Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

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, 8, 10].

Концентрации и соотношения изотопов стронция и неодима играют важную роль в понимании петрогенезиса изверженных пород [13]. 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, указывающих на мантийно-коровое взаимодействие. 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, 2].

Результаты исследований. Нами на основе авторских анализов и литературных данных по изотопии стронция и неодима, представляющих различные регионы Мира, составлены табл. 1 и рис. 1.

Таблица 1

Изотопные составы стронция, неодима в шошонитовых гранитоидах

Примечание. Данные заимствованы: 1- Гусев, Гусев, 2011 [1, 2]; 2 – Дубинина, Носова, 2010 [3]; 3 – Fowler et all., 2008 [7]; 5 – Fowler et all., 1992 [5]; 6- Jiang, Jiang, et all., 2002 [8]; 7- Guimaraes et all., 2005 [9]; 9 – Rios D.C, Conceicao H., Davis D.W. et all. , 2009 [11]; 4 – Fowler et all., 2001 [6]; 11 – Kuritani, Kimura et al., 2013 [12]; 12 – Zhang, Xue, Yuan et al., 2012 [14]. Прочерками в таблице отмечено отсутствие данных.

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 (табл. 1). Соотношения изотопов 143Nd/144Nd имеются лишь для гранитов и биотитовых монцогранитов Западного Кунь-Луня, которые варьируют от 0,511879 до 0,512250. 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 (рисунок).

Диаграмма εSr(t) – εNd(t) для шошонитовых гранитоидов

Типы мантии по Зиндлеру и Харту [16]: 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 подтипа 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 ‰ [4]. 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 [3]. Для массива Карибашенг определены высокие значения δ18О, негативные аномалии Nb и Ti, указывающие на источник пород с большой долей участия метаосадков [8]. Этот источник для постколлизионных гималайских гранитоидов Кунь-Луня формировался на глубинах 55-60 км в условиях утолщённой нижней 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 [4].

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 [14].

Обсуждение результатов. Изотопы стронция и неодима в шошонитовых гранитоидах колеблются в широких пределах, что связано с различной степенью проявления контаминации корового материала, первичным источником плавления мантийного субстрата и насыщенностью флюидами. По мнению китайских исследователей разнообразие шошонитовых гранитоидов связано с субдукцией в мантию терригенных коровых компонентов [14]. По нашим данным некоторые шошонитовые гранитоиды обязаны своим происхождением в результате плюмтектоники и контаминацией коровых источников на путях движения и становления мантийных магм в глубинных очагах [1, 2]. Все подтипы шошонитовых гранитоидов тяготеют к компонентам обогащённой мантии типов EM I и EM II, связанных с вовлечением в сферу глубинных очагов терригенных компонентов нижней и верхней коры.

Выводы. 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, обязанные разнообразным процессам мантийно-корового взаимодействия.