МАНТИЙНО-КОРОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В ПРОЦЕССАХ ГЕНЕРАЦИИ КАРБОНАТИТОВ ПО ИЗОТОПНЫМ ДАННЫМ СТРОНЦИЯ И НЕОДИМА

1

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова

Гусев А.И. Гусев Н.И. Приведены новые авторские и литературные данные по петрологии и мантийно-коровому взаимодействию на основании изотопных соотношений стронция и неодима при формировании карбонатитов различных регионов мира. По изотопии стронция и неодима устанавливаются различные компоненты мантии, участвовавшие в генерации карбонатитов: PREMA, HIMU, FOZO, BSE, EM I, EM II. Статья в формате PDF 257 KB карбонатитыизотопы стронциянеодимамантийно-коровое взаимодействиекомпоненты мантии

Изотопия стронция и неодима позволяет устанавливать важнейшие фундаментальные проблемы генерации и рудоносности различных магм, и в том числе, карбонатитов, что и определяет актуальность проведенных исследований. Изучению генезиса карбонатитов уделяется большое внимание в связи с тем, что они относятся к магмам высоко насыщенным флюидами мантийного происхождения, способным концентрировать в себе большое число рудных металлов и формировать различные по составу, часто комплексные месторождения. Для них хаpaктерна различная степень мантийно-корового взаимодействия. Уникальность карбонатитовых расплавов состоит в том, что благодаря высокой флюидонасыщенности (CO2, F), они обладают большой ёмкостью на многие рудные металлы - уран, торий, редкоземельные элементы, стронций, барий, цирконий, гафний, железо, титан, ванадий, медь, золото, фосфор. Как известно с карбонатитами связаны многочисленные типы оруденения, но до последнего времени промышленное оруденение золота, связанное с карбонатитами не упоминалось. Впервые в отечественной литературе приводим сообщение о двух золотоносных карбонатитовых объектах, имеющих промышленное значение: Палабора (Южная Африка) [9] и Вэллэби (Квинсленд, Австралия) [12]. Следует отметить, что ийолит-карбонатитовые массивы типа Палабора (Лулекоп, Палабора, Шпитцкоп в ЮАР, Карджил в Канаде) являются древнейшими на Земле с радиологическим возрастом 1800 ± 100 млн лет в пределах Южно-Африканской и Северо-Американской протоплатформ с возрастом фундамента 3000-2600 млн лет [9].

Изотопные составы и соотношения стронция и неодима в ордовикских карбонатитах комплекса Эдельвейс по нашим данным (таблица 1) (Горный Алтай) позволяют предположить их происхождение из мантийного резервуара типа PREMA. Близкие результаты получены также Врублевским В.В., Крупчатниковым В.И., Гертнером И.Ф. [1] для карбонатитов комплекса Эдельвейс, которые интерпретируют их генерацию в связи с функционированием Сибирского суперплюма. Эволюция производных мантийных расплавов и мантийно-коровое взаимодействие осложнялась коровой контаминацией.

Большетагнинский массив карбонатитов (Белозиминская группа карбонатитов Архангельской области) имеет соотношения изотопов Sr и Nd, близкие к резервуару FOZO, образовавшемуся в результате дифференциации однородного хондритового резервуара (BSE).

Позднемезозойские Карасугские карбонатиты Тывы по данным предыдущих исследователей имеют концентрации и соотношения изотопов стронция и неодима, хаpaктерные для мантийного источника преобладающей мантии типа PREMA [3]. Вместе с тем выявлена неоднородность в изотопном составе карбонатитов, обусловленная контаминацией карбонатитов вмещающими породами [3]. По нашим данным соотношения изотопов Sr и Nd ближе к мантийному резервуару типа FOZO, отвечающему нижней мантии как результату дифференциации однородного хондритового резервуара наиболее примитивной мантии, сохранившейся с самой ранней стадии развития Земли. Следует отметить, что для молодых по возрасту карбонатитов Африки (моложе 200 млн лет) хаpaктерно различное по масштабам смешение материала EM I и HIMU-компонентом [4, 5].

