Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

МАНТИЙНО-КОРОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПО ИЗОТОПАМ СТРОНЦИЯ И НЕОДИМА В ШОШОНИТОВЫХ ГРАНИТОИДАХ

Гусев А.И. 1
1 Алтайская государственная академия образования им. В.М. Шукшина
Приведены данные по концентрациям, соотношениям изотопов стронция и неодима, а также мантийно-корового взаимодействия в шошонитовых гранитоидах Алтае-Саянской складчатой области, Большого Кавказа, Британских каледонид, Шотландии, Западного Кунь-Луня, Cеверо-Китайского Кратона, 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.
шошонитовые гранитоиды
изотопы стронция и неодима
мантийный компонент
мантийно-коровое взаимодействие
подтипы шошонитовых гранитоидов
1. Гусев А.И., Гусев А.А. Шошонитовые гранитоиды: петрология, геохимия, флюидный режим и оруденение. – М.: Изд-во РАЕ, 2011. – 125 с.
2. Гусев А.И. Изотопы стронция и неодима в шошонитовых гранитоидах // Успехи современного естествознания, 2011. – № 11. – С. 16-19.
3. Дубинина Е.О., Носова А.А., Авдеенко А.С., Аранович Л.Я. Изотопная (Sr, Nd, O) систематика высоко-Sr-Ва гранитоидов позднемиоценовых интрузивов района Кавказских Минеральных Вод // Петрология, 2010. – Т. 18. – № 3. – С. 227-256.
4. Dickin A.P. Radiogenic isotope geology. Cambridge University Press, 1995. – 490 p.
5. Fowler M.B. Elemental and 0-Sr-Nd isotope geochemistry of the Glen Dessarry syenite,
6. NW Scotland // Journal of the Geological Society. – London, 1992. -Vol. 149. -Pp. 209-220.
6. Fowler M.B., Henney P.J., Darbyshire D.P.F. Petrogenesis of high Ba-Sr granites: the Rogart pluton, Sutherland // Journal of the Geological Society, London, 2001, v.158, p.521-534.
7. Fowler M.B., Kocks H., Darbyshire D.P.F., Greenwood P.B. Petrogenesis of high Ba-Sr plutons from the Northern Highland Terrane of the British Caledonian Province // Lithos, 2008. – V. 105. – P. 129-148.
8. Jiang Y-H, Jiang S-Y, Ling H-F, Zhou X-K, Rui X-J, Yang W-Z. Petrology and geochemistry of shoshonitic plutons from the western Kunlun orogenic belt, Xinjing, northwestern Chine: implications for granitoids genesis // Lithos, 2002. – V.63. – P. 165-183.
9. Guimaraes I.P., Filho A.F.S., Melo S.C., Macambira M.B. Petrogenesis of A-type Granitoids from the Alto Moxoto and Alto Pajeu Terranes of the Borborema Province, NE Brazil: Constraints from Geochemistry and Isotopic Composition // Gondwana Research, 2005. – V. 8. – No. 3. – Pp. 1-16.
10. Hou, Z.-Q.,Gao,Y.-F.,Qu,X.-M.,Rui, Z.-Y.,Mo,X.-X. Origin of adakitic intrusives generated during mid-Miocene east–west extension in South Tibet // Earth Planetary Science Letter, 2004. – V. 220. – Pp. 139–155.
11. Kuritani T., Kimura J-I., Ohtani E., Miyamoto H., Furuyama K. Transition zone origin of potassic basalts from Wudaanchi volcano, northeast China // Lithos, 2013. – V. 156-159. – Pp. 1-12.
12. Rios D.C, Conceicao H., Davis D.W. et all. A new proposal for the sbdivision of granitic rocks at Serrinha Nucleus, Bahia, Brazil, based on U-Pb and Pb-Pb geochronological and lithogeochemical data // IV South American Symposium on Isotope Geology, 2009. – P. 264-267.
13. Rollinson H. Using geochemical data: evaluation, presentation, interpretation. New York, 1993. – 345 p.
14. Tatsumoto M., Nakamura Y. Isotopes in granite // Geochim. Cosmochim. Acta, 1991. – V. 55. – Pp. 3697-3708.
15. Zhang S-H., Zhao Yu., Ye H., Hou K-J., Li C-F. Early Mezozoic alkaline complexes in the northern North China Craton: implications for cratonic lithospheric destruction // Lithos, 2012. – V. 155. – Pp. 1-18.
16. Zindler A., Hart S.R. Chemical geodynamics // Ann. Rev. Earth Planet. Sci., 1986. – V.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, 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

Плутон

Порода

143Nd/144Nd

εNd (t)

87Sr/86Sr

εSr(t)

Западный Датонг 7 (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

Плутон Юквикапа (Западный Куньлунь)11

Двуслюдяные сиенограниты

-

(-4,4) – (-6,3)

0,7071-0,077

-

Плутоны Мустага и Таэр

(Западный Куньлунь)11

Монцограниты

-

(-3,6) – (-7,3)

0,7052 – 0,7104

-

Позднепермские аппинит-гранитовые комплексы (Северо -Китайский Кратон)12

Монцограниты

-

(-15,6) – (-16,3)

0,7063 – 0,7066

-

Луговской

(Салаир)1

Кварцевые монцодио-риты

-

1,95

-

31,3

Луговской

(Салаир)1

Кварцевые монцодио-риты

-

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

Лейкограни-ты 4 фазы*

-

2,94

0.7068

20,37

Айский

(Горный Алтай)1

Лейкограниты 4 фазы

-

2,93

0.7069

22,34

Бык, Бештау

(Большой Кавказ)2

Граносиениты,

Граниты,

Лейкограни-ты

-

-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

Сиенограниты

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]; 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).

izotop1.wmf

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.


Библиографическая ссылка

Гусев А.И. МАНТИЙНО-КОРОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПО ИЗОТОПАМ СТРОНЦИЯ И НЕОДИМА В ШОШОНИТОВЫХ ГРАНИТОИДАХ // Успехи современного естествознания. – 2013. – № 11. – С. 113-116;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=33130 (дата обращения: 25.10.2021).

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 = 1.074