ИЗОТОПЫ СТРОНЦИЯ И НЕОДИМА В ШОШОНИТОВЫХ ГРАНИТОИДАХ

1

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Гусев А.И. Приведены данные по концентрациям и соотношениям изтопов стронция и неодима в шошонитовых гранитоидах Алтае-Саянской складчатой области, Большого Кавказа, Британских каледонид, Шотландии, Западного Кунь-Луня, Бразилии. Выделены 4 подтипа гранитоидов, различающихся степенями изотопной обогощённости и деплетированности. По соотношениям 87Sr/86Sr отмечены широкие вариации значений от 0,7022 (мантийные значения) до 0,712958 (компонент обогащённой мантии c контаминацией корового материала). Все подтипы шошонитовых гранитоидов тяготеют к компонентам обогащённой мантии типов EM I и EM II. Это связывается с допущением о вовлечении в субдукционный процесс нижней части континентальной литосферы, или с субдуцированием в мантию терригенных осадков. Статья в формате PDF 297 KB шошонитовые гранитоидыизотопы стронция и неодимамантийный компонентподтипы шошонитовых гранитоидов Гусев А.И., Гусев А.А. Шошонитовые гранитоиды: петрология, геохимия, флюидный режим и оруденение. - М.: Изд-во РАЕ, 2011. - 125 с. Дубинина Е.О., Носова А.А., Авдеенко А.С., Аранович Л.Я. Петрология. - 2010. - Т. 18, № 3. - С. 227-256. Dickin A.P. Radiogenic isotope geology // Cambridge University Press. - 1995. - 490 p. Fowler M.B. Journal of the Geological Society. - London, 1992. - Vol. 149. - P. 209-220. Fowler M.B., Henney P.J., Darbyshire D.P.F. Journal of the Geological Society. - London, 2001. - Vol. 158. - P. 521-534. Fowler M.B., Kocks H., Darbyshire D.P.F., Greenwood P.B. Lithos. - 2008. - Vol. 105. - P. 129-148. Jiang Y.H., Jiang S.Y., Ling H.F., Zhou X.K., Rui X.J., Yang W.Z. Lithos. - 2002. - Vol. 63. - P. 165-183. Guimaraes I.P., Filho A.F.S., Melo S.C., Macambira M.B. Gondwana Research. - 2005. - Vol. 8, №3. - P. 1-16. Hou, Z.Q.,Gao Y.F.,Qu X.M., Rui Z.Y., Mo X.X. Earth Planetary Science Letter. - 2004. - Vol. 220. - P. 139-155. Rios D.C, Conceicao H., Davis D.W. et all. IV South American Symposium on Isotope Geology. - 2009. - P. 264-267. Rollinson H. Using geochemical data: evaluation, presentation, interpretation. - New York, 1993. - 345 p. Tatsumoto M., Nakamura Y. Geochim. Cosmochim. - Acta, 1991. - Vol. 55. - P. 3697-3708. Zindler A., Hart S.R. Ann. Rev. Earth Planet. Sci. - 1986. - Vol. 14. - P. 493-571.

Петрогенетические типы гранитоидов пользуются большой популярностью у петрологов, занимающихся генезисом и геодинамическими обстановками их формирования. В последние годы к стандартным типам гранитоидов M, I, S, A добавлены вновь выделяемые шошонитовый (SH) и адакитовый (AD) типы [1, 7, 9].

Концентрации и соотношения изотопов стронция и неодима играют важную роль в понимании петрогенезиса изверженных пород [11]. Логично вытекает актуальность проведенных исследований в анализе соотношений изотопии указанных элементов для шошонитового типа гранитоидов. Целью настоящего исследования является - на основе авторских анализов и опубликованных данных по изотопам стронция и неодима в шошонитовых гранитоидах выявить петрологические особенности и закономерности их вариаций.

Породные типы шошонитовой группы гранитоидов включают ассоциации (кварцевый) монцодиорит - (кварцевый) монцонит - кварцевый сиенит, или монцонитовый гранит - гранит, или биотитовый (монцонитовый) гранит - диопсидовый гранит - диопсидовый сиенит. Биотит в шошонитовых гранитоидах относится к железистому флогопиту с небольшой долей эстонита и высокими отношениями Mg/(Mg + Fet) и Fe³⁺/Fe²⁺. Амфибол относится к эденитовой роговой обманке и магнезиальному гастингситу с некоторой долей эденита и высокими отношениями Mg/(Mg + Fet) и Fe³⁺/Fe²⁺. Породы показывают содержание SiO₂ от 52,77 до 71,85 % и высокую сумму щелочей K₂O + Na₂O (более > 8 %, в среднем 9,14 %), K₂O/Na₂O (более > 1, в среднем 1,50) и Fe₂O₃/FeO (0,85-1,51, в среднем 1,01) и низкое содержание TiO₂ (0,15-1,12 %, в среднем 0,57 %). Содержания Al₂O₃ варьируют от 13,01 до 19,20 мас. % и весьма вариабильны. Гранитоиды обогащены LILE, LREE и летучими компонентами, такими как F, В [1].

