Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,746

ИЗОТОПЫ СТРОНЦИЯ И НЕОДИМА В ШОШОНИТОВЫХ ГРАНИТОИДАХ

Гусев А.И.
Приведены данные по концентрациям и соотношениям изтопов стронция и неодима в шошонитовых гранитоидах Алтае-Саянской складчатой области, Большого Кавказа, Британских каледонид, Шотландии, Западного Кунь-Луня, Бразилии. Выделены 4 подтипа гранитоидов, различающихся степенями изотопной обогощённости и деплетированности. По соотношениям 87Sr/86Sr отмечены широкие вариации значений от 0,7022 (мантийные значения) до 0,712958 (компонент обогащённой мантии c контаминацией корового материала). Все подтипы шошонитовых гранитоидов тяготеют к компонентам обогащённой мантии типов EM I и EM II. Это связывается с допущением о вовлечении в субдукционный процесс нижней части континентальной литосферы, или с субдуцированием в мантию терригенных осадков.
подтипы шошонитовых гранитоидов
мантийный компонент
изотопы стронция и неодима
шошонитовые гранитоиды
Гусев А.И., Гусев А.А. Шошонитовые гранитоиды: петрология, геохимия, флюидный режим и оруденение. - М.: Изд-во РАЕ, 2011. - 125 с.
Дубинина Е.О., Носова А.А., Авдеенко А.С., Аранович Л.Я. Петрология. - 2010. - Т. 18, № 3. - С. 227-256.
Dickin A.P. Radiogenic isotope geology // Cambridge University Press. - 1995. - 490 p.
Fowler M.B. Journal of the Geological Society. - London, 1992. - Vol. 149. - P. 209-220.
Fowler M.B., Henney P.J., Darbyshire D.P.F. Journal of the Geological Society. - London, 2001. - Vol. 158. - P. 521-534.
Fowler M.B., Kocks H., Darbyshire D.P.F., Greenwood P.B. Lithos. - 2008. - Vol. 105. - P. 129-148.
Jiang Y.H., Jiang S.Y., Ling H.F., Zhou X.K., Rui X.J., Yang W.Z. Lithos. - 2002. - Vol. 63. - P. 165-183.
Guimaraes I.P., Filho A.F.S., Melo S.C., Macambira M.B. Gondwana Research. - 2005. - Vol. 8, №3. - P. 1-16.
Hou, Z.Q.,Gao Y.F.,Qu X.M., Rui Z.Y., Mo X.X. Earth Planetary Science Letter. - 2004. - Vol. 220. - P. 139-155.
Rios D.C, Conceicao H., Davis D.W. et all. IV South American Symposium on Isotope Geology. - 2009. - P. 264-267.
Rollinson H. Using geochemical data: evaluation, presentation, interpretation. - New York, 1993. - 345 p.
Tatsumoto M., Nakamura Y. Geochim. Cosmochim. - Acta, 1991. - Vol. 55. - P. 3697-3708.
Zindler A., Hart S.R. Ann. Rev. Earth Planet. Sci. - 1986. - Vol. 14. - P. 493-571.

Петрогенетические типы гранитоидов пользуются большой популярностью у петрологов, занимающихся генезисом и геодинамическими обстановками их формирования. В последние годы к стандартным типам гранитоидов M, I, S, A добавлены вновь выделяемые шошонитовый (SH) и адакитовый (AD) типы [1, 7, 9].

Концентрации и соотношения изотопов стронция и неодима играют важную роль в понимании петрогенезиса изверженных пород [11]. Логично вытекает актуальность проведенных исследований в анализе соотношений изотопии указанных элементов для шошонитового типа гранитоидов. Целью настоящего исследования является - на основе авторских анализов и опубликованных данных по изотопам стронция и неодима в шошонитовых гранитоидах выявить петрологические особенности и закономерности их вариаций.

Породные типы шошонитовой группы гранитоидов включают ассоциации (кварцевый) монцодиорит - (кварцевый) монцонит - кварцевый сиенит, или монцонитовый гранит - гранит, или биотитовый (монцонитовый) гранит - диопсидовый гранит - диопсидовый сиенит. Биотит в шошонитовых гранитоидах относится к железистому флогопиту с небольшой долей эстонита и высокими отношениями Mg/(Mg + Fet) и Fe3+/Fe2+. Амфибол относится к эденитовой роговой обманке и магнезиальному гастингситу с некоторой долей эденита и высокими отношениями Mg/(Mg + Fet) и Fe3+/Fe2+. Породы показывают содержание SiO2 от 52,77 до 71,85 % и высокую сумму щелочей K2O + Na2O (более > 8 %, в среднем 9,14 %), K2O/Na2O (более > 1, в среднем 1,50) и Fe2O3/FeO (0,85-1,51, в среднем 1,01) и низкое содержание TiO2 (0,15-1,12 %, в среднем 0,57 %). Содержания Al2O3 варьируют от 13,01 до 19,20 мас. % и весьма вариабильны. Гранитоиды обогащены LILE, LREE и летучими компонентами, такими как F, В [1].

