ТЕТРАДНЫЙ ЭФФЕКТ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМ ПЕТРОЛОГИИ ГРАНИТОИДОВ

Лантаноидный тетрадный эффект фpaкционирования РЗЭ впервые был установлен экспериментально при изучении экстpaкции редкоземельных элементов в системах водных фаз, а также между органической и водной фазами [18]. Тетрадный эффект - это нарушение формы спектра нормированных по хондриту содержаний редкоземельных элементов, выраженное в разделении всего спектра на 4 группы (тетрады) с образованием зигзагообразной кривой: La-Ce-Pr-Nd, Pm-Sm-Eu-Gd, Gd-Tb-Dy-Ho и Er-Tm-Yb-Lu. Для каждой тетрады в спектре редких земель образуются небольшие изгибы, границы которых проходят между Nd и Sm, по Gd и между Ho и Er.
Целью настоящего исследования является показ важности проявления тетрадного эффекта фpaкционирования редкоземельных элементов на стадиях эволюции магматогенных расплавов и влияния на потенциальную рудоносность.
Обычно поведение РЗЭ в большинстве геологических обстановок объяснялось ранее различием их ионных радиусов (увеличением разделения на 5s и 5p электронных уровнях с увеличением атомных масс), также как и вариациями валентностей (Ce3+ или Ce4+ , Eu2+ или Eu3+ ). Установлено, что тетрадный эффект обусловлен существованием комплексных соединений редких земель в водной среде. Способность этих элементов к комплексообразованию проявляется в случае не до конца заполненной электронной f-оболочки. При объединении в комплексный ион связь между центральным ионом и лигандами приобретает ковалентный хаpaктер. В этом случае распределение редких земель уже не полностью контролируется радиусом иона и его зарядом и в силу вступает тетрадный эффект фpaкционирования РЗЭ. Для редкоземельных элементов известны сложные комплексы, где лантаноиды (Ln) находятся в тетраэдрической и октаэдрической координации. Способность элементов образовывать подобные комплексные соединения подтверждена экспериментально с расчётом их энергетических параметров [8, 14]. В магматических породах тетрадный эффект обнаруживается чаще всего на заключительных стадиях дифференциации гранитных систем. При этом отмечается присутствие в магматитах флюидной фазы, содержащей H2O, F, Cl, B, P, CO2 во время существования жидкой магмы или непосредственно после её кристаллизации [9, 12, 13, 19]. В присутствии ионов фтора и хлора происходят реакции обмена между ними и аква-комплексами, при этом в результате замещения молекулы воды в аква-комплексе ионом галогена могут образоваться комплексные ионы вида
.
Ирбер В. [12] предложил в качестве численной оценки величины тетрадного эффекта использовать параметр
где ТЕi -величина, хаpaктеризующая изгиб нормированного спектра для i-й тетрады, Х1, Х2, Х3, Х4 - нормированные к хондриту концентрации элементов i-ой тетрады по [12]. Чаще всего используют среднее значение тетрадного эффекта, получаемое из расчётов первой и третьей тетрады. Величина ТЕi наиболее корректно рассчитывается для третьей тетрады (Gd-Ho). При отсутствии цериевой аномалии в нормированном спектре можно использовать и первую тетраду (La-Nd). В области тяжёлых редкоземельных элементов (Er-Lu) форма спектра может изменяться при фpaкционировании монацита, апатита и некоторых других акцессорных минералов гранитов, кроме того, содержание Тm обычно весьма низкое, что затрудняет его точное определение. С учётом аналитической погрешности ISP-ms (масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой), тетрад-эффект считается значимым при ТЕi > 1,1 (М-тип) или ТЕi < 0,9 (W-тип) [16].
