Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Щелочные породы и астроблемы: опыт сравнительного статистического анализа.

Зайцев В.А.

Институт Геохимии и Аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, Москва, Россия

alkaline@geokhi.ru

Работами Л.Н. Когарко и А.Р. Вулли было показано резкое сокращение числа датировок щелочных пород, карбонатитов и кимберлитов с увеличением возраста, интерпретируемое как нарастание интенсивности щелочного магматизма Земли за счет вовлечения летучих компонентов в мантийные циклы и окисления мантии (Когарко, Хаин, 2001, Когарко, 2006), либо как отражение стабилизации земной коры и увеличения доли регионов, благоприятных для формирования щелочно-карбонатитовых массивов (Wooley, 1989, Woolley, Kjarsgaard, 2008). В качестве альтернативной интерпретации преобладания молодых пород предлагалось уничтожение и захоронение древних объектов (Veizer et al., 1992). Выяснение роли двух этих факторов требует количественного описания распределения возрастов. С этой целью ответа на этот вопрос было протестировано несколько совокупностей данных.

На рис. 1-4 в двулогарифмическом масштабе показано распределение месторождений, связанных с карбонатитовым магматизмом, распределение датировок щелочных и карбонатитовых массивов и распределение количества исследованных образцов внутриплитных магм Атлантического океана. Эти, принципиально различные способы выражения эволюции популяции щелочных пород, полученные по независимым совокупностям данных, хорошо аппроксимируются степенными зависимостями от возраста, осложненными дополнительными максимумами плотности, отражающими возникновение крупных провинций щелочных пород.

На рис 1 приведены две аппроксимирующие линии: нижняя, построенная без учета пиков, соответствующих этим провинциям, и верхняя, для построения которой брались все данные. Сравнение уравнений показывает, что они отличаются множителем при T, но очень характеризуются близкими показателями степени. На рис. 3 для демонстрации региональных различий треугольниками нанесена совокупность карбонатитовых массивов Восточно-Африканского рифта. Проведенная по этим данным регрессионная линия демонстрирует значительно больший наклон, чем общая линия для всех карбонатитовых массивов.

Проблема сохранности геологических объектов неоднократно обсуждалась на примере импактных кратеров, поскольку было отмечено, что возраст с увеличением возраста кратеров, их количество существенно уменьшается, несмотря на то, что поток космогенного вещества за последние 1.5 млрд. лет оставался более-менее постоянным (Grive, 1984). Под сохранностью объекта в данном контексте понимается возможность его обнаружения в ходе геологических поисков. Эта величина существенно зависит как от типа, так и от размера объекта. Например, В.Л. Масайтис (1985) оценил, что для территории, с хорошей степенью изученности (например, для Украинского щита) вероятность обнаружения кратера размером 1-2 км составляет 2%, размером 2-4 км – 10%, 4-8 км 40%, крупнее 8 км – 100%.

Графики распределения возрастов ударных кратеров, по строенные по данным  В.И. Фельдмана (1990) и банка данных Earth Impact Database (2012) (рис. 5,6) демонстрируют степенной характер зависимости. Использование этих двух банков данных для оценки параметров уравнений регрессии приводит к близким уравнениям:   n= 3.89*T^-0.79 и n = 4.06*T^-0.71.Последний график показывает, что на фоне общей тенденции можно выделить эпохи более интенсивного кратерообразования. Прямые, показанные на рис. 6, проведены через точки, соответствующие двум эпохам. Эти прямые сходятся к современному моменту.

Для описания связи видимого уменьшения количества кратеров с возрастом было предложено несколько подходов: Дабижей и Зоткиным (1980) была высказана идея, что за любой промежуток времени, теряется фиксированная доля кратеров определенного диаметра и процесс вымирания популяции кратеров описывается формулой F (T, D)=C*exp(-T/D²Q), где D²Q-время релаксации. Аналогичного вида зависимость A_t=A_oe^-kt была предложена Вайцером с соавторами (Veizer et al., 1992) для описания распределения карборнатитов. Эти формулы выражают экспоненциальный закон, тогда как зависимость количества картеров и количества щелочных и карбонатитовых массивов от возраста лучше описывается степенной зависимостью.

Л.В. Масайтис с соавторами (1985) соотнесли глубину кратера со скоростью денудации. Таким образом, они получили оценку минимальной длительности существования кратера, в зависимости от его диаметра и геологических условий.  Эта модель предполагает линейное уменьшение численности  кратеров со временем, поскольку не учитывает возможности консервации кратера под слоем вышележащих отложений, о чем прямо говорят сами авторы.

Автором была построена модель выживания кратеров, базирующаяся на предположении, что на каждом шаге каждый кратер претерпевает денудацию или захоронение с интенсивностью, задаваемой средней скоростью тектонических движений. Эта модель приводит к зависимости количества кратеров от возраста,  аппроксимируемой прямой линией в двулогарифмических координатах, для широкого диапазона возрастов.

При этом в характеристиках распределения интенсивность образования кратеров влияет только на множитель перед T, тогда соотношение скорости денудации и размеров объекта определяет показатель степени.

Сопоставление показателей степени, оцененных для разных совокупностей данных для щелочных пород и ударных кратеров позволяет сделать вывод, что уничтожение обоих типов объектов происходит с сопоставимой интенсивностью, и этот процесс вполне достаточен для объяснения наблюдаемого распределения возрастов.

Таким образом, наблюдаемое в пределах доступного для изучения отрезка геологической истории распределение возрастов щелочных пород не свидетельствует о какой-либо направленности изменения интенсивности щелочного магматизма.

Литература

Дабижа А.И., Зоткин И.Т. Поток кратерообразующих объектов и эволюция кратерной популяции за Земле// Космохимия Меторитов, луны и планет- материалы V всесоюзного симпозиума, Киев, Наукова Думка, 1980, СС. 125-132

Когарко Л.Н. Щелочной магматизм и обогащённые мантийные резервуары. Механизмы возникновения, время появления и глубины формирования // Геохимия. 2006. № 1. С. 1-10.

Когарко Л.Н., Хаин В.Е. Щелочной магматизм в истории Земли: опыт геодинамической интерпретации // Доклады Академии Наук. 2001. 377 № 5. 677-679.

Масайтис В.Л. Мащак М.С. Езерский В.А. Продолжительность сущестования импактных морфоструктур в разных геологиченских условиях// Изв АН сер Геол. 1985, № 2 сс. 109-114

GIM - База данных по геохимии внутриплитного магматизма http://earth.jscc.ru/globus/search.php?lang=ru

Greive R.A.F. The Impact Cratering Rate in Recent Time// Proc.of the Lunar and Planetary Sci.Conf., p.2. Journal of geoph. res., 1984 pp. B403-B408.

Veizer, J., Bell, K., and Jansen, S.L., 1992. Temporal distribution of carbonatites; Geology, v. 20, p. 1147-1149.

Woolley A. R., and  Kjarsgaard B. A. Carbonatite occurrences of the world: map and database, //Geological Survey of Canada, Open File 5796; 2008, 28 pages, 1 sheet, 1 CD ROM

Woolley, A.R. Alkaline Rocks and Carbonatites of the World. Part 3. Africa// London (The Geological Society). 2001, 372 pp.

Woolley, A.R.M., 1989. The spatial and temporal distribution of carbonatites, in Carbonatites: Genesis and Evolution, (ed.) K. Bell; Unwin Hyman, London, p. 15-37.