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

на доц. д-р Ирена Пейчева

за участие в конкурс за заемане на академичната длъжност професор

в Геологическия институт при Българската академия на науките

в област на висшето образование 4. Природни науки, математика и информатика по професионално направление 4.4. Науки за Земята, научна специалност Геохимия, обнародван в Държавен вестник бр.94/30.11.2013 г.

(номерата отговарят на общия списък с публкациите; резюметата са преведени на български език)

В статията е направен обзор на извършените комплексни изотопно-геохроноложки изследвания на медно-(Au-Mo)-порфирни находища в Централното Средногорие. Показано е, че датирането на рудообразувателните процеси изисква едновременното прилагане на няколко изотопни метода, за да се определи продължителността на геоложките събития в едно находище и да се обхване целия процес на магматизъм и отлагане на металите. В зависимост от конкретната геоложка обстановка са приложени два основни подхода:

(1) директно изотопно датиране на рудни минерали или хидротермални променителни продукти. Пример за това са U-Pb датиране на хидротермален рутил от Влайков връх и Re-Os датиране на молибденит от същото находище;

(2) прецизно датиране на магматични събития, които маркират началото и края на рудообразуването, например в Елшица-Влайков връх и Асарел-Медет.

За характеризиране на магмените източници в находищата от Централното Средногорие са използвани както данни за общата химия на скалите, така и изотопни анализи: Rb-Sr, Sm-Nd и Pb-Pb по средни скални проби и хафниеви (Hf) на циркони с предварително определена възраст.

Натрупаните нови данни дават конкретни отговори на важни генетични въпроси за редица находища и позволяват да се разгледа тяхното положение във връзка с измененията в тектонската обстановка и характера на магматизма напречно (по профил N-S) на Средногорската зона, а в по-регионален план и като част от Апусени-Банат-Тимок-Средногорския магматичен и металогенен пояс.

Направени са изводи за вероятния източник на калций за флуорита от мраморите и диабазите на вместващата Берковска група, основани на сходните изотопни неодимови характеристики. Ниските съдържания на Sm, Rb и U не позволяват надеждното датиране на флуорита, поради незначителното натрупване на дъщерни изотопи.

В резултат на проведеното изследване са получени следните резултати:

(1) Направена е успешна адаптация на наличната електронномикроскопска техника в ЦЛМК (сканиращ електронен микроскоп Philips 515 SEM, снабден с аналитична система WEDAX-3A, която включва EDAX-9100 енергийнодисперсионен и WDX-2A вълноводисперсионен спектрометри) за целите на електронносондовoто датиране. Показано е, че апаратурата e по-целесъобразно да се използва в режими на съкратени аналитични протоколи.

(2) Успешно са проведени първите датировки на монацити от Игралищенския и Клисурския гранити, контролирани от изотопните методи (ID-TIMS и LAICPMS).

Cu–Au находища са ограничени в северните и централни части на профила, обхващащи възрасти от ~92 до ~86 Ma, докато най-южната част разкрива по-дълбоко еродирани среднокорови плутони, лишени от промишлена минерализация. Възрастовата прогресия корелира със север-южен геохимичен тренд на намаляващ коров привнос към мантийно-генерираните магми. Магматизмът и рудообразуването в отделните магматично-хидротермални комплекси в профила са много по-кратко живущи. Например субвулканските интрузии и порфирните Cu–Au минерализации в находище Елаците и андезитовият вулканизъм и високо-сулфидизираната Au–As–Cu минерализация в Челопеч са протекли за не по-дълго от около 1 млн.г. Измененията във възрастта на калциево-алкалния магматизъм в Панагюрския район, България от С на Ю е обяснен като резултат на отдръпването на субдуциращата се плоча при косата субдукция. Това е довело до транпресионно блоково разломяване и потъване, а следователно и до запазването на близкоповърхностните магматично-хидротермални продукти, вкл. промишлените Cu–Au находища. Натрупването на континентални фрагменти в Родопите на юг от АБТС пояс е довело до по-голямото издигане на най-младите Горнокредни интрузии. То е довело до разрушаването на всяко находище, което би могло да е бъде фирмирано в този район от коридора.

Преобладаващите морфотипове циркон, определени по тиположкия метод на Pupin (1980) са S4, S5, S8, P1, P3, G1. Тиположката еволюция започва от субтипове S14-15, минава през S4-5 и завършва с G1, като съвпада с калциево-алкалния тренд на цирконите, установен от Pupin (1980). Сравнително високите I.A индекси и по-ниски I.Т индекси на цирконовата популация, както и преобладаващото развитие на бипирамидата {101} предполагат висока алкалност на магмата. Цирконите показват наличие на характерна за магмени условия осцилаторна зоналност на растеж, без разтваряне на повърхността, което е белег за високо пресищане на Zr в топилката.