По мере усовершенствования методов определения редкоземельных элементов и с внедрением в геологические исследования методов индуктивно связанной плазмы определения микроэлементов (ISP-ms), тетрадный эффект фpaкционирования был обнаружен и в геологических объектах. А. Масуда с соавторами [15] выявили 2 типа тетрадного эффекта: W (вогнутая кривая распределения) и M (выпуклая кривая распределения РЗЭ). В морской воде, грунтовых водах, известняках, других осадочных породах обнаруживается W-тип тетрадного эффекта [15, 19]. Тетрад-эффект М-типа обнаруживается чаще всего в высоко эволюционированных гранитоидных системах на поздних стадиях дифференциации, при гидротермальных изменениях и в различных типах минерализации. М-тип тетрадного эффекта по литературным данным выявлен в герцинских изменённых гранитах и эписиенитах Кенигшайн (Германия) [11], в литий-фтористых гранитах и флюоритах Восточной Германии и Казахстана [15], в мезозойских литий-фтористых гранитах Южного, Юго-Восточного и Северо-Восточного Китая [13, 10], в пегматитах и турмалиновых гранитах Южной Дакоты [20], в гранитоидах вблизи уранового месторождения Тоно (Япония) [17] и в других образованиях.
На территории Горного Алтая М-тип тетрадного эффекта фpaкционирования РЗЭ выявлен в лейкогранитах и флюоритах Айского массива [4], в гранитоидах Белокурихинского массива [1], в спекуляритах Рудного Лога [6]. Во всех случаях проявления тетрадного эффекта отмечается ведущая роль флюидного режима, определяющая не только величины тетрад-эффекта, но и потенциальную рудоносность магмо-рудно-метасоматических систем (МРМС).
Ниже проанализируем проявление тетрадного эффекта фpaкционирования в магматитах и флюорите из грейзенов на примере Калгутинской МРМС Горного Алтая.
По соотношениям лёгких и тяжелых РЗЭ (La/YbN) породы резко различаются. Если лейкограниты и флюорит из грейзенов хаpaктеризуются не дифференцированным типом распределения РЗЭ, то наибольшая дифференцированность определяется для эльванов, а для калгутитов - умеренная. По соотношениям лёгких и средних РЗЭ (La/SmN) в лейкогранитах не просматривается дифференциации, а во всех остальных анализируемых образованиях наблюдается слабая дифференциация. Максимальные отношения урана к торию фиксируются в лейкогранитах, минимальные - во флюоритах и дайках эльванов.
Ранее нами по особенностям минерального и химического составов, а также по составу биотитов гранитоиды Калгутинской МРМС отнесены к А1 - типу [2]. По соотношениям Y-Nb-Ce лейкограниты Калгутинского массива, дайки эльванов и калгутитов также относятся к А1 - типу.
Кривые распределения спектров РЗЭ для лейкогранитов Калгутинского массива и флюорита из грейзенов приведены на рис. 2. Кривые распределения довольно изрезаны и показывают тетрадный эффект распределения, расчёт величины которого проведен по вышеуказанной формуле. В целом кривые распределения на фоне изрезанности указывают на снижение концентраций тяжёлых РЗЭ. В лейкогранитах не выявляется отрицательной аномалии по европию, а во флюорите эта аномалия заметна (рис. 1).
На рис. 2 и 3 значения РЗЭ нормированы по хондриту по [7].
Аналогичные кривые распределения с хорошо обозначенными перегибами в области празеодима, тербия и гадолиния вырисовываются для эльванов и калгутитов (рис. 2). Как и в предыдущем случае заметное снижение тяжёлых РЗЭ относительно лёгких наблюдается по правостороннему наклону кривой распределения. В дайковых образованиях хорошо выражена негативная аномалия по европию.
