Положительная Eu-аномалия в цирконе и проблема идентификации слабо проявленных эндогенных событий

Для циркона из силикатного мрамора Хапчанского террейна Анабарского щита и сиенитов сухарнинского комплекса гранитоидов Чукотки установлено проявление положительной Eu-аномалии, крайне редкой для этого минерала. В пробе силикатного мрамора положительная Eu-аномалия установлена для поздней генерации циркона с повышенным содержанием неформульных элементов и летучих компонентов. Возраст циркона по верхнему пересечению – 1954±17 млн лет (гранулитовый метаморфизм), нижнее пересечение – 984±49 млн лет (тектонотермальное событие). Циркон с положительной Eu-аномалией тяготеет к нижнему пересечению дискордии, что указывает на связь с поздним воздействием флюидов. Циркон из сиенитов отличается черными высокоурановыми краевыми зонами с положительной Eu-аномалией и обогащением элементами-примесями. Весь циркон образует кластер с конкордантным возрастом около 105 млн лет. Вероятно, возникновение положительной Eu-аномалии в цирконе из сиенитов произошло в результате эволюции закрытой магматической системы, без привлечения стороннего флюида. Циркон из силикатного мрамора, как представляется, зафиксировал эволюцию состава флюидов: 1) ранний флюид обогащен бором и был преимущественно водным, вероятно, мобилизованным из первично-осадочного протолита силикатных мраморов; 2) последующий, предположительно оторванный во времени от гранулитового метаморфизма, был обогащен галогенами (фтором и хлором), что нашло отражение в составе поздних генераций циркона. В работе показано, что нижнее пересечение дискордии, опирающееся на отдельные генерации циркона с особыми геохимическими характеристиками (содержание и спектры REE, амплитуда и знак Се- и Eu-аномалии, содержание неформульных элементов-примесей, Th/U отношение), может отражать реальное геологическое событие, а не является аналитическим артефактом.

1. Гусев Н., Романова Л., Скублов С. (2024). Геохимия и возраст циркона из аккреционной олистостромы хапчанской серии Анабарского щита. Геология и минерально-сырьевые ресурсы Северо-Востока России: материалы XIV Международной научно-практической конференции, посвященной 300-летию Российской Академии наук и 100-летию золотодобывающей промышленности РС(Я), 26-29 марта 2024 г. Якутск: Издательский дом Академии наук РС(Я), с. 307–313.

2. Левашова Е.В., Скублов С.Г., Хамдард Н., Иванов М.А, Стативко В.С. (2024). Геохимия циркона из пегматитоносных лейкогранитов комплекса Лагман, провинция Нуристан, Афганистан. Russian Journal of Earth Sciences, 24(2), ES2011. https://doi.org/10.2205/2024ES000916

3. Сергеева Л.Ю., Скублов С.Г., Гусев Н.И., Мельник А.Е. (2016). Геохимия циркона из гранулитов далдынской серии (Анабарский щит). Записки Российского минералогического общества, 145(6), с. 20–44. Akimova E.Y., Gusev N.I., Savelev A.D., Donchenko D.R. (2025).

4. Metacarbonate rocks of the Paleoproterozoic Khapchan series (southeastern part of the Anabar Shield): mineral and chemical composition, metamorphic conditions. Journal of Mining Institute, 274, pp. 3–20.

5. Anenburg M., Williams M.J. (2022). Quantifying the tetrad effect, shape components, and Ce–Eu–Gd anomalies in rare earth element patterns. Mathematical Geosciences, 54(1), pp. 47–70. https://doi.org/10.1007/s11004-021-09959-5

6. Bouvier A.S., Ushikubo T., Kita N.T., Cavosie A.J., Kozdon R., Valley J.W. (2012) Li isotopes and trace elements as a petrogenetic tracer in zircon: insights from Archean TTGs and sanukitoids. Contributions to Mineralogy and Petrology, 163(5), pp. 745–768. https://doi.org/10.1007/s00410-011-0697-1

7. Douville E., Bienvenu P., Charlou J.L., Donval J.P., Fouquet Y., Appriou P., Gamo T. (1999). Yttrium and rare earth elements in fluids from various deep-sea hydrothermal systems. Geochimica et Cosmochimica Acta, 63(5), pp. 627–643. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(99)00024-1

8. Fedotova A.A., Bibikova E.V., Simakin S.G. (2008). Ion-microprobe zircon geochemistry as an indicator of mineral genesis during geochronological studies. Geochemistry International, 46(9), pp. 912–927. https://doi.org/10.1134/S001670290809005X

