Самым точным методом определения возраста горных пород, времени формирования месторождений и проявления различных геологических событий является U-Pb-метод геохронологических исследований. Он основан на использовании минералов, содержащих в своей структуре уран, изотопы которого по прошествии времени распадаются и превращаются в изотопы свинца. Измерив количество урана и образованного свинца и согласовав эти данные с известными константами распада, можно рассчитать возраста минерала.
Существует ряд хорошо изученных минералов, которые успешно используются для геохронологических исследований: циркон, бадделеит, монацит, апатит, рутил, титанит. Однако для некоторых месторождений, которые характеризуются специфическими условиями образования, применение традиционных геохронометров невозможно. Зачастую именно с такими месторождениями связаны значительные запасы стратегического минерального сырья. Возраст формирования оруденения дает информацию о связи с конкретными геологическими процессами, что помогает более эффективно искать новые месторождения схожего типа. Поэтому одной из ключевых задач современных геохронологических разработок является поиск и изучение новых минералов-геохронометров.
В лаборатории изотопной геологии на базе ЦКП «АЙРИС» Института геологии и геохронологии докембрия РАН было проведено экспериментальное исследование, целью которого стало выявление новых геохронометров. Критериями для отбора потенциальных минералов-геохронометров стали их распространенность в горных породах различных типов; наличие в их структуре урана; устойчивость минералов в ходе поздних наложенных процессов. Всем этим условиям соответствовали гранат и везувиан — породообразующие минералы скарновых месторождений. Именно с месторождениями этого типа связаны богатейшие запасы железа, вольфрама, кобальта, никеля и других важнейших полезных ископаемых.
В ходе эксперимента было установлено, что уран в структуре граната и везувиана изоморфно входит на позицию кальция. Опыты показали, что содержание урана в структуре минералов граната из железорудных месторождений может достигать 78 мкг/г [1], а в структуре минералов группы везувиана — 37 мкг/г [2]. Для подтверждения надежности свойств новых U-Pb-минералов-геохронометров был проведен ряд исследований на месторождениях с известным возрастом формирования, данные о котором были получены при помощи традиционно применяемых геохронометров. Эффективность использования граната в качестве источника геохронологической информации была показана на примере железорудного месторождения Дашкесан (Азербайджан), где полученный возраст граната из рудных пород совпал с возрастом циркона Дашкесанского магматического комплекса [3].
Высокий потенциал везувиана в качестве U-Pb-минерала-геохронометра был продемонстрирован на примере рудопроявления Хопунваара (Питкярантский рудный район), где установленный с помощью везувиана возраст совпал с известным возрастом гранитов Салминского батолита (Хопунваара) [4]. В настоящее время с помощью надежно апробированных минералов-геохронометров собраны новые данные о возрасте образования целого ряда скарновых месторождений России и мира.
Полученные научные результаты открывают новые возможности в изучении процессов формирования месторождений различной рудной специализации с использованием граната и везувиана — новых U-Pb-минералов-геохронометров.
Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта РНФ № 22-17-00211П.