Рис. 1. Спектры распределения РЗЭ
в лейкогранитах и флюорите из грейзенов Калгутинской МРМС:
1 - дейкограниты, 2 - флюорит из грейзенов
Рис. 2. Спектры распределения РЗЭ для эльванов и калгутитов:
1 - эльваны, 2 - калгутиты
Для проанализированных геологических образований Калгутинской МРМС рассчитаны значения тетрадного эффекта фpaкционирования РЗЭ и некоторые другие отношения элементов, сведенные в табл. 2. Для сравнения приведены данные по некоторым отношениям элементов в хондритах. Относительно последних заметно отличие по отношениям элементов во всех геологических образованиях Калгутинской МРМС в сторону уменьшения и увеличения. При этом величина отношений Eu/Eu во всех случаях ниже отношения в хондритах, а La/Lu намного выше и указывает на значительное обогащение лейкогранитов, флюорита из грейзенов и даек эльванов и калгутитов лёгкими элементами относительно тяжёлых по сравнению со значениями этого отношения в хондритах (табл.2). Величины тетрадного эффекта фpaкционирования РЗЭ в анализируемых объектах превышают пороговое значение 1,1 для М-типа. При этом, наиболее высокие численные значения тетрад-эффекта проявлены в лейкогранитах и калгутитах (табл. 1).
Таблица 1
Отношения химических элементов и значения тетрадного эффекта фpaкционирования РЗЭ в геологических образованиях Калгутинской МРМС
|
Отношения элементов и значения тетрадного эффекта |
Лейкограниты |
Флюорит из грейзенов |
Эльваны |
Калгутиты |
Хондриты |
|
Y/Ho |
30,3 |
32,8 |
26,1 |
29,4 |
29,0 |
|
Eu/Eu* |
0,16 |
0,22 |
0,12 |
0,14 |
0,32 |
|
La/Lu |
9,8 |
86,2 |
210 |
52,1 |
0,975 |
|
Zr/Hf |
9,4 |
22,0 |
29,4 |
13,7 |
36,0 |
|
Sr/Eu |
279,9 |
405,0 |
89,1 |
324,3 |
100,5 |
|
TE 1,3 |
1,49 |
1,29 |
1,39 |
1,44 |
- |
Примечание. ТЕ1,3 - тетрадный эффект по В. Ирбер [12]. Eu* = (SmN + GdN)/2. Значения РЗЭ нормированы по хондриту по [7].
Для Юстыдской МРМС типизация гранитоидов, в отличие от Калгутинской, приводит к анорогенным гранитам А2-типа (см. рис. 1), становление которых по Дж. Эби [10] обычно происходит в постколлизионной обстановке. Гранитоиды комплекса хаpaктеризуются восстановленным режимом флюидов и значительным накоплением летучих компонентов - фтора, хлора, бора Базисные данные по редким, рассеянным и редкоземельным элементам приведены в табл. 1.
Отношения некоторых элементов и значения тетрадного эффекта по магматитам Юстыдской МРМС сведены в табл. 2, а спектры распределения РЗЭ на рис. 3.
Таблица 2
Отношения химических элементов и значения тетрадного эффекта фpaкционирования РЗЭ в геологических образованиях Юстыдской МРМС
|
Отношения элементов и значения тетрадного эффекта |
Граносиениты 1 фазы |
Лейкограниты 2 фазы |
Хондриты |
|
Y/Ho |
981,8 |
1023,07 |
29,0 |
|
Eu/Eu* |
0,013 |
0,0045 |
0,32 |
|
La/Lu |
52,1 |
42,8 |
0,975 |
|
Zr/Hf |
17,0 |
16,8 |
36,0 |
|
Sr/Eu |
367,7 |
568,2 |
100,5 |
|
TE1,3 |
2,02 |
2,35 |
- |
Примечание. ТЕ1,3 - тетрадный эффект по В. Ирбер [12]. Eu*= (SmN+GdN)/2. Значения РЗЭ нормированы по хондриту по [7].
