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 206Pb – 238U и 207Pb – 235U или 206Pb/204Pb – 238U/204Pb и 207Pb/204Pb – 235U/204Pb, во втором случае - 206Pb/204Pb – 207Pb/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 lniPb – lnjPb. 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 ln206Pb – ln207Pb 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:
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 U – Pb 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].
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.
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.
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:
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.