Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Зональное распределение редких элементов в гранатах

из деформированных лерцолитов из трубки Удачная (Якутия)

Калашникова Т. В. *, Соловьева Л. В. **, Костровицкий С. И.*

* – Институт геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН, Иркутск, Россия Kalashnikova@igc.irk.ru

** – Институт Земной коры СО РАН, Иркутск, Россия Solv777@crust.irk.ru

Развитие среднепалеозойского кимберлитового магматизма на Сибирской платформе связывается с Якутским плюмом [Ernst and Buchan, 1997; Соловьева и др., 2008]. Под литосферой Сибирского кратона в этот период развиваются очаги базитовых расплавов. Расплавы просачиваются через вещество верхней части астеносферного слоя и нижних слоев литосферы, производя метасоматические изменения на границе литосфера-астеносфера. В процессе эволюции расплава происходит обмен редкими элементами между матрицей и расплавом. В результате формируются серии низкохромистых мегакристов и деформированные перидотиты – своеобразные мантийные бластомилониты [Соловьева и др., 2008].

Среди деформированных перидотитов можно выделить два петрографических типа – крупно-порфирокластовые и мелко-порфирокластовые. Нами было исследовано распределение несовместимых редких элементов в зернах граната из двух образцов деформированных лерцолитов, принадлежащих к этим разным типам.

Особенности распределения нормированных к хондриту концентраций редких элементов в двух зернах граната из крупно-порфирокластового Grt-лерцолита 00-69 (рис. 1а, б) показаны на графике. В точках центральной части обоих зерен тип кривых отвечает нормальному распределению редких земель с последовательным увеличением нормированных содержаний от La к Yb. Для всего ряда элементов, в целом, отмечается подобие линиям граната из  низко-хромистых мегакристов и крупно-порфиробластовых Grt лерцолитов из трубки Удачная [Соловьева и др., 2008]. На линиях отчетливо выделяются минимумы для Sr и La и максимумы для Ta и Hf. Вблизи келифитовых кайм на расплавных включениях отмечается не очень значительное увеличение нормированных концентраций в ряду от La до Gd и для  Ba, U, Ta (линия 3 – рис. 1а, линия Р1 – рис 1б). На границе с келифитовой каймой на зернах граната (линия 4 – рис. 1а и линии Р5, Р6 – рис. 1б)  возрастают нормированные концентрации элементов в последовательности La - Er, с максимальными возрастаниями для элементов от Zr до Y. На этих линиях резко выражены максимум для Zr и Hf и максимум Ti и заметно существенное выполаживание линий от Gd и Yb.

В зерне из мелко-порфиробластового Grt лерцолита 4-06 распределение несовместимых редких элементов принципиально иное (рис. 1в). В центральной части зерна (линии 1, 2, 2а) для редких земель отмечается синусоидальная форма кривых, обычная для низкотемпературных зернистых перидотитов, представляющих литосферную мантию [Соловьева и др., 2008]. На этих линиях проявлены четкие минимумы для Ba, Sr, Zr и Hf,  Dy  и Y и максимум для U. В самом центре зерна (линия 1 – рис. 1в) Ti показывает слабый минимум, сменяющийся по направлению к келифитовой кайме (линии 2, 2а) заметным максимумом. Далее по направлению к краю зерна происходит последовательный сдвиг линий вверх для большей части элементов. Линия на самом краю с келифитом (4) близка линии келифитовой каймы (5). На двух последних линиях проявлены резкие максимумы Ba, Ta, Zr и Hf, Ti, минимум Th и сглаживание максимума U. В центральной части зерна Grt 4-06 распределение несовместимых редких элементов подобно распределению в центральных частях зерен Grt из мелко-порфирокластовых деформированных перидотитов и из низкотемпературных зернистых перидотитов в трубке Удачная. По направлению к краю зерна параллельно с изменением содержаний главных оксидов тип распределения несовместимых редких элементов становится подобным таковому в гранате крупно-порфиробластовых Grt-лерцолитов.

Таким образом, в крупно-порфирокластовом типе наблюдается практически нормальное распределение редкоземельных элементов с разным уровнем содержаний в различных зонах. Зональность распределения указывает на неравновесность процесса кристаллизации, и на то, что он происходил незадолго перед захватом ксенолита кимберлитовым расплавом. В мелко-порфирокластовом Grt лерцолите 4-06 центральная часть зерна Grt сохранила распределение большинства редких элементов, соответствующее распределению в гранатах из низкотемпературных зернистых Grt лерцолитов литосферной зоны мантии.

Можно предположить, что крупно-порфирокластовый лерцолит представляет вещество астеносферы, а мелко-порфирокластовый является частью литосферного вещества, попавшего в зону просачивания астеносферных расплавов. Такое распределение можно объяснить тем, что поднявшийся к подошве литосферы Сибирского кратона термохимический плюм производил механическую и химическую эрозию литосферной плиты и вовлекал ее вещество в виде пластин и ксенолитов в конвектирующую пластичную астеносферу.

Устанавливаются различия в распределении редких элементов между гранатом и клинопироксеном в различных зонах этих  минералов в исследованных образцах. Это может свидетельствовать о нахождении ксенолитов в разных очагах астеносферных расплавов.

Рис. 1. Изображение зерен граната в обратно-рассеянных электронах (слева).

а) Образец 00-69 - часть более крупного зерна Grt, в центре которого находится включение овального зерна клинопироксена.

б) Образец 00-69 – часть другого зерна граната с бывшими расплавными включениями.

в) Образец 4-06 – часть зерна граната.

Справа – спайдер-диаграммы нормированных по хондриту [McDonough and Sun, 1995] концентраций редких элементов в зернах граната (обр. 00-69 и 4-06). Обозначения графиков и номера линий соответствуют точкам анализов на фото слева.

В целом рассмотренные особенности поведения несовместимых редких элементов в зональных зернах гранатах не противоречат модели просачивания расплавов с их одновременной кристаллизацией (“percolative fractional crystallization”- [Harte et al., 1993]). Можно предположить, что в ксенолите 4-06 изменение состава зерна Grt шло не за счет кристаллизации из расплава, а в результате диффузии элементов от границы уже существовавшего зерна с межзерновым расплавом.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 07-05-00589-a.

Литература:

Соловьева Л. В., Владимиров Б. М., Днепровская Л. В. и др. В кн.: Кимберлиты и кимберлитоподобные породы: Вещество верхней мантии под древними платформами. -  Новосибирск: ВО Наука, 1994. – 256 с.

Соловьева Л.В., Лаврентьев Ю.Г., Егоров К.Н. и др. Генетическая связь деформированных перидотитов и мегакристов граната из кимберлитов с астеносферными расплавами. Геология и геофизика. 2008. Т. 49.  № 4. С. 281 – 301.

Ernst R.E., Buchan K.L. Giant radiating dyke swarms: Their use in indetifying pre-Mesozoic large igneous provinces and mantle plumes. In:  Large igneous provinces: continental, oceanic and planetary volcanism. Am. Geophys. Union. Monogr. 1997. Т. 100.  P. 297 – 333.

Harte B., Hunter R.H., Kinny P.D. Melt geometry, movement and crystallization, in relation to mantle dykes, veins and metasomatism. In: Philosophical Transaction of the Royal Society of London. Series A. 1993. V. 342. P. 1–21.

McDonough W.F., Sun S.-S. The composition of the Earth. Chem. Geol. - 1995. V. 120. - P. 223-253.