Рис. 3. Спектры распределения РЗЭ
для граносиенитов и лейкогранитов Юстыдской МРМС:
1 - граносиениты 1 фазы;
2 - лейкограниты 2 фазы
В спектрах распределения РЗЭ по гранитоидам Юстыдского массива обнаруживается контрастная изрезанность, особенно в третьей и четвёртой тетрадах (см. рис. 3). Аномальные негативные провалы в спектрах по европию, диспрозию, гольмию и эрбию являются спецификой в распределении РЗЭ в породах Юстыдского массива. В целом наблюдается отчётливый выпуклый тип тетрадного эффекта фpaкционирования (М-тип), конкретные значения которого для обеих фаз гранитоидов весьма высоки и по своим величинам превосходят все ранее выявленные значения тетрад-эффекта Горного Алтая, что указывает на высокую обводнённость массива и максимально высокие концентрации летучих компонентов в магматогенных флюидах. Гранитоиды Юстыдского массива обнаруживают также весьма контрастные отличия в отношениях Y/Ho, Eu/Eu*, La/Lu, Zr/Hf, Sr/Eu, по сравнению с хондритом (см. табл. 2), что обусловлено значительной трaнcформацией ювенильных отношений элементов в хондритах водными флюидами, обогащёнными летучими компонентами.
Обсуждение результатов и выводы
Приведенные материалы показывают, что тетрадный эффект фpaкционирования РЗЭ проявлен не только в магматических породах, пегматитах, гидротермальных образованиях в различных регионах Мира, но и в различных геологических образованиях Горного Алтая. На примере геологических образований Калгутинской МРМС показано, что тетрад-эффект выявляется в лейкогранитах заключительной фазы высоко эволюционированных пералюминиевых гранитоидах, во флюорите из грейзенов, а также в дайковых образованиях - эльванах и калгутитах. При этом тетрадный эффект сопровождается изменением отношений некоторых элементов, не хаpaктерных и резко отличающихся от таковых в хондритах. Эти «не хаpaктерные» отношения элементов возникают в высоководных системах, обогащённых летучими компонентами. Ещё более высокие значения тетрадного эффекта и контрастные аномальные отношения элементов выявлены в гранитоидах Юстыдской МРМС. В водных растворах ионы РЗЭ взаимодействуют с различными лигандами, связанными с комплексообразованием при участии молекул воды [17]. Минеральное фpaкционирование как причина тетрадного эффекта не подтверждается расчётами Релеевского фpaкционирования, которое также не может объяснить тренды Sr/Eu и Eu/Eu* [12]. Кроме того, ранее считалось, что появление негативной аномалии по европию в магматических образованиях связывалось с явлением фpaкционирования полевых шпатов. Вероятно, в некоторых случаях такие негативные аномалии европия действительно могут быть вызваны фpaкционированием полевых шпатов в процессе эволюции магматических серий. Однако негативная аномалия по европию выявлена не только в магматитах Горного Алтая, но также и во флюоритах, спекуляритах региона, где о фpaкционировании полевых шпатов говорить не приходится. Ранее нами показано, что проявление тетрадного эффекта фpaкционирования РЗЭ связано с высоководными, обогащенными летучими компонентами флюидами, и, в первую очередь, фтором, бором, углекислотой, фосфором, хлором. Такие летучие компоненты имеют значительное влияние на эволюцию магматизма, температур солидуса и ликвидуса магм, вязкости силикатного расплава, кристаллизационной последовательности минералов из расплавов, а также на поведение рассеянных элементов и их разделение между флюидом и расплавом. Фpaкционирование РЗЭ при тетрад-эффекте происходит при участии сложных комплексных соединений фтор-комплек-
сов [1, 4, 6]. При этом намечается корреляция величины тетрадного эффекта и степени обогащённости системы фтором. Выявление тетрадного эффекта в различных геологических образованиях важно потому, что он сопровождается хаpaктерными аномальными параметрами флюидного режима в магматических, метасоматических, пневматолито-гидротермальных и гидротермальных процессах, определяющих их потенциальную рудогенерирующую способность. Кроме того фторкомплексы являются сами важными переносчиками ряда рудообразующих элементов при формировании рудных гидротермальных месторождений - олова, вольфрама, молибдена, бериллия, тантала, ниобия, лития, редких земель.
