ГЕОХИМИЯ, 2014, № 10, с. 907-923
ГЕОХИМИЯ НЕФЕЛИНОВЫХ И ЩЕЛОЧНЫХ СИЕНИТОВ УКРАИНСКОГО ЩИТА (ПО ДАННЫМ ICP MS) © 2014 г. А. В. Дубина*, С. Г. Кривдик*, В. В. Шарыгин**, ***
* Институт геохимии, минералогии и рудообразования им. М.П. Семененко НАНУкраины
03642 Киев, просп. Палладина, 34 e-mail: kryvdik@ukr.net ** Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН 630090 Новосибирск, просп. акад. Коптюга, 3 *** Новосибирский государственный университет 630090 Новосибирск, ул. Пирогова, 2 Поступила в редакцию 17.08.2012 г.
Принята к печати 12.12.2012 г.
Приведены результаты геохимических исследований нефелиновых и щелочных сиенитов из развоз-растных комплексов Украинского щита. Выявлена зависимость содержания элементов-примесей в сиенитах от их принадлежности к определенному комплексу пород, химических особенностей первичных магматических расплавов, степени их дифференцированности, а также региональная геохимическая неоднородность щелочно-ультраосновные комплексов Украинского щита. Нефелиновые и щелочные сиениты щелочно-ультраосновных массивов в восточной и западной частях этого региона близки по содержанию REE и значениям Eu/Eu*, но отличаются по содержанию Nb, Ta, Zr и Hf и относятся к миаскитовому типу. В этих породах по сравнению с более ранними фоидолитами концентрации REE, Nb и Zr понижены, а Sr и Ba сохраняются высокими. В габбро-сиенитовых комплексах от ранних сиенитовых интрузий к более дифференцированным разновидностям четко проявлен железистый тренд фракционирования, значительно снижаются содержания Sr и Ba, Eu/Eu*, а также петрогенных элементов — Ti, Mg, P. В этом же направлении возрастает коэффициент агпаитности и концентрации Zr, Nb, Y, REE. Похожая геохимическая специфика наблюдается и для щелочных сиенитов, генетически связанных с анортозит-рапакивигранитными плутонами, для которых характерно накопление некогерентных элементов и резкое обеднение Sr и Ba. Отличающиеся геохимические тренды эволюции нефелиновых и щелочных сиенитов из разных комплексов пород Украинского щита объясняются разными механизмами их формирования. В щелочно-ультраосновных комплексах главным петрогенетическим механизмом, который отразился на распределении элементов-примесей в породах, была ликвация исходных расплавов типа оливиновых меланефелинитов или мелилититов на фонолитовую и карбонатитовую составляющие. В процессе формирования габбро-сиенитовых комплексов и щелочных сиенитов анортозит-рапакивигранит-ных плутонов ведущим петрогенетическим механизмом была кристаллизационная дифференциация с интенсивным полевошпатовым фракционированием.
Ключевые слова: щелочные породы, редкоземельные элементы, редкие металлы, Украинский щит, Eu-аномалии.
Б01: 10.7868/80016752514080020
ВВЕДЕНИЕ
Украинский щит (УЩ) является известной провинцией протерозойского (1.8—2.1 млрд лет) щелочного магматизма [1, 2]. В отличие от других подобных щитов, в УЩ фанерозойский щелочной (а также базальтоидный) магматизм играет подчиненную роль и проявился только в его краевой юго-восточной части (Приазовский геоблок). Во внутренней (центральной) части УЩ проявлений фанерозойского магматизма не об-
наружено. Даже кимберлиты в р-не г. Кировоград имеют протерозойский (1.8 млрд лет) возраст. Причина такой пассивности УЩ относительно фанерозойского магматизма не выяснена. Это тем более необычно, поскольку в сопредельных с УЩ впадинах (Днепровско-Донецкая, Припят-ская и Причерноморская) интенсивно проявлен девонский базальтоидный (толеитовый и щелочной) и локально — щелочно-ультраосновный магматизм.
В данной статье приводятся результаты последних исследований авторов, полученных методом ICP MS. Все анализы (для нефелиновых и щелочных сиенитов в количестве 26), за исключением двух из них, публикуются впервые. Результаты этих исследований показали довольно значительную геохимическую неоднородность щелочных комплексов УЩ (особенно в распределении таких элементов, как Nb, Ta, Zr, Sr).
В каждом конкретном случае выявлены зависимости уровня содержания элементов-примесей в сиенитах от их принадлежности к определенному комплексу пород, их дифференцированности (магнезиальности, коэффициента агпаитности). Кроме того, имеется и региональная неоднородность по распределению элементов-примесей, характерных для щелочных пород. Этими же факторами определяются содержание и характер спектров редкоземельных элементов. Выявлены отчетливые зависимости европиевых аномалий (Eu/Eu*) от типа пород, а также содержания в них Sr, Ва и коэффициента агпаитности, что определяется степенью дифференцированности анализируемых пород.