Изотопные соотношения стронция и неодима в карбонатитах Ковдора (Кольский полуостров) определяют их генерацию из деплетированной мантии, близкой к домену PREMA, имеющих плюмовую природу [13]. Допускается смешение изотопно гетерогенного мантийного источника, или двух мантийных компонентов (деплетированной мантии и плюмового компонента), которые смешивались в различных соотношениях [13].

Карбонатиты Урала образуют сложные дериваты по соотношениям стронция. Вишнёвогорский массив ближе по изотопам стронция к резервуару типа FOZO. Булдымский массив имеет более высокие отношения стронция, чем в карбонатитах Вишнёвогорского массива, что возможно обусловлено флюид-расплавным взаимодействием при формировании карбонатитовой магмы [3].

Генерация карбонатитов комплекса Окениания (Намибия), согласно К. Бэллу и Дж. Блэнкисопу [5] по изотопным данным стронция и неодима могла быть результатом смешения между деплетированными и обогащёнными компонентами мантии или из древних мантийных резервуаров [5].

Изотопы стронция карбонатитов Восточного Парагвая хаpaктеризуются Sr-обогащёнными параметрами, указывающими на контаминированный источник карбонатитовых расплавов, или на мантийный резервуар типа EM II (таблица). Ряд исследователей считает, что обогащёние расплавов изотопом стронция связано с виртуально неконтаминированным источником магм из субконтинентальных мантийных сегментов, подверженных метасоматическим процессам [7, 8].

Изотопы стронция и неодима в карбонатитовых массивах

Карбонатитовые массивы	Значения соотношений изотопов стронция 87Sr/86Sr	Значения соотношений изотопов неодима 143Nd/144Nd	Значения изотопов неодима eNd
1	2	3	4
Эдельвейс (Горный Алтай)	0,703263-0,703911	0,512732-0,512749	(+6,11) - (+6,43)
Большетагнинский (Архангельская область)	0,703213-0,703941	0,512931-0,513011	-
Карасугский (Тыва)	0,703956-0,704231	0,512938-0,513018	-
Вишнёвогорский1 (Урал)	0,70356-0,70361	-	(+2,9) - (+3,4)
Булдымский1 (Урал)	0,70440-0,70470	-	(-2,4) - (-4,5)
Ковдор2 (Хибины)	0,70320‒0,70370	0,512179 -0,512416	(+1,6) - (+5,2)
Вэллэби3 (Голдфилд, Австралия)	0,70331-0,70388	0,512171-0,512312	-
Палабора4 (Южная Африка)	0,70568 0,71078-0,71090	0,511133 0,511206-0,511285	- -
Раннемеловые Ангольские карбонатиты5	0,70321-0,70466	0,51237-051273	-
Окениания6 (Намибия)	0,70351-0,70466	0,51250-0,51244	-
Восточно-Парагвайские карбонатиты7	0,70612-0, 70754	0,51154-0,51184	-
Основные мантийные резервуары: РМ BSE PREMA FOZO LM DM EM I EM II HIMU PHEM	0,699 0,7047 0,7035 0,703-0,704 0,701-0,702 0,7033 0,70527 0,7078 0,7029 0,704-0,705	0,50660 0,512638 0,5130 0,5128-0,5130 0,5126 0,51180 0,51236 0,51258 0,5129 0,5126-0,5128	- - - - - - - - - -

Примечание: изотопный анализ Nd и Sr проводился на многоколлекторном масс-спектрометре Finnigan MAT-262 в ИМГРЭ. Основные мантийные резервуары: РМ - примитивная мантия (на время 4,5 млрд лет); BSE- однородный хондритовый резервуар (современный); PREMA - (превалирующий мантийный состав) - наиболее примитивный состав мантии, сохранившийся с самой ранней стадии развития Земли; FOZO - нижняя мантия как результат дифференциации BSE; LM - нижняя мантия; DM - деплетированнная (истощённая) мантия; EM I и EM II - обогащённая мантия; HIMU - обогащённая мантия, образовавшаяся в первые 1,5-2,0 млрд. лет; PHEM - примитивная гелиевая мантия. Данные по значениям изотопов заимствованы: ¹[2], ²[13], ³[11], ⁴[14], ⁵[4], ⁶[10], ⁷[7, 8].

