Семинар "Геохимия
щелочных пород"
школы "Щелочной
магматизм Земли"-2008
Архейские высоко-Mg
и высоко-К (санукитоидные) серии пород: состав, флюиды, мантийные источники
ИГГД РАН,
Санкт-Петербург.
Санукитоиды это высоко-Mg и
высоко-К преимущественно гранитоидные интрузии, обогащенные несовместимыми
элементами. Санукитоиды известны на всех кратонах, но наиболее широко они
распространены в Канаде, на кратоне Сьюпериор и в Карелии; эти регионы в
позднем архее представляли единый континент Кенорленд. Изучение санукитоидов
представляется важным, поскольку, во-первых, они являются источником информации
об архейском метасоматозе мантии, и, во-вторых, в ряде мест с ними связана
золотая минерализация. Архейский возраст санукитоидов варьирует в Карелии от
2750 - 2740 млн лет на востоке до 2710 млн лет на западе; в Cьюпериор
от 2698 млн лет на западе до 2680 млн лет на востоке.
Санукитоиды являются постскладчатыми
массивами, образуют многофазные интрузии центрального типа (Панозерская, Джек
Лейк Фиш, Роринг-Ривер), пластовые тела (массив Кургенлампи) и крупные
дайкообразные тела ( Шаравалампи), расположенные в тектонических зонах. Восточно-карельская тектоническая зона сечет
границу двух разновозрастных доменов. Становление массивов происходило в
малоглубинных условиях: ~0.6 кбар (Роринг-Ривер), ~1.6 кбар (Панозеро) [1].
Анализ изотопного состава Nd
позволил предложить двухстадийную модель формирования санукитоидов: на первой
стадии имеет место метасоматоз мантии с привносом LREE, на второй- плавление
метасоматизированного мантийного источника с последующим фракционированием
полученного расплава [2,3]. Интервал времени между этими процессами рассчитан
как ~60 млн лет для восточной зоны Карелии, ~110 млн лет √для западной и
порядка 90 млн лет для интрузий Сьюпериор.
По составу санукитоиды варьируют от
габбро-пироксенитов до кварцевых монцонитов, что отражает процессы
внутрикамерной дифференциации [1,4]. Наиболее сложно построенными массивами
являются массив Роринг-Ривер в Канаде и Панозерский массив Карелии .В истории
Панозерского массива выделяются три этапа внедрения плутонических пород,
разделенных становлением лампрофировых даек и миаскитовыми лампроитами. Массив
сформировался за интервал времени, по предварительным данным порядка 15 млн лет.
Интрузии санукитоидов во времени и пространстве связаны с сиенитами.
Формирование некоторых массивов сиенитов в Сьюпериор заканчивается нефелиновыми
сиенитами [4].
Главными
особенностями состава санукитоидов являются высокая магнезиальность, высокая
щелочность и существенная обогащенность несовместимыми редкими элементами. Эти
характеристики послужили основанием их интерпретации как результата частичного
плавления метасоматизированной мантии [5 и др.].
Магматическими минералами плутонических пород
являются: Срх (mg#=0.72-0.75), редко-Aug
, иногда Opx, F-Ар, Amp
(mg-Hbl, Ed, Prg),
Bt (mg#= 0.55-0.69), Kfs;
акцессории-Aln, Zrn, Py, Ccp,
Pn, Pho, Sph,
Crb, Zrn, Brt
(до 14% Sr); Act развивается по СРх и Bt;
агрегаты Zo+Ab замещают Pl [6,7]. Миаскитовые
лампроиты и высоко-Mg лампрофиры имеют оцеллярную структуру.
Лампроиты состоят на 60-80% из Tr и Act,
на 20-30%- из Phl и Act, содержат реликты Срх и
Amp; акцессории: Crb, All,
Sph, Ap, Zrn,
Mgt, Cr-Sp, Py, Ccp,
Pn, Pho, Brt
[8]. Магнезиальные лампрофиры имеют тот же состав, но в них нет Сrb и
присутствует до 10% Ab. Известково-щелочные лампрофиры сложены Amp,
Act, Pl, Bt, Ep, Crb,
Sph, Zrn, Cr-Sp
[1]. Особенностью минерального состава различных групп пород санукитоидных серий является широкое
развитие низкотемпературных минералов (Act и Tr),
присутствие Crb, Brt, Hya,
Сr-Sp.
Главными геохимическими особенностями
санукитоидных серий при высокой mg# (0.5-0.75) является
обогащение K, Ba (1100-2200 ppm),
Th, LREE, Sr
(1500-2000 ppm) и Р2О5. Лампрофиры имеют более
низкие концентрации Sr, Ва, LREE. Для многофазных
плутонов характерно уменьшение концентраций REE от меланократовых фаз к
последующим фазам, что отражает процессы фракционной кристаллизации. На
диаграммах K2O-SiO2 монцонитовая серия и лампрофиры находятся в
поле высоко-К, а миаскитовые лампроиты- ультра-К пород. Анализ геохимии и
изотопного состава Nd и Sr в Срх и Ар, Pb в
Kfs показал, что мантийный источник имел повышенные
концентрации Nd и Sm, пониженное Sm/Nd
отношение; eNd(t)=
+1.1, что ниже значения для DM; низкое U/Pb и
высокое Th/U отношения [9].
Сравнение 4-х составов исходных расплавов
Панозерского комплекса: монцонитовой серии, двух групп лампрофиров и
миаскитовых лампроитов - продемонстрировали, что они образовались из
минералогически различных источников: лампроиты из источника с Phl
и Ар, в то время как главным минералом мантии
источников других пород являлся Amp. Анализ литературных
данных по составу минералов метасоматизированных ксенолитов мантии
демонстрирует различия в составах минералов при водном и карбонатном
метасоматозе. Сравнение с санукитодами позволило сделать вывод о присутствии во
флюиде, ответственном за архейский метасоматоз мантии, как Н2О, так
и СО2. [9], что согласуется с данными о составе газовых включений в
магматическом Ар. Часть геохимических характеристик указывает на то, что Н2О-содержащий
флюид включал коровую компоненту [10]. Изотопный состав углерода Crb,
cоответствует мантийной природе флюида [10]. Эта
двойственность м.б. объяснена двухстадийным метасоматозом. Ранний этап был
водный и, возможно, связан с дегидратацией океанической коры в зонах субдукции.
C ним связано обогащение мантии LREE. Второй этап
метасоматоза мантии, связанный с подъемом плюма, был преимущественно
карбонатным. Не исключено, что именно с этим глубинным флюидом, а затем и
расплавом, связан вынос золота в верхнюю кору.
Работа выполнена при
финансовой поддержке Программы ╧4 фундаментальных исследований ОНЗ РАН.
[1] Гусева, Н.С. 2006. Автореферат канд. дисс.,
С.-Петербург; [2] Stern&Hanson, J.Petrol., 1991, v32, N1:201-238; [3] Kovalenko e a., Lithos 2005,
v.79: 147-160; [4] Sutcliffe e. a., 1990,Contr.Min.Petr.,v.105: 255-274; [5] Shirey, Hanson, 1984, Nature, v.310: 222-224; [6]Lobach-Zhuchenko e a., Lithos 2005, v.79
:107-128 ;[7] Лобач-Жученко и др., Петрология 2007, т.15:
493-523; [8] Lobach-Zhuchenko e.a., Jour.Petrol., 2008, v.49, N3:393-420;[9] Лобач-Жученко и др.,
Геохимия (в печати);[10] Лохов и др. XV111 симпозиум по геохимии
изотопов.Москва.2007:161-162.