Петрогеохимические особенности щелочного вулканогенного карбонатитового комплекса Кайзерштуль.

Цыпукова С.С., Владыкин Н.В.

Институт геохимии СО РАН, Иркутск

Массив Кайзерштуль расположен вблизи юго-западной границы провинции третичных изверженных пород Центральной Европы, в Верхнерейнском грабене, между Вогезами и Шварцвальдом, примерно в 15 км к северо-западу от Фрайбурга (Германия) и представляет собой неполноэродированный вулкан, центральная часть которого выполнена субвулканическими породами и карбонатитами. Вулканическая активность датируется средним миоценом. Выходы пород Кайзерштуля имеют форму ромба параметрами 16х12.5 км, ориентированного в СВ - ЮЗ направлении. Среди пород массива Кайзерштуль выделяются лавы и туфы вулкана, субвулканические породы центрального участка, а также фонолитовые штоки и многочисленные интрузивные дайки за пределами центральной зоны. В начальный период деятельности вулкана происходило образование туфов и брекчий, перекрытых в дальнейшем лавовыми излияниями и агломератами. Состав большей части лав соответствует лейцитовым и оливиновым тефритам и меланефелинитам. Сходный состав имеют туфы. В некоторых туфах встречаются обломки фенитов и карбонатитовые выбросы. В совокупности эффузивные породы образуют типичный стратовулкан. Толща эффузивов прорывается субвулканическими породами (фонолиты и КПШ-сиениты). Далее внедрялись эссекситы, тералиты, шонкиниты и монцониты. Позднее образовались различные жильные породы - эссекситы, мончикиты, фонолиты и тингуаиты). Внедрению центрального штока карбонатитов предшествует (сопутствует) образование субвулканической брекчии в центре вулкана, в составе которой встречаются и обломки карбонатитов. Площадь центрального штока карбонатитов составляет около 2.5 км². Взаимоотношения карбонатитов с вмещающими интрузивами типично интрузивные: карбонатиты прорывают переслаивающиеся эффузивы любого состава, брекчируют их и содержат обломки фонолитов. Шток и жилы сложены, в основном, кальцитовыми карбонатитами (севитами). Встречаются и доломит-анкеритовые карбонатиты с баритом. Для большинства жильных карбонатитов характерна полосчатость, параллельная контактам. В породах группы фонолитов-фойяитов главные минералы представлены щелочным полевым шпатом, гаюином или содалитом, эгирин-авгитом, меланитом и волластонитом, а также аппатитом и титанитом. По составу изменяются от ПШ-фонолитов через тингуаиты до гаюинофиров. Встречаются содалитовые сиениты и ледмориты. Большинство лав, агломератов и туфов представлено лейцитовыми

Рис. 1. Корреляции петрогенных элементов в силикатных породах массива Кайзерштуль.

тефритами с примерно равным содержанием авгита и лейкократовых минералов √ плагиоклаза (An _50-60), щелочного ПШ, лейцита и анальцима. В отдельных участках встречены бесплагиоклазовые оливиновые нефелиниты. В центральной части встречены дайки бергалитов, сложенных мелилитом, гаюином, авгитом, биотитом и рудными: перовскитом и магнетитом.

Рис. 2. Спектры TR в карбонатитах (А) и силикатных породах (В) массива Кайзерштуль.

Как видно из графиков парных корреляций петрогенных элементов (рис.1) точки составов всех силикатных пород площади (вулканиты и дайки) имеют один тренд дифференциации, что свидетельствует об их образовании из магм одного магматического очага.

Спектры редкоземельных элементов (рис. 2) для силикатных пород комплекса и карбонатитов имеют много общего √ близкий наклон кривых, очень незначительное фракционирование Eu, но при более значительных концентрациях суммы редкоземельных элементов в карбонатитах. Все это подтверждает генетическую связь силикатных и карбонатных пород комплекса. Для силикатных пород и карбонатитов Кайзерштуля характерны высокие содержания Nb, которые реализуются в пирохлоре. Вариации характерных редких элементов по данным ICP-MS анализа следующие.

Рис. 3. Соотношение изотопов С и О в породах массива Кайзерштуль

(с использованием данных H.W. Hubberten, K. Katz-Lehnert and J. Keller, 1988).

В силикатных породах (в г/т) Nb 50-400, Y 10-20, Zr 100-500, V 50-300, Ba 1000-3000, Sr 5000-10000, а в карбонатитах Nb 50-600, Y 20-70, V 50-200, Ba 1000 -2000, Sr 5000-10000. Как видно обе разновидности пород имеют довольно близкие концентрации характерных редких элементов.

Вариации изотопов O, C, Pb в силикатных породах и карбонатитах приведены на графиках рис.3 и 4. Метки изотопов С для силикатных пород ледат в пределах -4 до -8, а кислорода 5-12. Для интрузивных карбонатитов метки углерода в тех же пределах, а кислорода -10 до -16. Большая вариация меток углерода характерна для карбонатитовых туфов и других туфогенных пород от-2 до -10 и кислорода от 15 до 26. Такие значительные вариации кислорода мы обьясняем примешиванием поверхностных вод, их засасыванием в вулкан при вулканических извержениях, что доказано при изучении извержения вулкана Толбачик.

Вариации изотопов Pb в породах Кайзерштуля аналогичны таковым в типичных карбонатитах. По соотношению изотопов Sr и эпсилон Nd можно заключить, что исходные магмы имели мантийный источник- деплетированную мантию, и поле точек их располагается между полем MORB и OIB.

Работа выполнена при финансовой помощи РФФИ, грант 06-05-64416.

зеркало на сайте "Все о геологии"