Нами на основе авторских анализов и литературных данных по изотопии стронция и неодима, представляющих различные регионы Мира, составлены таблица и рисунок.

Вариации εNd(t) в различных породных группах шошонитовых гранитоидов колеблются в широком интервале значений от -15 до +3,2, а εSr(t) - от +12,83 до +112,4, указывающих на крайнюю разнородность изотопов неодима и стронция в породах (см. таблицу).

Соотношения изотопов 143Nd/144Nd имеются лишь для гранитов и биотитовых монцогранитов Западного Кунь-Луня, которые варьируют от 0,511879 до 0,512250.

Таблица 1. Изотопные составы стронция, неодима в шошонитовых гранитоидах

Плутон

Порода

143Nd/144Nd

εNd(t)

87Sr/86Sr

εSr(t)

Западный Датонг7

(Зап. Куньлунь)

Кварцевый монцонит

0,511879

-2,8

0,708318

62,1

Северный Куда7

(Зап. Куньлунь)

Гранит

0,512190

-1,4

0,711946

112,4

Северный Куда7

(Зап. Куньлунь)

Гранит

0,512179

-3,8

0,709687

80,3

Северный Куда7

(Зап. Куньлунь)

Гранит

0,511923

-3,8

0,709842

82,5

Карибашенг7

Битотитовый монцогранит

0,512250

-7,3

0,709132

65,9

Луговской (Салаир)1

Кварцевые монцодиориты

-

1,95

-

31,3

Луговской (Салаир)1

Кварцевые монцодиориты

-

1,93

-

30,2

Луговской (Салаир)1

Нордмаркит

-

2,11

-

29,71

Луговской (Салаир)1

Граниты умеренно-щелочные

-

2,69

-

21,12

Луговской (Салаир)1

Лейкограниты

-

2,93

0,7064

22,31

Айский (Горный Алтай)1

Монцогаббро 1 фазы

-

1,96

-

31,3

Айский (Горный Алтай)1

Монцонит 1 фазы

-

1,99

-

31,2

Айский (Горный Алтай)1

Меланоси-енит 1 фазы

-

2,15

-

30,4

Айский (Горный Алтай)1

Сиениты 2 фазы*

-

2,13

-

29,73

Айский (Горный Алтай)1

Сиениты 2 фазы

-

2,12

-

28,27

Айский (Горный Алтай)1

Граносиениты 2 фазы*

-

2,93

-

12,83

Айский (Горный Алтай)1

Граносиениты 2 фазы*

-

2,93

-

20,94

Айский (Горный Алтай)1

Умеренно-щелочные граниты 3 фазы*

-

2,90

0.7052

23,0,5

Айский (Горный Алтай)1

Умеренно-щелочные граниты 3 фазы*

-

2,72

-

21,14

Айский (Горный Алтай)1

Лейкограниты 4 фазы*

-

2,94

0.7068

20,37

Айский (Горный Алтай)1

Лейкограни-ты 4 фазы

-

2,93

0.7069

22,34

Бык, Бештау

(Большой Кавказ)2

Граносиениты,

Граниты,

Лейкограниты

-

-2,1-(-4,2)

-

70,1

70,3

Клуни (Британские каледониды)4

Сиениты, граниты

0,512383-0,512587

2,6-3,2

0,705946-0,707118

23,1

22,1

Хэлмсдейл (Британские каледниды)4

Сиениты, граниты

0,512036-0,512058

-3,0-(-11)

0,706808-0,712958

65,2

66,4

Стронциан (Британские каледониды)4

Сиениты, граниты

0,512371-0,512445

-0,1-(+1,3)

0,706530-0,709052

45,2

50,1

Глен Дезари

(Шотландия)5

Сиениты

-

-1,3-(+2,5)

-

41,1

52,2

Рогарт (Шоталндия)6

Граниты

0,51206-0,51189

-4 -(-7)

0,7057-0,7063

 

Массивы провинции Борборема (Бразилия)8

Сиенограни-ты

0,511202

-10 -(-15)

0,706505

45

51

Массивы штата Бахиа (Бразилия)10

Сиениты, монцониты

-

-10,6

0,7022-0,7042

45,5

Примечание. Данные заимствованы: 1 - Гусев, Гусев, 2011 [1]; 2 - Дубинина, Носова, 2010 [2]; 3 - Fowler et all., 2008 [6]; 5 - Fowler et all., 1992 [4]; 6 - Jiang, Jiang, et all., 2002 [7]; 7 - Guimaraes et all., 2005 [8]; 9 - Rios D.C, Conceicao H., Davis D.W. et all. , 2009 [10]; 4 - Fowler et all., 2001 [5]. Прочерками в таблице отмечено отсутствие данных.

Отношения 87Sr/86Sr дают широкие вариации значений от 0,7022 (мантийные значения) до 0,712958 (компонент обогащённой мантии).

На диаграмме εNd(t) - εSr(t) все значения соотношений указанных изотопов распадаются на 4 кучных поля фигуративных точек (см. рисунок).

