Резюме на основните публикации (период 2005-2012 г.)

Sr-Nd изотопни характеристики и характерни (индикаторни) отношения на елементи-следи в скалите доказват модифициране на първичната мантийна магма чрез привнос на флуидно-мобилни елементи и контаминиране със седименти. Hf изотопни характеристики на датираните циркони предполагат значително влияние и на коровата асимилация. Унаследени циркони в хибридните габра и техните ε-Hf дават информация за долната кора като възможен източник за обогатяване на първичната мантийна магма. Тези циркони са с възраст около 440 Ma и ε-Hf при 82 Ma от −7, докато новообразуваните конкордантни Горнокредни циркони показват характерни “мантийни“ ε-Hf стойности от +7.2 до +10.1. Горната и средна кора участват също в генерирането на гранитоидните скали. Техните циркони са Долнопалеозойски или значително по-стари с коригирани за възраст 82–85 Ma стойности на ε-Hf до −28. В същото време Кредните конкордантни циркони в гранитоидите са мантийно доминирани със стойности на ε-Hf от +3.9 до +7.

Изследвани са елементи-следи (вкл. редкоземни елементи) в цирконите и е обърнато внимание на характерно за цирконите от хибридните габра обогатяване с U, Th и REE.
77. Soldatos, T., A. Koroneos, B. Kamenov, I. Peytcheva, A. von Quadt, G. Christofides, X. Zheng, H. Sang. 2008. New U-Pb and Ar-Ar mineral ages for the Barutin-Buynovo-Elatia-Skaloti-Paranesti batholith (Bulgaria and Greece): Refinement of its debatable age. – Geochemistry, Mineralogy and Petrology, 46, 85-102.
Единични циркони от амфибол-биотитов гранодиорит (GDR) от гръцката част на батолита батолита Барутин-Буйново-Елатия-Скалоти-Паранещи (ББЕСП; България и Гърция) са датирани с високо-прецизния ID-TIMS U-Pb метод. Данните са съчетани с изотопни Hf-данни от същите датирани циркони, за да се изясни спорната възраст на внедряване на плутона и да се определи неговия магматичен източник. Възрастта на внедряване е определена на 55.93±0.28 Ma по два конкордантни циркона, едно зърно показва незначителна загуба на олово, а други два кристала разкриват унаследено олово, което сочи за възможни Пермо-Триаска и Юрска възраст на унаследените ядра/зърна. Изотопните хафниеви характеристики на анализираните циркони (коригирани за възраст 56 Ma) са слабо положителни (+1 to +3). Те доказват, че родоначалната магма е генерирана чрез смесване на първична мантийна и корова магма или е получена чрез претопяване на по-стари субдукционни или постколизионини материали.

За биотитови и калиево-фелдшпатови фракции от амфибол-биотитов гранодиорит от българската част на батолита е приложено Ar-Ar изотопно датиране. Получена е плато-възраст от 49.99±0.88 Ma от биотитовата фракция, като са изключени по-старите възрасти на първото и последните три стъпала. Изохронни изчисления върху диаграми ⁴⁰Ar/³⁶Ar vs. ³⁹Ar/³⁶Ar и ³⁶Ar/⁴⁰Ar vs. ³⁹Ar/⁴⁰Ar определят 50.6±1.2 Ma и 50.6±2.1 Ma, съответно. Резултатите за калиевия фелдшпат са по-малко достоверни, но най-общо са в диапазона 42-44 Ма. И двете Ar-Ar възрасти са интерпретирани като етапи от охлаждането на плутона или като резултат от слаб ефект на метаморфно/тектонско събитие, оказало влияние върху изотопната система. Новите изотопни резултати са в съгласие с публикувани напоследък минераложки, геохимични, кислородни и стронциеви изотопни данни за батолита ББЕСП, определяйки Палеоцен-Еоценска възраст на внедряване на скалните групи, които е възможно да се различават малко по време на образуване и произход.

Конвенционални ID-TIMS и in situ LA-ICP-MS анализи на циркони от ортогнайси на Местенската и Сърнишката единица и от левкосома на Слащенската единица свидетелстват за протолитна възраст на метагранитоидите и за мигматизация през Юрско време (146-156 Ma). Слабо позотивните стойности на -Hf (t) на цирконите насочват към корово-мантиен произход на скалите. Магмата е била контаминирана с Палеозойски до (рядко) Протерозойски корови скали (негативни -Hf (t) на цирконите).

Детайлна U-Pb цирконова геохронология определя темпоралната еволюция на Кредния магматизъм и дава важна информация за възрастта на скалите от фундамента и тяхното участие като асимилиран материал. Магматизмът стартира в Източния Балкан при окло 90 Ma и мигрира на юг в Странджанската зона. В Ямбол-Бургаската зона обилният магматизъм е между 81-78 Ma и съвпада с формирането на многобройни интрузии в Страндажанския ряйон. Предложен е тектоно-магматичен модел, обясняващ еволюцията на магматизма в Източното Средногорие.

