Изд. Lambert Academic Publishing. 2018. C. 5 – 35.

6. Гебауэр Д., Грюненфельдер М. U – Th – Pb датирование минералов. /Изотопная геология. М.: Недра, 1984. С.117 – 144.

7.  Oversby V.M. Isotopic ages and geochemistry of archaeon acid igneous rocks from the Pilbare, Western Australia. // Geochim. Cosmochim. Acta, 1976, 40, 7, 817 – 829.

8. Gray C.M., Oversby V.M. The behaviour of lead isotopes during granulite facies metamorphism. //Geochim. Cosmochim. Acta, 1972, 36, 9, 939 – 952.                               

9. Rosholt J.N., Zartman R.E., Nkoto J.T. Lead isotope systematics and uranium depletion in the Granite Mountain, Wyoming. //Bull. Geol. Sos. Amer., 1973, 84, 3, 989 – 1002. (28/9)

10. До Б., Хилтон Дж., Хонсон К. Изотопы свинца в полевых шпатах из некоторых гранитоидных пород, связанных с региональным метаморфизмом. //Изотопы свинца в рудных месторождениях. М.: Атомиздат, 1969, 240 – 259.

11. Эпохи магматизма Восточного Забайкалья. Тугаринов А.И., Бибикова Е.В., Грачёва Т.В. и др. /Геохронология гранитоидов Монголо- Охотского пояса. М.: Наука, 1980. С.5 – 13. (40/73)

12. Новые данные о возрасте пород и руд Ханинского апатитоносного района. Неймарк Л.А. Искандерова А.Д., Тимашков А.Н. и др. //ДАН СССР, 1088, 279, 3, 713 – 717. (31/87)

13. Zircon U – Pb dating in the Vicimity of the Olimpic Dam Cu – U – Au deposite, Roxby downs, South Australia. Mortimer G.E., Cooper J.A., Panerson H.L. et al. //Econ. Geol., 1988, 83, 4, 694 – 709. (37/12)

14. Укдускинский апатитоносный комплекс. Миронюк Е.Н., Тимашков А.И., Неймарк Л.А. и др. //ДАН СССР, 1088, 279, 3, 713 – 717. (34/70)

15. Об источниках рудного вещества Саралинского рудного поля (Кузнецкий Ала-Тау). Фефелов Н.Н., Санина Н.Б., Ахмадуллин Ф.А. и др. //Геология и геофизика, 1992, 3, 67 – 73. (43/89)

16. О возрасте мраморов джелтулинской и иенгрской свит Алдана по данным уран-свинцового изохронного возраста. Герлинг Э.К., Искандерова А.Д., Левченков О.А. и др. //ДАН СССР, 1970, 194, 6, 1397 – 1400. (23/9)

17. U – Th – Pb and Rb – Sr systematics of Allende and U – Th – Pb systematics  of  Orguril. Tatsumoto V., Daniel M., desborough A. et al. //Geochim. Cosvochim. Acta, 1976, 40, 6, 617 – 634. (37/70)

18. Chen J.-N., Tilton G.R. Isotopic lead investigations on the Allende carbonaceans chondrite. // Geochim. Cosvochim. Acta, 1976, 40, 6, 635 – 643. (37/72)

19. Макаров В.П. О природе обыкновенного свинца в минералах. //Отечественная геология, 1999, 5, С. 67- 76.

20. Краткий справочник по геохимии. Войткевич Г.В., Мирошникова А. Е., Поваренных Л.С., др. М.: Недра, 1970. 278 с.

21. Владимир Макаров (Макаров В.П.). Изотопные геотермометры. /Изотопные геотермометры. Решение задач о смешении и источниках вещества. М.: Lambert Academic Publishing. 2019. C. 185 – 216.