Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Лантанидный тетрадный эффект фракционирования (ТЭФ) редкоземельных элементов (РЗЭ) обычно выявляется в высоко эволюционированных кремнекислых гранитоидах умеренно-щелочного, щелочного и шошонитового типов, а также в карбонатитовых комплексах, обогащённых летучими компонентами [2]. Проявление тетрадного эффекта в адакитовых гранитоидах, обычно не обогащённых летучими компонентами, – явление весьма редкое, но имеющее большое петрогенетическое значение [1]. В этой связи особый интерес и актуальность представляет анализ проявления ТЭФ РЗЭ в древних адакитовых гранитоидах раннепротерозойского возраста, претерпевших огнейсование. Цель исследования – выявление тетрадного эффекта фракционирования в древних адакитовых гранитоидах Енисейского кряжа.

Результаты исследований и их обсуждение

Гранитоиды ерудинского комплекса представлены конкордантными телами плагиогнейсогранитов, диоритогнейсов, реже – гранодиоритогнейсов, тоналитогнейсов и гнейсоватых гранитов и лейкогранитов сформиовались на начальной стадии образования гранитогнейсовых куполов [3]. Гранитоиды образуют Ерудино-Чиримбинский ареал распространения, приуроченный к Панимбинскому антиклинорию, сложенному глубоко метаморфизованными породами (гнейсами, амфиболитами, кварцитами, мраморами и кристаллическими сланцами) немтихинского и малогаревского метаморфических комплексов предположительно архейского возраста. Гиперстеновые гнейсы по некоторым реликтам и составу обнаруживают близость парапородам и могут быть отнесены к гранулитовой фации метаморфизма.

Преобладающие плагиогранитогнейсы характеризуются серой и тёмно-серой окрасками. Чаще всего они мелко-среднекристаллические, порфиробластовые. Нередко имеют гнейсовидную планпараллельную текстуру и полосчатость. Микроструктуры пород лепидогранобластовая и гранобластовая, участками – гипидиоморфнозернистая. Состав (об. %): кварц – 18–34, плагиоклаз – 38–58, калиевый полевой шпат – не более 5–6, биотит – 3–12, амфибол 13–16, моноклинный пироксен – 2–3, акцессории – 1–2 (ильменит, сфен, турмалин, гранат, циркон, апатит, дистен, ставролит, пирит, пирротин, реже – ортит и магнетит). Минеральный парагенезис акцессориев свидетельствует о близости пород: 1 – к высокоглинозёмистым гранитоидам S – типа и 2 – к ильменитовой (сильно восстановленной) серии.

Гранодиоритогнейсы обладают тёмно-серой окраской. Это массивные и гнейсоватые разности мелко-среднекристаллического сложения. Структуры гранобластовые, реже близкие к гипидиоморфнозернистым. Минеральный состав (об. %): кварц – 10–16, плагиоклаз – 40–60, биотит – 5–16, амфибол – 15–22, пироксен – 4–6. Набор акцессориев такой же как и в плагиогранитогнейсах. Плагиоклаз отличается большей основностью, чем в плагиогранитогнейсах – андезин (№ 32–38).

В гранитоидах имеются некоторые признаки, указывающие на участие в их образовании парад гранулитовой фации и метаморфизма (биотит гранитоидов обладает высокой железистостью, высокой щелочностью и невысоким содержанием TiO2, что указывает на близость слюды к анниту, характерному для гранулитов и формировавшемуся при высокотемпературных условиях).

В контактах некоторых тел ерудинских гранитоидов развиты скарны. По обобщённой изохроне для гранитоидов получен абсолютный возраст (Rb-Sr методом) 2243 ± 76 млн лет при 87Sr/86Sr0 = 0,7128 [3]. Представительные анализы породных типов гранитоидов сведены в табл. 1.

Таблица 1

Химические составы гранитоидов ерудинского комплекса

Примечание. Силикатные анализы выполнены в Лабораториях Западно-Сибирского Испытательного Центра (г. Новокузнецк); анализы на малые элементы выполнены в Лаборатории ИМРГЭ (г Москва) методами ICP-MS и ICP-AES. Породы ерудинского комплекса: 1 – диоритогнейс; 2– гранодиоритогнейс; 3– гранит гнейсоватый; 4 – плагиогранитогнейс; 5, 6, 7 – лейкограниты гнейсоватые; 8, 9 – граниты гнейсоватые.

Торий-урановые отношения в породах выше единицы (2,7–13,5), что указывает на слабые вторичные изменения гранитоидов, не смотря на их разнейсование. Высокие отношения Nb/Ta указывают на ювенильный источник гранитоидов.

Принадлежность к адакитовым гранитоидам огнейсованных пород ерудинского комплекса подтверждается низкими коцентрациями Y (менее 18 г/т) и Yb (менее 1,8 г/т), за исключением гранодиоритогнейсов (табл. 1). Показательно положение фигуративных точек породных типов на диаграмме Sr/Y – Y (рис. 1). Все породы, кроме гранодиоритогнейсов, попадают в поле адакитов.