9. Finch R.J., Hanchar J.M. (2003). Structure and chemistry of zircon and zircon-group minerals. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 53(1), pp. 1–25. https://doi.org/10.2113/0530001

10. Fowler A.D., Doig R. (1983). The significance of europium anomalies in the REE spectra of granites and pegmatites, Mont Laurier, Quebec. Geochimica et Cosmochimica Acta, 47(6), pp. 1131–1137. https://doi.org/10.1016/0016-7037(83)90243-0

11. Geisler T., Schleicher H. (2000). Improved U–Th–total Pb dating of zircons by electron microprobe using a simple new background modeling procedure and Ca as a chemical criterion of fluid-induced U-Th-Pb discordance in zircon. Chemical Geology, 163(1–4), pp. 269–285. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(99)00099-6

12. Gladkochub D.P., Donskaya T.V., Ernst R.E., Pisarevsky S.A., Wingate M.T., Söderlund U. (2016). Proterozoic dyke swarms of the Siberian Craton and their geodynamic implications. Acta Geologica Sinica (English Edition), 90(supp. 1), pp. 6–7. https://doi.org/10.1111/1755-6724.12849

13. Grimes C.B., John B.E., Cheadle M.J., Mazdab F.K., Wooden J.L., Swapp S., Schwartz J.J. (2009). On the occurrence, trace element geochemistry, and crystallization history of zircon from in situ ocean lithosphere. Contributions to Mineralogy and Petrology, 158(6), 757–783. https://doi.org/10.1007/s00410-009-0409-2

14. Hoskin P.W.O. (2005). Trace-element composition of hydrothermal zircon and the alteration of Hadean zircon from the Jack Hills, Australia. Geochimica et Cosmochimica Acta, 69(3), pp. 637–648. https://doi.org/10.1016/J.GCA.2004.07.006

15. Hoskin P.W., Schaltegger U. (2003). The composition of zircon and igneous and metamorphic petrogenesis. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 53(1), pp. 27–62. https://doi.org/10.2113/0530027

16. Ireland T.R., Williams I.S. (2003). Considerations in zircon geochronology by SIMS. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 53(1), pp. 215–241. https://doi.org/10.2113/0530215

17. Kheraskova T.N., Bush V.A., Didenko A.N., Samygin S.G. (2010). Breakup of Rodinia and early stages of evolution of the Paleoasian ocean. Geotectonics, 44(1), pp. 3–24. https://doi.org/10.1134/S0016852110010024

18. Kudryashov N.M., Skublov S.G., Galankina O.L., Udoratina O.V., Voloshin A.V. (2020). Abnormally high-hafnium zircon from rare-metal pegmatites of the Vasin-Mylk deposit (the northeastern part of the Kola Peninsula). Geochemistry, 80(3), 125489. https://doi.org/10.1016/j.geoch.2018.12.001

19. Levashova E.V., Mamykina M.E., Skublov S.G., Galankina O.L., Li Q.L., Li X.H. (2023). Geochemistry (TE, REE, Oxygen) of zircon from leucogranites of the Belokurikhinsky Massif, Gorny Altai, as indicator of formation conditions. Geochemistry International, 61(13), pp. 1323–1339. https://doi.org/10.1134/S001670292311006X

20. Loucks R.R., Fiorentini M.L., Henríquez G.J. (2020). New magmatic oxybarometer using trace elements in zircon. Journal of Petrology, 61(3), egaa034. https://doi.org/10.1093/petrology/egaa034

21. Lukanin O.A., Dernov-Pegarev V.F. (2010). Partitioning of rare earth elements between an aqueous chloride fluid phase and melt during the decompression-driven degassing of granite magmas. Geochemistry International, 48(10), pp. 961–978. https://doi.org/10.1134/S0016702910100022

22. McDonough W.F., Sun S.-S. (1995). The composition of the Earth. Chemical Geology, 120(3–4), pp. 223–253. https://doi.org/10.1016/0009-2541(94)00140-4

23. Rogova I.V., Stativko V.S., Petrov D.A., Skublov S.G. (2024). Trace element composition of zircons from rapakivi granites of the Gubanov intrusion, the Wiborg massif, as a reflection of the fluid saturation of the melt. Geochemistry International, 62(11), pp. 1123–1136. https://doi.org/10.1134/S0016702924700630