Нами на основе авторских анализов и литературных данных по изотопии стронция и неодима, представляющих различные регионы Мира, составлены таблица и рисунок.

Вариации ε_Nd(t) в различных породных группах шошонитовых гранитоидов колeблются в широком интервале значений от -15 до +3,2, а ε_Sr(t) - от +12,83 до +112,4, указывающих на крайнюю разнородность изотопов неодима и стронция в породах (см. таблицу).

Соотношения изотопов ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd имеются лишь для гранитов и биотитовых монцогранитов Западного Кунь-Луня, которые варьируют от 0,511879 до 0,512250.

Таблица 1. Изотопные составы стронция, неодима в шошонитовых гранитоидах

Плутон	Порода	143Nd/144Nd	εNd(t)	87Sr/86Sr	εSr(t)
Западный Датонг7 (Зап. Куньлунь)	Кварцевый монцонит	0,511879	-2,8	0,708318	62,1
Северный Куда7 (Зап. Куньлунь)	Гранит	0,512190	-1,4	0,711946	112,4
Северный Куда7 (Зап. Куньлунь)	Гранит	0,512179	-3,8	0,709687	80,3
Северный Куда7 (Зап. Куньлунь)	Гранит	0,511923	-3,8	0,709842	82,5
Карибашенг7	Битотитовый монцогранит	0,512250	-7,3	0,709132	65,9
Луговской (Салаир)1	Кварцевые монцодиориты	-	1,95	-	31,3
Луговской (Салаир)1	Кварцевые монцодиориты	-	1,93	-	30,2
Луговской (Салаир)1	Нордмаркит	-	2,11	-	29,71
Луговской (Салаир)1	Граниты умеренно-щелочные	-	2,69	-	21,12
Луговской (Салаир)1	Лейкограниты	-	2,93	0,7064	22,31
Айский (Горный Алтай)1	Монцогаббро 1 фазы	-	1,96	-	31,3
Айский (Горный Алтай)1	Монцонит 1 фазы	-	1,99	-	31,2
Айский (Горный Алтай)1	Меланоси-енит 1 фазы	-	2,15	-	30,4
Айский (Горный Алтай)1	Сиениты 2 фазы*	-	2,13	-	29,73
Айский (Горный Алтай)1	Сиениты 2 фазы	-	2,12	-	28,27
Айский (Горный Алтай)1	Граносиениты 2 фазы*	-	2,93	-	12,83
Айский (Горный Алтай)1	Граносиениты 2 фазы*	-	2,93	-	20,94
Айский (Горный Алтай)1	Умеренно-щелочные граниты 3 фазы*	-	2,90	0.7052	23,0,5
Айский (Горный Алтай)1	Умеренно-щелочные граниты 3 фазы*	-	2,72	-	21,14
Айский (Горный Алтай)1	Лейкограниты 4 фазы*	-	2,94	0.7068	20,37
Айский (Горный Алтай)1	Лейкограни-ты 4 фазы	-	2,93	0.7069	22,34
Бык, Бештау (Большой Кавказ)2	Граносиениты, Граниты, Лейкограниты	-	-2,1-(-4,2)	-	70,1 70,3
Клуни (Британские каледониды)4	Сиениты, граниты	0,512383-0,512587	2,6-3,2	0,705946-0,707118	23,1 22,1
Хэлмсдейл (Британские каледниды)4	Сиениты, граниты	0,512036-0,512058	-3,0-(-11)	0,706808-0,712958	65,2 66,4
Стронциан (Британские каледониды)4	Сиениты, граниты	0,512371-0,512445	-0,1-(+1,3)	0,706530-0,709052	45,2 50,1
Глен Дезари (Шотландия)5	Сиениты	-	-1,3-(+2,5)	-	41,1 52,2
Рогарт (Шоталндия)6	Граниты	0,51206-0,51189	-4 -(-7)	0,7057-0,7063
Массивы провинции Борборема (Бразилия)8	Сиенограни-ты	0,511202	-10 -(-15)	0,706505	45 51
Массивы штата Бахиа (Бразилия)10	Сиениты, монцониты	-	-10,6	0,7022-0,7042	45,5

Примечание. Данные заимствованы: 1 - Гусев, Гусев, 2011 [1]; 2 - Дубинина, Носова, 2010 [2]; 3 - Fowler et all., 2008 [6]; 5 - Fowler et all., 1992 [4]; 6 - Jiang, Jiang, et all., 2002 [7]; 7 - Guimaraes et all., 2005 [8]; 9 - Rios D.C, Conceicao H., Davis D.W. et all. , 2009 [10]; 4 - Fowler et all., 2001 [5]. Прочерками в таблице отмечено отсутствие данных.

Отношения ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr дают широкие вариации значений от 0,7022 (мантийные значения) до 0,712958 (компонент обогащённой мантии).