Список литературы
- Волбенко Е.В., Гусев А.И. Природные ресурсы Горного Алтая. - Горно-Алтайск, 2005. - № 2. - C. 69-74.
- Гусев А.И. Известия Томского политехнического университета. - 2005. - T. 308, № 4. - C. 43-47.
- Говердовский В.А. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук. - Новосибирск, 1991. - 18 с.
- Емельянова Ю.В., Гусев А.И. Природные ресурсы Горного Алтая. - Горно-Алтайск, 2005. - № 2. - C. 62-68.
- Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. Общая теория. - М.: Мир: 1969. - 224 с.
- Кременецкий А.А., Гусев А.И., Говердовский В.А. Природные ресурсы Горного Алтая. - Горно-Алтайск, 2005. - № 2. - C. 79-84 .
- Anders E., Greevesse N. Geochim. Cosmochim. Acta. - 1989. - Vol. 53. - P. 197-214.
- Byrne R.H., Li B. Geochim Comochim Acta. - 1995. - Vol. 59, №22. P. 4575-4589.
- Bühn B., Trumbull R.B. - Lithos, 2003. - Vol. 66. - P. 201-221.
- Eby G.N. Geology. - 1992. - Vol. 20. - P. 641-644.
- Hetcht L., Thuro K., Plinninger R. Int. // J. Earth Sci. - 1999. - Vol. 88. - P. 236-252.
- Irber W. Geochim Cosmochim Acta. - 1999. - Vol. 63, №3/4. - P. 489-508.
- Jahn B., Wu F., Capdevila R. et al. Lithos. - 2001. - Vol. 59. - P. 171-198.
- Kawabe I. Geochim J. - 1992. - Vol. 26. - P. 309-335.
- Masuda A., Ikeuchi Y. Geochim J.. - 1979. - Vol. 13. - P. 19-22.
- Monecke T., Kempe U., Monecke J., Sala M., Wolf D. Geochim Cosmochim Acta.э - 2002. - Vol. 66, №7. - P. 1185-1196.
- Parnell J. (ed). Geofluids: Geolog. Society. - 1994. - №78. - 291 p.
- Peppard D.F., Mason G.W., Lewey S.A. J. Inorg. Nucl. Chem. - 1969. - Vol. 31. - P. 2271-2272.
- Takahashi Y., Yoshida H., Sato N., Hama K., Yusa Y., Shimizu H. Chem. Geol. - 2002. - Vol. 184. - P. 311-335.
- Wu F., Sun D., Li H et al. Chem. Geol. - 2002. - Vol. 187. - P. 143-173.
- Yurimoto H., Duke E.F., Opapike J.J., Shearer C.K. Geochim Cosmochim Acta. - 1990. - Vol. 54, № 6. - P. 2141-2145.
Статья в формате PDF
108 KB...
11 10 2026 1:47:38
Статья в формате PDF
284 KB...
09 10 2026 10:13:11
Статья в формате PDF
371 KB...
08 10 2026 16:12:58
Статья в формате PDF
269 KB...
07 10 2026 9:11:38
Химия, биология, география и астрономия являются естественными науками, а обучение химии, биологии, географии и астрономии, безусловно, является искусством. И от того, насколько педагоги владеют этим искусством, зависит то, насколько наше общество вооружено знаниями. Обучение естественным наукам - это не просто передача определенного объема знаний, но и развитие жажды серьезного труда, без которой жизнь не может быть ни достойной, ни счастливой. А для того, чтобы эта жажда появилась, необходимо, чтобы сам напиток знаний был не только полезным и поучительным, но и обязательно «вкусным», содержал какие-то «наркотические компоненты», вызывающие устойчивое привыкание к получению все новых знаний. Талантливым детям необходимы талантливые учебники и талантливые образовательные системы. Нельзя сокращать количество часов преподавания естественнонаучных дисциплин, которые способствуют лучшему усвоению гуманитарных предметов, воспитывают логику, необходимую для обучения точным дисциплинам, способствуют воспитанию гуманизма. Приводится перечень проблем, которые необходимо решать при построении образовательной системы становления естественнонаучного мировоззрения у одаренных детей.