Проследена е промяната в химизма на магмата от ранните към по-късните субвулкански тела и дайки, отразени в Hf-изотопен състав и разпределението на елементите-следи в цирконите, с акцент върху потенциалното им значение за образуване на находището. Източниците на рудоносната магма са определени като корово-мантийни, с участието на Долнопалеозойски мантиен/долонокоров източник – установени са циркони с възраст 457.0±3.5 Ma до 500 Ма и коригирани за възраст Hf стойности до +8 и +11. Като важни фактори, контролиращи формирането на порфирното Cu-(Mo–Au) находище, са определени оксидационното състояние на магмата, оценено по отношенията Ce/Ce* и Eu/Eu* в цирконите, както и смяната в тектонския режим.

Магматично-хидротермалната система на Елшица-Влайков връх показва характерни геохимични и изотопни особености, сравнена със северната част на Панагюрския коридор (Елаците, Челопеч и Асарел). Магмите на Елшишкия комплекс са средно- до високо-K калциево-алкални. ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr_(i) отношения на интрузивните скали от 0.70464 до 0.70612 и ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd_(i) отношения от 0.51241 до 0.51255 определят смесени корово-мантийни източници на магмата. В използваните за датировка циркони -Hf състав (+6.2 до +9.6) също доказва значително участие на мантиен компонент. Pb изотопен състав на скалите от друга страна (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.13–18.64, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.58–15.64, и ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=37.69–38.56), заедно с унаследените циркони в цирконовите популации предполагат асимилация на различно количество Довариски и Вариски скали от фундамента. U–Pb цирконови и рутилови датировки позваляват времевото разграничаване на порфирното рудообразуване (хидротермален рутил) във Влайков връх 85.6±0.9 Ma, което непосредствено следва кристализирането на субвулканските дацити в Елшица 86.11±0.23 Ma и Елшишкия гранит (86.62±0.02 Ma). Стронциевите изотопни анализи на хидротермални сулфати и карбонати (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.70581–0.70729) предполагат значително взаимодействие между минерализира-щите флуиди и скалите от фундамента. Близкият изотопен състав на оловото (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.432–18.534, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.608–15.647 и ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=37.497–38.630) в хидротермални сулфиди в Елшица и Влайков връх позволяват да се направи извода за рудообразуване в резултат от единен металогенен процес и общ източник на металите.

Южната част на батолита Адамело в Алпите е пример на наставен плутон, вариращ по състав от габро до гранодиорит. U–Pb датиране на единични цирконови зърна от четири тоналитови до гранодиоритови разновидности разкрива продължителна цирконова кристализация във всяка от тях с продължителност между 90 и 700 ka. Най-младите циркони са кристализирали близо до солидуса и дават идентични или малко по-стари възрасти от титанита. Формирането на тези цирконови автокристи се разглежда като приблизителната възраст на внедряване на топилката и нейната окончателна кристализация. Тя се различава от присъстващите в образеца цирконови антекристи, които са се формирали по-рано в магматичната колона, или са от ремобилизирана по-ранна магма. Определените по автокристи възрасти на “внедряване“ варират от 42.43±0.09 Ma до 40.90±0.05 Ma, маркирайки 1.5 Ma история на интрудиране и кристализация. Ние предполагаме, че продължителни периоди на цирконова кристализация са вероятно обичайни за богатите на силиций скали, докато цирконите от остатъчните топилки на първично недонаситени мафични топилки би трябвало да дават по-точни възрасти на внедряване, съвпадащи с настоящата аналитична вероятна погрешност от 0.1–0.2% за ²⁰⁶Pb/²³⁸U възраст. Намаляващите Th/U отношения в датираните циркони от една порция магма документира обедняването на остатъчната топилка на Th, поради едновременното кристализиране на титанит. Предварителните данни за Hf изотопен състав на датираните циркони предполага, че топилките от ранния етап на плутона представляват хибридни магми със значително участие на коров компонент (εHf между −2.8 и +3.0). Последващите магми са по-ювенилни с εHf стойности в цирконите от +6.4 до +8.9 и следователно биха могли да отразяват добавянето на големи обеми от мафична топилка към магматичната система.

Моделирането на процесите на топене предполага нисък процент на частично топене на богат на клинопироксен амфибол-съдържащ източник, подобен на кумулатните ксенолити при налягане 1 GPa, температури 1240-1300ºC, окислителни условия и водно съдържание 0.2 тегл. %, при което се доближават наблюдаваните характеристики на главните и второстепенни елементи в анкарамитите. Повишените съдържания на Rb, K₂O, Th, Ba и високите Pb изотопни отношения в анкарамитите, сравнени с предположените при моделирането стойности, се обясняват със смесване на анкарамитовата магма с лерцолитови частични топилки, отделени от субдукционно-модифицирания мантиен клин. Издигането и задържането на такива мантийни топилки на границата кора-мантия в екстензионна обстановка, резултат от отдръпването на субдуциращата се плоча, осигурява нужната топлина за стапянето на долнокоровите кумулати. Фракцинната кристализация главно на клинопироксен, както и на оливин и Fe-Ti оксиди в дълбочинна магмена камера, отговаряща на налягане 8 kbar, е продуцирала повечето от наблюдаваните шошонитови базалти и базалтови андезити в Източното Средногорие.