Температурите на насищане за цирконите от Скрътските гранитоиди са изчислени в интервала 780-810 °С по метода на Watson, Harrison (1983). Хондритнормираните разпределения на редкоземните елементи (РЗЕ) в циркони от Скрътските гранитоиди са сходни и типични за магмени скали, с обедняване на леките и обогатяване на тежките РЗЕ. Положителната Ce аномалия свидетелства за положителен окислетелен потенциал на магмата, докато Eu отрицателна аномалия се свързва с фракционирането на плагиоклаза.

Възрастта на гранитодите е определена с конвенционален U-Pb метод по единични циркони като 248.85 ± 0.70 Ma. Тя е сходна с тази на неравнимерно деформираните Играли-щенски (Огражден) и Арнеа гранит (Северна Гърция). С Горнопермска – Долнотриаска въз-раст са и протолитите на ортогнайси (I-type) от Централните Родопи (Cherneva et al., 1991), еклогитизирани (Liati et al., 2005) и нееклогитизирани метагабра в Западни Родопи. Някои смесени корово-мантийни геохимични характеристики на Скрътските гранитоиди, както и данните за почти едновременна проява на базичен и кисел магматизъм по това време насочват към генериране в най-вероятна обстановка на постсубдукционна релаксация, свързава с орогенния колапс в края на Палеозоя, или към зараждането на дълбока разломна (рифтова?) зона. Бъдещите комплексни изследвания в района ще позволят изграждането на по-добре обосновани геодинамични модели.

Болшинството анализирани циркони от гранодиоритите са конкордантни или почти конкордантни. Зърната с най-добро съвпадение на ²⁰⁶Pb/²³⁸U и ²⁰⁷Pb/²³⁵U възрасти са използвани за изчисляване на възрасти 69.26 ± 0.26 Ma (AvQ159) и 66.79 ± 0.29 Ma (V3Р). Nd и Sr характеристики потвърждават принадлежността им Горнокредния тип магматизъм, но с по-голямо участие на коров материал.

Три от четирите анализирани циркона на проба AvQ164 от разломната зона показват наличие на унаследено олово и са слабо дискордантни. Само един от цирконите е конкордантен с възраст 37.47 Ma. Двата анализирани монацита от същата проба са разположени над конкордията и определят ²⁰⁷Pb/²³⁵U възраст съответно 27 и 23 Ma. Представените данни свидетелстват за кристализация на магматичен циркон до преди 37-38 Ма, докато монацитовите възрасти отразяват загуби на олово от циркулиращите разтвори в дългоживущата разломна зона.

Двата обрзеца от метаморфозираната Ардинска единица показват различни протолитни възрасти. Осцилаторна зоналност на цирконите от амфиболита свидетелстват за магматичен произход (метадиорити). Анализираните единични зърна определят дискордия с възраст по горно пресичане с конкордията 253 ± 13 Ma. Цирконите от секущата гнайсова жила са също с осцилаторна магматична зоналност (метагранити). Унаследеното олово в тях е причина за обикновено дискордантното им положение, но един от тях е конкордантен при 43.5 Ma, а два други са почти конкордантни при 45 и 40 Ma съответно. Анализираните монацити от същата проба са също с излишък на ²⁰⁶Pb, като два от тях са със средна ²⁰⁷Pb/²³⁵U възраст 41.02 ± 0.74 Ma. Монацитите са също с осцилаторна зоналност (BSE снимки), свидетелстваща за кристализация от топилка/разтвор.

Двата изследвани плутона са с Варистка възраст. Те принадлежат към калциево-алкалната магматична серия и имат както равномернозърнести, така и порфирни разновидности. Клисурският плутон е изграден само от кисели скали – гранити и гранодиорити с възраст 332 ± 7 Ma. Въпреки че последната съответства на времето на високостепенен метаморфизъм във фундамента на Централното Средногорие (Carrigan et al., 2006), и следователно подобна възраст може да се предположи и за метаморфизма на Бързийския мигматитов комплекс, позитивните стойности на -Hf (Т) на датираните циркони предполага по-сложен механизъм на генериране на гранитоидната магма с участие и на мантиен източник.

U-Pb датиране на Петроханския плутон подкрепя идеята на Хайдутов и др. (1992) за продължително постъпване на магми. Гранодиоритите са с възраст 307 ± 1 Ma , а хибридното габро от кариерата при Спанчевци е датирано като 302.7 ± 3.3 Ma. В същия интервал е и възрастта на гранодиоритите 304 ± 4 Ma, изчислена с in situ SIMS метод от Carrigan et al. (2005). Мафичните магмени включения (ММВ), полевите и времеви взаимоотношения на базичните и кисели разновидности и характерните петрографски и геохимични особености на ММВ, дават основание да се предположи, че образуването им е резултат не само на диференциация и фракциониране на първоначална базична магма, но и на процеси на смесване на магми, като високотемпературната базична магма е интрудирана в една по-студена кисела топилка в горнокорова магмена камера. Позитивните стойности на -Hf (Т) в цирконите (основно в интервала +2 до +5) потвърждават корово-мантийния им произход във вероятна пост-колизионна тектонска обсановка.
59. Marchev, P., A. von Quadt,