...
06 10 2026 6:44:59
Изучена анатомическая изменчивость строения акромиально-ключичного сустава и прочность его связок. Разработан собственный способ лечения больных с вывихом акромиального конца ключицы. Приведены показания для консервативного и хирургического лечения вывихов ключицы.
...
05 10 2026 9:10:52
Статья в формате PDF
118 KB...
04 10 2026 14:34:17
Статья в формате PDF
103 KB...
03 10 2026 3:24:27
Статья в формате PDF
110 KB...
02 10 2026 1:37:38
Статья в формате PDF
111 KB...
01 10 2026 7:15:40
Статья в формате PDF 108 KB...
30 09 2026 18:25:52
29 09 2026 9:58:46
Выявлены количественные и качественные особенности формирования запасов углерода в степных экосистемах.
...
27 09 2026 17:59:22
26 09 2026 4:51:52
Статья в формате PDF
113 KB...
25 09 2026 15:39:30
Статья в формате PDF
338 KB...
24 09 2026 11:20:28
Статья в формате PDF
175 KB...
23 09 2026 17:50:12
Статья в формате PDF
172 KB...
22 09 2026 3:57:35
Статья в формате PDF
500 KB...
21 09 2026 10:14:14
Статья в формате PDF
129 KB...
20 09 2026 7:35:19
Статья в формате PDF
276 KB...
19 09 2026 1:20:13
18 09 2026 19:59:57
В статье рассмотрены реакции 1,3-дегидроадамантана, относящегося к напряженным мостиковым [3.3.1]пропелланам, с диметилтрисульфидом. Установлено, что при взаимодействии образуются 1,3-бис(метилтио)адамантан, 1-(метилдитио)-3-(метилтио)адамантан и 1,3-бис(метилдитио)адамантан в соотношении 1:4,5:1. Структуры полученных соединений подтверждены методами хромато-масс-спектометрии и ЯМР1Н-спектроскопии. Выход целевого 1-(метилдитио)-3-(метилтио)адамантана составляет 50 %. Было предположено, что реакция протекает по радикальному механизму. Приведено описание эксперимента.
...
17 09 2026 1:50:11
Статья в формате PDF
251 KB...
16 09 2026 20:42:50
Построена математическая модель системы управления качеством образования филиала ВУЗа с учетом влияния внешних информационных связей, проведена оценка критерия качества и улучшения внешних связей вследствие внедрения информационной системы.
...
15 09 2026 22:51:23
Статья в формате PDF
112 KB...
14 09 2026 14:51:36
Статья в формате PDF
141 KB...
12 09 2026 19:55:11
Статья в формате PDF
109 KB...
11 09 2026 1:19:32
Статья в формате PDF
125 KB...
10 09 2026 23:15:33
09 09 2026 3:40:26
Статья в формате PDF
112 KB...
08 09 2026 10:13:13
Разработана методика выделения и очистки глюкоамилазы, включающая стадии ультрафильтрации на мембране УФМ-50, осаждения изопропиловым спиртом и гель-хроматографии на сефадексах G-25 и G-150, которая позволила получить гомогенный препарат глюкоамилазы из Saccharomyces cerevisiae ЛВ-7 с 70-кратной степенью чистоты; кажущаяся молекулярная масса фермента 99,8 кДа.
...
07 09 2026 20:57:42
Статья в формате PDF
135 KB...
06 09 2026 20:47:19
Статья в формате PDF
271 KB...
05 09 2026 19:37:46
Статья в формате PDF
308 KB...
04 09 2026 11:42:26
Статья в формате PDF
120 KB...
03 09 2026 16:39:13
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::