На диаграмме ε_Nd(t) - ε_Sr(t) все значения соотношений указанных изотопов распадаются на 4 кучных поля фигуративных точек (см. рисунок).

Рис. 1. Диаграмма ε_Sr(t) - ε_Nd(t) для шошонитовых гранитоидов. Типы мантии по Зиндлеру и Харту [13]: EM I и EM II - обогащённая мантия типов I и II; PREMA - примитивная мантия; HIMU - мантия с высоким изотопным уран-свинцовым отношением. Поля I, II, III, IV - подтипы шошонитовых гранитоидов по степени изотопной обогащённости и деплетированности. Породы Западного Куньлуня: 1 - кварцевые монцониты (Западный Датонг); 2 - граниты биотитовые (Северный Куда); 3 - биотитовый гранит (Карибашенг); массивы Алтае-Саянской складчатой области: 4 - граниты и сиениты Луговского массива (Салаир), 5 - граниты и сиениты Айского массива (Горный Алтай), 6 - граниты и сиениты Саввушинского массива (Рудный Алтай); массивы Кавказских Минеральных Вод: 7 - граниты и граносиениты массивов Бык, Бештау, Кинжал, Верблюдка и др.; массивы Британских каледонид: 8 - монцониты и сиениты массива Стронциан; 9 - монцониты и сиениты массива Глен Дезари; 10 - монцониты и сиениты массива Клуни

Выделяются 3 крайних по степени деплетированности и обогащённости изотопами стронция и неодима и 1 промежуточный подтип шошонитовых гранитоидов по соотношению указанных изотопов.

Первый из них (Айский массив Горного Алтая, Саввушинский Рудного Алтая, Луговской Салаира и массив Клуни Британский каледонид) хаpaктеризуется наибольшей изотопной «деплетированностью» со значениями εNd, варьирующими от 3,2 до 1,93 и соотношениями ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr между 0,7052 и 0,70711. Содержание стабильного изотопа δ¹⁸О в этом типе Британских каледонид варьирует от 7,3 до 8,7 ‰ [3].

Второй крайний подтип - изотопно «обогащённый» (массивы Хэлмсдэйл, Стрэт Хеллэдэйл, Лоч Лойял, Роггарт Британских каледонид, а также массивы Карибашенг, Западный Датонг Кунь-Луня и массивы Бык, Бештау, Верблюд Большого Кавказа), хаpaктеризуется отрицательными значениями εNd (от -3,0 до -11), повышенными соотношениями ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, варьирующими от 0,7065 до 0,7094. Стабильный изотоп кислорода даёт более широкий разброс значений δ¹⁸О от +7,1 до 10,6 ‰. Для шошонитовых гранитоидов кавминводского комплекса Большого Кавказа установлена контаминация корового материала. Этим контаминантом считается осадочная карбонатная высокомагнезиальная порода, содержащая повышенные концентрации стронция и бария [2]. Для массива Карибашенг определены высокие значения δ¹⁸О, негативные аномалии Nb и Ti, указывающие на источник пород с большой долей участия метаосадков [7]. Этот источник для постколлизионных гималайских гранитоидов Кунь-Луня формировался на глубинах 55-60 км в условиях утолщённой ниж- ней коры.

Третий подтип - изотопно «деплетированный» по неодиму и стронцию с соотношениями εNd (от -10 до -15) (массивы штата Борборема и штата Бахиа в Бразилии). Для них хаpaктерны и самые низкие значения отношений ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, ранжирующихся от 0,7022 до 0,706505. Значения ε_Sr(t) имеют промежуточные хаpaктеристики, варьирующие от 45 до 51. Самые низкие значения ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr от 0,7022 до 0,7042 массивов штата Бахиа указывают на мантийный источник магм.

Промежуточный четвёртый тип - шошонитовые гранитоиды плутонов Стронциан и Глен Дезари, в которых обнаруживаются как низкие положительные значения, так и слабо отрицательные значения εNd (от 1,3 до -0,1), а отношения ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ранжируются от 0,7052 до 0,7085. Для этого типа хаpaктерны самые низкие параметры стабильного изотопа кислорода (δ¹⁸О от +6,7 до +8,0).

На диаграмме первый и четвёртый подтипы тяготеют к источнику мантии EM II, хаpaктеризующимися высокими отношениями ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, низкими значениями εNd и относительно обогащёнными радиогенным свинцом, что связывается с субдуцированием в мантию терригенных осадков [3].

Третий подтип тяготеет к компоненту мантии EM I с умеренными изотопными отношениями ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, низкими значениями εNd и нерадиогенным свинцом, что связывается с допущением о вовлечении в субдукционный процесс нижней части континентальной литосферы [12].

 Таким образом, по соотношениям изотопов стронция и неодима в шошонитовом типе гранитоидов можно выделить 4 подтипа с варьирующими хаpaктеристиками изотопов по степени изотопной деплетированности и обогащённости.

---