Рис. 1. Диаграмма Sr/Y – Y по [6] для пород ерудинского комплекса Енисейского кряжа: 1 – диоритогнейс; 2 – гранодиорито-гнейс; 3 – граниты гнейсоватые; 4 – плагиогранитогнейсы; 5 – лейкограниты гнейсоватые

Аналогичное положение занимают породы ерудинского комплекса и на диаграмме (La/Yb)N – (Yb)N (рис. 2).

Оценки величин тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ ТЕ1 в породах ерудинского комплекса М- типа показали, что они варьируют от 0,93 до 1,26 (табл. 2). В таблице также сведены отношения некоторых элементов и значения этих же отношений в хондритах. Следует указать, что отношения большей части элементов резко отличаются от хондритовых значений. Ближе всех к хондритовым значениям имеют отношения Y/Ho и Zr/Hf (табл. 2).

Рис. 2. Диаграмма (La/Yb)N – (Yb)N по [6] для пород ерудинского комплекса Енисейского кряжа. Условные обозначения те же, что и на рис. 1

Таблица 2

Отношения элементов в породах ерудинского комплекса

Примечание. TE1 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ для первой тетрады по [7]. Eu* = (SmN+GdN)/2. Породы ерудинского комплекса: 1 – диоритогнейс; 2 – гранодиоритогнейс; 3 – гранит гнейсоватый; 4 – плагиогранитогнейс; 5, 6, 7 – лейкограниты гнейсоватые; 8, 9 – граниты гнейсоватые.

На диаграмме Zr/Hf–SiO2 породы ерудинского комплекса локализуются в поле безрудных гранитоидов и располагаются вдоль тренда фракционирования расплавов редкометалльных гранитов (рис. 3).

Кроме того, по соотношениям анализируемых элементов все породы располагаются в пределах поля CHarac (рис. 3), когда элементы с одинаковым ионным радиусом и зарядом (пары Y−Ho и Zr−Hf) [Bau] экстремально когерентны и располагаются вблизи хондритовых отношений. Заключение о безрудности ерудинского комплекса может быть справедливо только в отношении редкометалльного оруденения.

На диаграмме Zr/Hf–ТЕ1 породы ерудинского комплекса образуют тренд со слабым наклоном в сторону уменьшения величин отношений Zr/Hf и локализуется вблизи

Рис. 3. Тренды фракционирования элементов в координатах Zr/Hf–SiO2 для гранитоидов ерудинского комплекса. Серым фоном на рисунке показано поле HARAC (CHArge-and-Radius-Controlled) по [5]. Дугообразная линия со стрелками – кривая фракционирования расплавов редкометальных гранитов и поля металлогенической специализации гранитоидов по [4]. Остальные обозначения см. на рис. 1

Рис. 4. Диаграмма Zr/Hf – TE1, по Irber [7], для гранитоидов ерудинского комплекса. Серая область отвечает главнейшим отношениям Zr и Hf в магматических породах. Остальные условные как на рис. 1

На диаграмме Eu/Eu* – TE1 тренд для пород ерудинского комплекса показывает увеличение значения ТЭФ РЗЭ с уменьшением величины отношения Eu/Eu* и одновременным деплетированием на Eu (рис. 5).

Рис. 5. Диаграмма Eu/Eu* – TE1 для пород ерудинского комплекса. Условные обозначения те же, что на рис. 1

Приведенные данные показали, что породы ерудинского комплекса относятся к неизменённым разностям и располагаются вдоль тренда фракционирования расплавов редкометалльных гранитов, но в безрудной его части. Высокий уровень фракционирования расплавов и РЗЭ указывает на процессы трансформации химических элементов в расплавах и в связи с очагами ерудинских гранитоидов могут быть обнаружены проявления других металлов, что потребует проведения дополнительных исследований. Различные петро-геохимические показатели в породах показывают, что формирование гранитоидов происходило с участием двух источников: ювенильного, связанного с подъёмом мантийных ингредиентов во время формирования гранито-гнейсовых куполов (вероятно, высоковосстановленных мантийных флюидов плюмовой природы) и нижнекорового, связанного с плавлением гранулитов при высоких температурах. В самых высоко эволюционированных разностях (гранитах и лейкогранитах) проявлен ТЭФ РЗЭ М-типа, проходившим параллельно с деплетированием расплава на европий.

Выводы

1. Лантанидный тетрадный эффект фракционирования РЗЭ, проявленный в гранитоидах ерудинского комплекса, связан с процессами мантийно-корового взаимодействия во время воздымания гранито-гнейсовых куполов с участием мантийных и нижнекоровых источников.

2. ТЭФ РЗЭ М-типа протекал одновременно с трансформацией соотношений многих элементов – тантала, ниобия, лютеция, циркония, гафния, европия.