24. Rubatto D. (2002). Zircon trace element geochemistry: partitioning with garnet and the link between U–Pb ages and metamorphism. Chemical Geology, 184(1–2), pp. 123–138. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(01)00355-2

25. Salimgaraeva L., Berezin A., Sergeev S., Gubanov N., Stetskaya E., Skublov S. (2024). Zircons from eclogite-associated rocks of the Marun–Keu complex, the Polar Urals: Trace elements and U–Pb dating. Geosciences, 14(8), 206. https://doi.org/10.3390/geosciences14080206

26. Schulz B., Klemd R., Brätz H. (2006). Host rock compositional controls on zircon trace element signatures in metabasites from the Austroalpine basement. Geochimica et Cosmochimica Acta, 70(3), pp. 697–710. https://doi.org/10.1016/j.gca.2005.10.001

27. Skublov S.G., Berezin A.V., Berezhnaya N.G. (2012). General relations in the trace-element composition of zircons from eclogites with implications for the age of eclogites in the Belomorian Mobile Belt. Petrology, 20(5), pp. 427–449. https://doi.org/10.1134/S0869591112050062

28. Skublov S.G., Gavrilchik A.K., Berezin A.V. (2022). Geochemistry of beryl varieties: comparative analysis and visualization of analytical data by principal component analysis (PCA) and t-distributed stochastic neighbor embedding (t-SNE). Journal of Mining Institute, 255, pp. 455–469. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.40

29. Skublov S.G., Gusev N.I., Salimgaraeva L.I., Romanova L.Y. (2024a). Trace element composition of discordant zircon as a reflection of the fluid regime of paleoproterozoic granulite metamorphism (Khapchan terrane, Anabar shield). Geochemistry International, 62(8), pp. 793–804. https://doi.org/10.1134/S0016702924700393

30. Skublov S.G., Myskova T.A., Marin Yu.B., Astaf’ev B.Y., Bogomolov E.S., L’vov P.A. (2013). Geochemistry of zircon rims with different ages in gneisses of the Kola Series (SIMS, SHRIMP-II) and the problem of Early Caledonian thermal activization of the Kola craton. Doklady Earth Sciences, 453(2), pp. 1250–1256. https://doi.org/10.1134/S1028334X13120167

31. Skublov S.G., Petrov D.A., Galankina O.L., Levashova E.V., Rogova I.V. (2023). Th-rich zircon from a pegmatite vein hosted in the Wiborg rapakivi granite massif. Geosciences, 13(12), 362. https://doi.org/10.3390/geosciences13120362

32. Skublov S.G., Terekhov E.N., Kuznetsov N.B., Makeyev A.B., Salimgaraeva L.I. (2024b). U–Pb (SHRIMP-II) age of zircon from granites of Bolshoi Tyuters Island (Gulf of Finland, Russia) and the problem of the Ediacaran thermal event in the region. Doklady Earth Sciences, 517(1). pp. 1165–1176. https://doi.org/10.1134/S1028334X24601573

33. Skuzovatov S.Y., Shatsky V.S., Wang Q., Ragozin A.L., Kostrovitsky S.I. (2021). Multiple tectonomagmatic reactivation of the unexposed basement in the northern Siberian craton: from Paleoproterozoic orogeny to Phanerozoic kimberlite magmatism. International Geology Review, 64(8), pp. 1119–1138. https://doi.org/10.1080/00206814.2021.1916784

34. Smelov A.P., Kotov A.B., Sal’nikova E.B., Kovach V.P., Beryozkin V.I., Kravchenko A.A., Dobretsov V.N., Velikoslavinskii S.D., Yakovleva S.Z. (2012). Age and duration of the formation of the Billyakh tectonic melange zone. Anabar Shield. Petrology, 20(3), pp. 286–300. https://doi.org/10.1134/S0869591112030058

35. Watson E.B., Wark D.A., Thomas J.B. (2006). Crystallization thermometers for zircon and rutile. Contributions to Mineralogy and Petrology, 151(4), pp. 413–433. https://doi.org/10.1007/s00410-006-0068-5

36. Yakymchuk C., Kirkland C.L. (2025). Interpreting europium anomalies in zircon: The importance of source redox. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 26(10), e2025GC012505. https://doi.org/10.1029/2025GC012505

37. Zhao K.D., Jiang S.Y., Ling H.F., Palmer M.R. (2014). Reliability of LA-ICP-MS U-Pb dating of zircons with high U concentrations: A case study from the U-bearing Douzhashan Granite in South China. Chemical Geology, 389, pp. 110–121. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2014.09.018