Щелочной магматизм в истории Земли возник на рубеже 2,5 - 2,7 млрд. лет.
В процессе эволюции Земли происходит непрерывное нарастание активности щелочного магматизма. Появление щелочных пород на границе архей - протерозой совпало с целым рядом крупных событий на Земле. Большинство авторов именно с этим рубежом связывают смену геодинамического режима нашей планеты - к тектонике плюмов присоединилась тектоника плит. Глобальные проявления тектоники плит на рубеже архей - протерозой вызвали субдукцию уже значительно окисленной океанической коры, обогащенной летучими компонентами. В качестве геохимического следствия глобальной дегазации субдуцированного материала и высвобождения окисленного флюида (воды и углекислоты) может начаться крупномасштабный метасоматоз мантии, ведущий к возникновению обогащенных резервуаров, щелочных пород, карбонатитов и кимберлитов. Проведенные нами исследования мантийного материала ряда океанических островов и Восточной Антарктиды показали наличие в них следов первичных карбонатных расплавов, ассоциирующих с метасоматическими зонами, которые развиваются по реакциям:
4MgSiO3 + CaMg (CO3)2 = 2Mg2SiO4 + CaMgSi2O6 + 2CO2;
3CaMg(CO3)2 + CaMgSi2O6
= 4CaCO3 +2Mg2SiO4 + CO2.
Процессы верлитизации и карбонатизации возникают в результате реакции первичного доломитового расплава-флюида, обогащенного щелочными и редкими элементами с мантийным субстратом. Полученные результаты позволяют предложить новую двустадийную модель генезиса богатых кальцием карбонатитов: 1 - метасоматическая верлитизация и карбонатизация мантийного материала; 2 - частичное плавление верлитизированной мантии в результате чего возникают либо богатые карбонатами расплавы либо две несмешивающиеся жидкости (при наличии достаточного количества щелочей) - силикатная и карбонатитовая. Если концентрации серы были значительны то появляется третья несмешивающаяся жидкость. Возможность карбонатно-сульфидно-силикатной несмесимости подтверждается нашими экспериментальными данными (Kogarko, 2004). Развитие карбонатитового магматизма на Канарских островах, островах Зеленого мыса, острове Фернандо ди Наронья, восточной Антарктиде, по-видимому, связано с крупномасштабными процессами мантийного метасоматоза в Южной Атлантике.
В суперкрупных щелочно-карбонатитовых провинциях отмечается связь карбонатитового и кимберлитового магматизма (Карело-Кольский регион, Маймеча-Котуйская провинция и др.), что может указывать на теснейшую связь кимберлитов с процессами мантийного карбонатного метасоматоза, а возможно и сами кимберлитовые магмы могут выступать в роли агентов карбонатного метасоматизма.
Использование ионного зонда CAMECA IMS-3f позволило оценить распределение редких элементов в метасоматических пороксенах мантийных нодулей, и в дальнейшем рассчитать состав метасоматизирующего карбонатного флюида. Использование этих данных и материалов по геохимии агпаитовых пород Кольского полуострова (Хибинский и Ловозерский массивы) показывает, что для генерации суперкрупных щелочных провинций (таких, как Кольская) и связанных редкометальных месторождений необходимо допускать существование аномального мантийного резервуара, в значительной степени обогащенного редкими элементами. Кандидатом подобного резервуара может быть открытая недавно (Van Der Hilst, 2000) с помошью геофизической томографии гигантская зона нижней мантии, характеризующаяся повышенным тепловым потоком (и высокими концентрациями урана).
Предположение о генерации суреркрупных щелочных провинций из подобного источника подтверждается изотопией Lu и Hf в ряде щелочных пород (кимберлитах, лампроитах, карбонатитах).
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант ╧ 05-05-64144) и ведущей научной школы (грант ╧ НШ-1087.2003.5).