2011

Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Геохимическая гетерогенность литосферы: фугитивность кислорода на основе

вариаций редкоземельных элементов в цирконах из мантийных пород

Балашов Ю.А.*, Мартынов Е.В.*, Belousova E.A.**

* Геологический институт КНЦ РАН, Апатиты, Россия; balashov@geoksc.apatity.ru

** Gemoc  Arc National Key Centre, Department of Earth and Planetary   Sciences, Macquarie University, Sydney, Australia

Вариации  Ce⁺⁴/ Ce⁺³   в цирконах из кимберлитов (от -0,76 до +16,4) и лампроитов (от -0,32 до +27,3) почти одинаковые. В обоих случаях минимальные отношения указывают на дефицит Ce⁺⁴ в цирконах, что предположительно указывает на восстановительные условия  генерации цирконов; напротив, максимальные значения Ce⁺⁴/ Ce⁺³  соответствуют окислительным условиям генерации. Подобная интерпретация  согласуется с современными петрологическими моделями  вертикальной зональности литосферы.

Применительно к мантийным породам разной глубинности и генерации уже давно предложен петрологический буфер FMQ (Ballhaus,1993; Галимов, 1998, Galimov,2005;.Кадик, 2006,; Рябчиков, Когарко, 2009 и др.), который является базовым для регистрации изменения ƒО₂ в интервале от +1.7 до -6 значений по Δlog ƒО₂ , что соответствует направленному  снижению летучести кислорода с ростом глубины и температуры мантийных пород: преобладанию окисленных компонентов (ОН^- , Н₂О) в верхних частях литосферы и  восстановительных (Н, С,) в  глубинных зонах мантии.

Мы  представляем  попытку  использования редкоземельных  элементов для анализа окислительно-восстановительных условий на основе вариаций Ce⁺⁴/ Ce⁺³ and Eu/Eu* в цирконах из перидотитовых ксенолитов, из кимберлитов и лампроитов, базальтов и щелочных комплексов различных регионов. Вариации Ce⁺⁴/Ce⁺³  в цирконах кимберлитов ( от -0,76 дo +16,4) и лампроитов от (-0,32 дo + 27,.3) почти идентичны (рис.1). В обоих случаях минимальные отношения фиксируют незначительное количество Ce⁺⁴  в цирконах, что указывает на восстановительные условия  генерации цирконов; напротив, максимум 

Ce⁺⁴/Ce⁺³   регистрирует окислительные условия их генерации. Подобная интерпретация  согласуется с современной петрологической моделью вертикальной зональности литосферы (Ashchepkov et al, 2004-2009; Kadik,2006 et al.).

Рис.1.  Контрастность вариаций Ce⁺⁴/Ce⁺³ и Eu/Eu* в цирконах кимберлитов (более 150 анализов) .

Если включать информацию по щелочным породам и пегматитам (рис.2) , то интервал вариаций  окисленных форм  по церию достигает гигантских размеров -диапазон вариаций Ce⁺⁴/Ce⁺³  превышает четыре порядка:  в сиенитовых пегматитах Норвегии он соответствует изменению от 506 до 149, тогда как в магматических цирконах карбонатитов Ковдора остается низким (от 1,36 до  0,14).

                  Рис.2. Ce⁺⁴/Ce⁺³ вариации в цирконах из  щелочных пород и пегматитов.

Самостоятельный интерес представляют  данные по отношению Eu⁺²/Eu⁺³ (или Eu/Eu*) в цирконах,  которое отражает степень восстановленности природной мантийной или коровой системы, что по существу соответствует также летучести кислорода и может использоваться для петрологических построений. 

Минимальные значения  Eu/Eu* должны наблюдаться в верхних частях литосферы, поскольку  в мантии и коре преобладает  Eu⁺³  в окислительных средах; напротив , в нижних частях литосферы следует ожидать господство Eu⁺² . Отчетливый избыток европия согласуется с оптимальным дефицитом церия  (рис.1). Фактически, это указывает на реальность резко восстановительных условий генерации цирконов в нижних частях литосферы. Это также согласуется с петрологическими заключениями об ожидании подобного режима фугитивности кислорода в условиях резкого дефицита H₂O при избытке водорода (Галимов, 1998;  Galimov 2005; Кадик, 2006).

Таким образом, информация по изменению отношений Ce⁺⁴/Ce⁺³  и Eu/Eu* в цирконах может рассматриваться как самостоятельное геохимическое обоснование существования гетерогенности в литосфере.

Литература:

Ащепков И.В., Владыкин Н.В.,Ротман А.Ю. и др.  Мир и Интернациональная кимберлитовые трубки  - геохимия редких элементов и термобарометрия мантийных минералов //Глубинный магматизм, его источники и плюмы.Улан-Уде. 2004.С. 194-208.

Ащепков И.В., Владыкин Н.В. Похиленко Н.П. и др.  Применение мономинеральных термобарометров для реконструкции мантийной литосферной структуры // Глубинный магматизм, его источники и плюмы (ред. Владыкин Н.В). Миасс-Иркутск. 2009. С. 99-117.

Ащепков И.В., Ротман А.Ю., Носсико С. и др.  Состав и термальная структура мантии под Западной частью Конго-Касаи кратона согласно ксенолитам из кимберлитам Анголы // Глубинный магматизм, его источники и плюмы (ред. Владыкин Н.В). Миасс-Иркутск. 2009. С.159-181.

Балхаус С. Редокс состояние литосферы и астеносферы верхней мантии // Contrib.Mineral.Petrol. 1993.V.114. P. 331-348. (англ.)

Галимов Е.М.  Редокс эволюция Земли вызванная многостадийным формированием ее ядра // Earth Planet. Sci. Lett. 2005. V. 233. P. 263-276.(англ.)

Галимов Э. М. Наращивание ядра Земли как источник ее внутренней энергии и фактор эволюции окислительно-восстановительного состояния мантии // Геохимия. 1998, № 8, С. 755-758 (Russia).

Кадик А.А.  Режим летучести кислорода в верхней мантии как отражение химической дифференциации планетарного вещества // Геохимия. 2006. №1.С. 63-79 (русс.).

Рябчиков И.Д., Когарко Л.Н. Окислительно-восстановительный потенциал Хибинской магматической системы и генезис абиогенных углеводородов в щелочных плутонах  // Геология рудных месторождений. 2009.. Т.51. № 6. С. 475-491.(русс.)

Рябчиков И.Д., Режим летучих компонентов в зоне формирования алмазов // Глубинный магматизм, его источники и плюмы (ред. Владыкин Н.В). Миасс-Иркутск. 2009. С. 80-86.