Рис. 1. Диаграмма εSr(t) - εNd(t) для шошонитовых гранитоидов. Типы мантии по Зиндлеру и Харту [13]: EM I и EM II - обогащённая мантия типов I и II; PREMA - примитивная мантия; HIMU - мантия с высоким изотопным уран-свинцовым отношением. Поля I, II, III, IV - подтипы шошонитовых гранитоидов по степени изотопной обогащённости и деплетированности. Породы Западного Куньлуня: 1 - кварцевые монцониты (Западный Датонг); 2 - граниты биотитовые (Северный Куда); 3 - биотитовый гранит (Карибашенг); массивы Алтае-Саянской складчатой области: 4 - граниты и сиениты Луговского массива (Салаир), 5 - граниты и сиениты Айского массива (Горный Алтай), 6 - граниты и сиениты Саввушинского массива (Рудный Алтай); массивы Кавказских Минеральных Вод: 7 - граниты и граносиениты массивов Бык, Бештау, Кинжал, Верблюдка и др.; массивы Британских каледонид: 8 - монцониты и сиениты массива Стронциан; 9 - монцониты и сиениты массива Глен Дезари; 10 - монцониты и сиениты массива Клуни

Выделяются 3 крайних по степени деплетированности и обогащённости изотопами стронция и неодима и 1 промежуточный подтип шошонитовых гранитоидов по соотношению указанных изотопов.

Первый из них (Айский массив Горного Алтая, Саввушинский Рудного Алтая, Луговской Салаира и массив Клуни Британский каледонид) характеризуется наибольшей изотопной «деплетированностью» со значениями εNd, варьирующими от 3,2 до 1,93 и соотношениями 87Sr/86Sr между 0,7052 и 0,70711. Содержание стабильного изотопа δ18О в этом типе Британских каледонид варьирует от 7,3 до 8,7 ‰ [3].

Второй крайний подтип - изотопно «обогащённый» (массивы Хэлмсдэйл, Стрэт Хеллэдэйл, Лоч Лойял, Роггарт Британских каледонид, а также массивы Карибашенг, Западный Датонг Кунь-Луня и массивы Бык, Бештау, Верблюд Большого Кавказа), характеризуется отрицательными значениями εNd (от -3,0 до -11), повышенными соотношениями 87Sr/86Sr, варьирующими от 0,7065 до 0,7094. Стабильный изотоп кислорода даёт более широкий разброс значений δ18О от +7,1 до 10,6 ‰. Для шошонитовых гранитоидов кавминводского комплекса Большого Кавказа установлена контаминация корового материала. Этим контаминантом считается осадочная карбонатная высокомагнезиальная порода, содержащая повышенные концентрации стронция и бария [2]. Для массива Карибашенг определены высокие значения δ18О, негативные аномалии Nb и Ti, указывающие на источник пород с большой долей участия метаосадков [7]. Этот источник для постколлизионных гималайских гранитоидов Кунь-Луня формировался на глубинах 55-60 км в условиях утолщённой ниж- ней коры.

Третий подтип - изотопно «деплетированный» по неодиму и стронцию с соотношениями εNd (от -10 до -15) (массивы штата Борборема и штата Бахиа в Бразилии). Для них характерны и самые низкие значения отношений 87Sr/86Sr, ранжирующихся от 0,7022 до 0,706505. Значения εSr(t) имеют промежуточные характеристики, варьирующие от 45 до 51. Самые низкие значения 87Sr/86Sr от 0,7022 до 0,7042 массивов штата Бахиа указывают на мантийный источник магм.

Промежуточный четвёртый тип - шошонитовые гранитоиды плутонов Стронциан и Глен Дезари, в которых обнаруживаются как низкие положительные значения, так и слабо отрицательные значения εNd (от 1,3 до -0,1), а отношения 87Sr/86Sr ранжируются от 0,7052 до 0,7085. Для этого типа характерны самые низкие параметры стабильного изотопа кислорода (δ18О от +6,7 до +8,0).

На диаграмме первый и четвёртый подтипы тяготеют к источнику мантии EM II, характеризующимися высокими отношениями 87Sr/86Sr, низкими значениями εNd и относительно обогащёнными радиогенным свинцом, что связывается с субдуцированием в мантию терригенных осадков [3].

Третий подтип тяготеет к компоненту мантии EM I с умеренными изотопными отношениями 87Sr/86Sr, низкими значениями εNd и нерадиогенным свинцом, что связывается с допущением о вовлечении в субдукционный процесс нижней части континентальной литосферы [12].

 Таким образом, по соотношениям изотопов стронция и неодима в шошонитовом типе гранитоидов можно выделить 4 подтипа с варьирующими характеристиками изотопов по степени изотопной деплетированности и обогащённости.


Библиографическая ссылка

Гусев А.И. ИЗОТОПЫ СТРОНЦИЯ И НЕОДИМА В ШОШОНИТОВЫХ ГРАНИТОИДАХ // Успехи современного естествознания. – 2011. – № 11. – С. 16-19;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=29122 (дата обращения: 18.12.2017).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252