2010

News Registration Abstracts Accommodation Excursions Deadlines Organizing committee
First circular Participants Abstract submission Travel Program Seminar History Contact us
Новости
Первый циркуляр
Регистрация
Оформление тезисов
Тезисы
Программа
Участники
Размещение
Экскурсии
Проезд
Важные даты
Оргкомитет
Обратная связь

Аномальное поведение Eu при образовании водно-хлоридных флюидов во время подъема и дегазации гранитных магм

Луканин О.А., Дернов-Пегарев В.Ф.

Институт геохимии и аналитической химии им В.И.Вернадского РАН, Москва, Россия

lukanin@geokhi.ru

 

Одна из важных особенностей поведения РЗЭ в процессе декомпрессионной дегазации гранитных расплавов – наличие в спектре РЗЭ образующейся флюидной фазы европиевых аномалий.  В спектре РЗЭ обогащенных хлором флюидах, образующихся при высоких давлениях на ранних стадиях дегазации, может проявляться отрицательная аномалия по отношению к спектру РЗЭ расплавной фазы. С понижением давления и уменьшением концентрации Cl во флюиде отрицательная аномалия Eu во флюиде сменяется положительной (рис.1) (Reed et al.2000; Lukanin, Dernov-Pegarev, 2007, 2010).

 

Рис. 1. Изменение концентрации и спектра РЗЭ в водно-хлоридной флюидной фазе, образующейся в процессе декомпрессионной дегазации гранитного расплава при снижении давления от 3 до 0.7 кбар. Результаты численного моделирования дегазации в закрытых условиях (без удаления флюида из системы) для расплава имеющего исходные содержания 7.6 мас.% Н2О и 0.25 мас.% Cl, а также типичные для гранитов концентрации РЗЭ (в ppm): 43 La, 83 Ce , 44 Nd, 8.5 Sm, 2 Eu, 7.4 Gd, 1.06 Tb, 1.27 Но, 3.25 Yb, 3.25 Lu. а - спектры РЗЭ во флюиде на разных этапах дегазации (Т~800оС ) на глубинах, соответствующих давлению (кбар): 1 – 2.68; 2- 2.06; 3- 1.54; 4 – 1.06; 5 - 0.73.  Штриховая линия М – спектр РЗЭ в исходном расплаве. Концентрации РЗЭ в расплаве и флюиде нормированы на содержания РЗЭ в хондритах (Anders, Grevesse, 1989). б - Изменение величины европиевой аномалии (Eu/Eu*)N во флюидной фазе при дегазации. Сплошная линия – флюидная фаза, штриховая линия – расплав (М). Стрелки показывают разницу значений (Eu/Eu*)N в расплаве и флюиде на разных этапах (глубинах) дегазации.

 

Таким образом, испытывающие дегазацию гранитные расплавы по мере своего движения к поверхности на разных глубинах могут быть источником магматических флюидов с различным содержанием и спектром РЗЭ, существенно отличающимся от спектра РЗЭ расплавной фазы. Взаимодействие этих флюидов с вмещающими породами может существенным образом отразиться на спектре РЗЭ метасоматически измененных, а также жильных пород и минералов, формирующихся в приконтактовой зоне гранитоидных интрузий и субвулканических тел.

Наблюдаемые особенности перераспределения европия между флюидом и расплавом находят свое объяснение в том, что Eu в отличие от остальных РЗЭ при окислительно-восстановительных условиях, характерных для магматического процесса, присутствует в кислых алюмосиликатных расплавах в двух валентных формах Eu3+ и Eu2+, в то время как для остальных РЗЭ преобладающей формой в расплаве является (РЗЭ)3+  (Drake, 1975; Wilke, Behrens, 1999).  Из анализа обменных реакций расплав-флюид с участием разновалентных форм европия Eu3+ и Eu2+ следует, что суммарный коэффициент распределения Eu между флюидом и расплавом D(Eu)v/m в первом приближении равен (Lukanin, 2008; Lukanin, Dernov-Pegarev, 2010):

D(Eu)f/m = а1 α [C(Cl)f]3 + a2 (1 - α) [C(Cl)f]2,

где C(Cl)v концентрация Cl во флюиде, α = Eu3+/(Eu3+ + Eu2+), т.е. доля Eu3+ от общего содержания европия в расплаве, а1, a2 – константы, которые можно приближенно расчитать из эмпирических данных по распределению Eu флюид-расплав (Reed et al., 2000).

Данное уравнение позволяет оценить влияние окислительного состояния европия на величину европиевой аномалии, которая выражается соотношением Eu/Eu#, где  Eu - реальная концентрация европия во флюиде, находящемся в равновесии с расплавом с постоянным соотношением Eu3+/(Eu3++Eu2+), а Eu- возможная «виртуальная» концентрация европия, которая могла бы быть в том же флюиде при условии, что в расплаве весь европий (как и другие РЗЭ) находится исключительно в трехвалентной форме. Расчеты показывают, что знак и величина Eu аномалии во флюиде существенно зависит от концентрации Cl во флюиде и от соотношения Eu3+/Eu2+ в расплаве (рис. 2).

 

Рис. 2. Влияние Eu3+/(Eu3++Eu2+) на величину и знак европиевой аномалии во флюидах с различной концентрацией Cl (Lukanin, Dernov-Pegarev, 2010). Цифры – значения α = Eu3+/(Eu3++Eu2+),  штриховая линия – траектория по результатам численного моделирования на основании экспериментальных данных.

 

Аномальное поведение Eu проявляется тем сильней, чем ниже fO2 и, соответственно, выше доля Eu2+ в расплаве. Отметим, что в природных расплавах гранитоидного состава α может варьировать в широких пределах от 0.3-0.5 до 0.8-0.9 (сред.~ 0.7), что при температурах, которые определены для этих расплавов, соответствует вариациям fO2 от NNO-2 до NNO+3

 

Работа выполнена при финансовой поддержке Отделения наук о Земле РАН (программа 2- 2010)  и РФФИ (грант 08-05-00022).

 

Литература

Reed M. J., Candela P.A., Piccoli P.M.  The distribution of rare earth elements between monzogranitic melt and the aqueous volatile phase in experimental investigations at 800 C and 200 MPa // Contr. Miner. Petrol. 2000 . V.140. P. 251-261.

Lukanin О.А., Dernov-Pegarev V.F. Redistribution of europium and others rare earth elements between melt and water chlorine-bearing fluid during decompression degassing of granite magmas. //Vestnik Otd. Nauk o Zemle RAN. No 1(25)'2007 URL: http://www.scgis.ru/russian/cp1251/h_dgggms/1-2007/informbul-1_2007/term-30e.pdf

Drake M.J. The oxidation state of europium as an indicator of oxygen fugacity // Geochim. Cosmochim. Acta. 1975. V. 39. P. 55-64.

Wilke M. Behrens H. The dependence of the partitioning of iron and europium between plagioclase and hydrous tonalitic melts on oxygen fugacity // Contrib. Mineral. Petrol. 1999. V. 137. P. 102-114.

Lukanin О.А. The reason of abnormal behavior of europium during degassing of granitic magmas. // Vestnik Otd. Nauk o Zemle RAN, No 1(26)'2008. URL: http://www.scgis.ru/russian/cp1251/h_dgggms/1-2008/informbul-1_2008/magm-20e.pdf

Lukanin О.А., Dernov-Pegarev V.F. Distribution rare earth elements between aqueous-chloride fluids and melt in the process of granite magmas degassing caused by pressure decrease // Geochemistry International, No 10, 2010.