Для древних протерозойских золотоносных карбонатитов Палаборы (Южная Африка) предполагается смешение расплавов двух различных источников, один из которых отвечает мантийной составляющей, а другой - с участием корового материала, где соотношения изотопов стронция превышают значение 0,710 (таблица) [14].

В золотоносных карбонатитах Вэллэби (Квинcленд, Австралия), в отличие от Палаборы, соотношения изотопов стронция и неодима отвечают смешанному источнику деплетированной мантии типа PREMA и близость к источнику типа EM I [11].

Таким образом, изотопы стронция и неодима в карбонатитах разного возраста и различных регионов мира показывают специфические мантийные источники и домены, генерировавшие расплавы, которые отражают многообразие типов мантийно-корового взаимодействия.

Cписок литературы

1. Врублевский В.В., Крупчатников В.И., Гертнер И.Ф. Карбонатитсодержащий комплекс эдельвейс (Горный Алтай): новые данные по вещественному составу и возрасту // Природные ресурсы Горного Алтая. - 2004. - № 1. - С. 38-48.
2. Кононова В.А., Донцова Е.И. // Геохимия. - 1979. - № 12. - С. 1784 - 1795.
3. Никифоров А.В., Болонин А.В., Покровский Б.Г., Сугоpaкова А. М., Чугаев А. В., Лыхин Д.А. // Геол. рудных месторождений, 2006. - Т. 48, № 4. - С. 296-319.
4. Alberti A., Castorina F., Censi P., Comin-Chiaramonti P., Gomes C.B. //Journ. Afr. Earth Sci. - 1999. - Vol. 29, №7. - P. 735-759.
5. Bell K., Blenkinsop J. Neodynium and strontium isotope geochemistry of carbonatites // Carbonatites, genesis and evolution. - London. - 1989. - P. 278-300.
6. Bell K., Kjarsgaard B.A., Simonetti A. // J. Petrol. - 1998. - Vol. 39, №11-12. - P. 1839-1845.
7. Comin-Chiaramonti P., Cundari A., DeCraff J.M., Gomes C.B., Piccirilo E.M. //Journ. Geodynamic. - 1999. - Vol. 28, № 3. - P. 375-391.
8. Comin-Chiaramonti P., Gomes C.B., Cundari A., Castorina F., Censi P. // Per. Mineral., 2007. - Vol. 76, № 2-3. - P. 25-78.
9. Groves D.I., Vielreiher N.M. // Mineralium deposita. - 2001. - Vol. 36, № 2. - P. 189-194.
10. Milner S.C., LeRoex A.P. // Earth Planet. Sci. Lett. - 1996. - Vol. 141, № 3. - P. 277-291.
11. Salier B.P., Groves D.I., McNaugton N.J., Fletcher I.R. // Mineralium Deposita. - 2004. - Vol. 39, № 4. - P. 473-494.
12. Stoltze A.M. A genetic link between carbonatite magmatism and gold mineralization at the Wallaby gold deposit, Eastern Goldfields, Western Australia / 32 Intern. Geologic Congress. - Florence, 2004. - Abstracts. - P. 512.
13. Verhulst A., Balaganskaya E., Kirnarsky Y., Demaiffe D. // Lithos. - 2000. - Vol. 51, № 1. - P. 1-25.
14. Yuhara M., Hurahara Y., Nishi N., Kagami H. // Polar Geoscience. - 2005. - Vol. 18, № 1. - Р. 101-113.

---