МЕТОДИКА
Все исследуемые образцы отобраны из свежих, неизменных пород, перетертых до состояния тон-коизмельченного порошка. В таблицах анализов петрогенных оксидов, определенных из растворов методом ICP MS, приведено содержание FeO и соответствующая поправка на Fe2O3 (FeO определяли из отдельной навески породы химическим методом в ИГМР НАН Украины). Петрогенные элементы в образцах из Черниговского массива и одного образца Ястребецкого массива определены традиционным химическим анализом в химической лаборатории ИГМР НАН Украины. Содержание редких, редкоземельных и других элементов-примесей во всех образцах определяли методом индуктивно связанной плазмы с масс-спектрометрическим детектированием (ICP MS). Большая часть анализов образцов (18 из 26) выполнена в Acme Analitycal Laboratories (Ванкувер, Канада) на приборе ELAN 9000 ICP-MS, шесть проб анализировали в Австралии (Университет Тасмании) на приборе Agilent 7500 ICP MS, две из них — в ГЕОХИ РАН. Подготовленные для анализа образцы смешивали с LiBO2/Li2B4O7 флюсом, а затем сплавляли в тигле. Охлажденный образец растворяли в азотной кислоте ACS класса.
Кроме приводимых анализов ICP MS нефелиновых и щелочных сиенитов, в распоряжении авторов имеется небольшое количество анализов ICP MS из более меланократовых пород щелочных комплексов УЩ (габбро, пироксениты, якупиран-гиты, ийолит-мельтейгиты, эссекситы), которые были использованы при построении некоторых
приводимых графиков. При обсуждении результатов исследований и в выводах частично использовались также результаты определения 8г, Ва, МЪ и Zr методом РФА. Имеются также анализы 1СР М8 с определением 8г, У, и РЗЭ, а также определения изотопного отношения 878г/868г в апатитах из некоторых нефелиновых и щелочных сиенитов УЩ, которые тоже частично опубликованы [5]. Эти данные также привлекались при интерпретации геохимических особенностей петрогенезиса рассматриваемых нефелиновых и щелочных сиенитов.
ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
По возможности анализировались главные разновидности нефелиновых и щелочных сиенитов из разных комплексов щелочных пород УЩ (рис. 1), в которых рассматриваемые сиениты являются промежуточными и/или завершающими (конечными) дифференциатами.
В настоящее время выделяется два главных типа комплексов щелочных пород УЩ: щелочно-уль-траосновной (карбонатитовый) и габбро-сиенитовый. Выделенные комплексы пород существенно различаются по возрасту: 2.0—2.1 млрд лет — для первого и 1.8 млрд лет — для второго [2]. Отдельно рассмотрен девонский Покрово-Киреевский массив. В предыдущих наших публикациях [2] эти комплексы именовались как магматические формации. Принято считать, что исходные (первичные) расплавы для щелочно-ультраосновных комплексов были щелочно-ультраосновными магмами типа оливиновых меланефелинитов или оливино-вых мелилититов, тогда как для габбро-сиенитовых комплексов — базальты повышенной щелочности (субщелочные оливиновые базальты). Разный состав первичных расплавов этих магматических комплексов щелочных пород предопределил химический и минеральный состав конечных дифферен-циатов (нефелиновых и/или щелочных сиенитов), а также содержание и особенности распределения в них редких и редкоземельных элементов.
Помимо названных двух главных комплексов щелочных пород УЩ, можно еще выделить эгири-новые сиениты, которые присутствуют в подчиненном количестве в Коростенском и Корсунь-Ново-миргородском анортозит-рапакивигранитных плутонах. Предполагается [2], что при определенных условиях базитовые расплавы, родственные таким плутонам, могут эволюционировать по сиенитовому тренду. Так, например, Южно-Кальчикский массив в Приазовье, по мнению некоторых исследователей [6] (к которому мы также присоединяемся [2]), является габбро-сиенитовым (с подчиненным количеством гранитов) аналогом анортозит-рапакивигранитных плутонов. С последними пространственно и, очевидно, генетически связаны такие габбро-сиенитовые или существенно сиенитовые массивы, как Давидковский, Ястребецкий и Великовисковский. Схема расположения этих и
Рис. 1. Геологическая схема расположения щелочных комплексов Украинского щита содержащих нефелиновые и щелочные сиениты. Массивы: 1 — Черниговский, 2 — Проскуровский, 3 — Антоновский, 4 — Октябрьский, 5 — Малотер-сянский, 6 — Покрово-Киреевский, 7 — Южно-Кальчикский, 8 — Давидковский, 9 — Ястребецкий, 10—12 — интрузии эгириновых сиенитов, 13 — Великовисковский. Римскими цифрами обозначены тектонические мегаблоки: I — СевероЗападный, II — Днестровско-Бугский, III — Росинско-Тикичский, IV — Ингуло-Ингулецкий, V — Средне-Приднепровский, VI — Приазовский.
30°
32°
« Габбро-сиенитовые комплексы
Щелочно-ультраосновные (карбонатитовые) комплексы
ЭАнортозит-рапакивигранитные плутоны
других массивов приводится на рис. 1. Петрологические и некоторые геохимические особенности этих сиенитов рассматривались ранее [2—4].
Краткая характеристика нефелиновых и щелочных сиенитов из разных комплексов, проанализированных методом 1СР М8, приведена в табл. 1.
Наибольшее количество анализов выполнено для нефелиновых и щелочных сиенитов Октябрьского массива, как одного из наиболее сложных по геологическому строению и набору пород. В то же время остались неизученными с помощью 1СР М8 щелочные (безнефелиновые кварцсодержащие и кварцевые) сиениты щелочно-ультраосновного комплекса. Отметим лишь, что апатиты из этих сиенитов по содержанию РЗЭ, У и 8г в целом подобны апатитам из других пород карбонатитовых комплексов УЩ, хотя по изотопному составу строн
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.