ГЕОХИМИЯ, 2003, № 2, с. 172-180
ГЕОХИМИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В МЕТАМОРФИЧЕСКИХ АМФИБОЛАХ
© 2003 г. Г. М. Другова, С. Г. Скублов
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2 e-mail: skublov@ad.iggp.ras.spb.ru Поступила в редакцию 05.06.2001 г.
Исследование геохимии редкоземельных и редких элементов в кальциевых амфиболах нюрунду-канского мафического комплекса в Северо-Западном Прибайкалье показало зависимость их содержания и распределения от степени метаморфизма. Суммарное содержание редкоземельных элементов в амфиболах, так же как и отношение La/Yb, понижается с падением температуры метаморфизма. Постоянство коэффициентов распределения редких и редкоземельных элементов между амфиболами и сосуществующими с ними гранатами, которое служит критерием равновесия, лучше всего достигается в породах гранулитовой фации. В породах амфиболитовой фации такое закономерное распределение РЗЭ нарушается в связи с началом развития метасоматических процессов. Амфиболы из метасоматических пород характеризуются кривыми распределения РЗЭ, отличающимися от распределений в амфиболах пика метаморфизма, и часто показывают распределение РЗЭ, унаследованное от минерала, за счет которого амфибол образовался. Это дает возможность определять последовательность минералообразования в метасоматически измененных породах. Сравнение особенностей распределения РЗЭ в амфиболах нюрундуканского комплекса с амфиболами высокобарического лапландского гранулитового комплекса на Балтийском щите позволяет говорить об отсутствии влияния давления на содержание и распределение РЗЭ в амфиболах при превалирующем контроле температуры метаморфизма.
Введение. Развитие в последнее время высокоточных методов определения малых количеств редких и редкоземельных элементов (РЗЭ) в минералах, таких как ИНАА, ионный и протонный микрозонд, лазерная абляция с индуктивно-связанной плазмой, открыло новые возможности исследования петрологии полиметаморфических комплексов. Определение РЗЭ в гранатах, выполненное ранее, показало эффективность совместного рассмотрения поведения главных и редких элементов для восстановления эволюции метаморфизма конкретных комплексов [1, 2]. Как и гранаты, амфиболы отличаются высокой концентрацией редких и редкоземельных элементов. Широкое развитие амфиболов в породах от зеле-носланцевой до гранулитовой фации делает их особенно привлекательными при реконструкции последовательности и характера метаморфических процессов. Тем не менее амфиболы находят очень ограниченное использование в петрологическом моделировании из-за своей минералогической и кристаллохимической сложности. Известные минеральные термометры и барометры для амфиболсодержащих ассоциаций являются эмпирическими и не всегда согласуются с расчетными термодинамическими данными [3]. Экспериментальные работы по определению коэффициентов распределения ряда редких элементов
между амфиболом и расплавом, а также данные теоретических расчетов выявили расхождение по сравнению с коэффициентами, определенными в природных объектах [4]. Кроме этого, рядом исследователей было установлено, что РЗЭ и редкие элементы изоморфно входят не в одну, а в несколько кристаллохимических позиций в амфиболах, что объясняет их разную подвижность и неоднозначное поведение этих элементов в петрологических процессах [4, 5].
До настоящего времени исследование распределения РЗЭ в метаморфических кальциевых амфиболах не проводилось, наиболее изученными являются амфиболы из магматических пород [6, 7 и др.] и эклогитов [8 и др.]. В литературе приводятся лишь единичные определения РЗЭ в амфиболах гранулитовой фации метаморфизма [9-11], а данные по распределению РЗЭ в амфиболах из пород амфиболитовой фации практически отсутствуют [12].
Основой данной работы является анализ распределения РЗЭ и редких элементов в кальциевых амфиболах (роговых обманках) из нюрундуканского мафического комплекса в Северо-Западном Прибайкалье, где кристаллизация амфиболов осуществлялась в широком диапазоне Р-Г-парамет-ров метаморфизма (таблица). Кроме того, были исследованы амфиболы из пород лапландского гра-
м о
X S
S
г
(О
(О
о о
Составы амфиболов по главным (мае. %) и редким (г/т) элементам
Компонент Гранулитовая фация метаморфизма В ысокотемпературная амфиболитовая фация Низкотемпературная амфиболитовая Метасоматические породы
Керсутиты Коричневые и бурые роговые обманки Зеленые и буро-зеленые роговые обманки Голубовато-зеленые роговые обманки Голубовато-зеленые роговые обманки
3/4 411 483 522 632 Lap-12 Lap-13 С-7 487 499 23 54/3 12/3 75 133 146 82д
Si02 40.72 40.71 42.01 43.66 40.49 40.95 42.24 40.69 43.66 44.06 44.45 42.03 42.32 40.21 43.51 42.34 44.55
тю2 4.83 5.52 2.12 1.88 1.99 2.43 2.38 2.17 1.70 1.29 0.91 1.46 0.34 0.51 0.69 0.79 0.41
А12О3 13.62 13.17 11.12 11.00 13.23 11.60 13.41 11.87 9.77 10.62 14.11 13.13 15.04 19.17 15.46 17.89 15.86
FeO* 9.94 11.32 13.86 15.71 18.12 21.78 16.19 20.95 16.86 13.37 13.72 19.87 16.98 9.71 14.03 15.60 11.73
МпО 0.13 - 0.22 - 0.21 0.19 0.22 0.16 0.36 - - - - 0.03 - 0.17 0.01
MgO 12.71 12.06 13.43 11.28 9.35 6.50 9.18 8.01 11.17 13.49 11.52 7.07 9.51 13.60 11.44 9.81 12.36
СаО 12.18 11.19 11.42 11.40 11.23 10.75 10.94 10.56 11.4 11.92 10.21 11.43 10.56 9.78 10.35 10.90 11.27
Na20 2.46 2.58 1.79 1.44 1.50 1.98 1.92 2.29 1.61 2.20 2.64 2.17 2.51 3.52 2.06 - 0.72
к2о 1.75 1.59 1.12 1.18 1.88 1.84 1.52 1.30 1.24 1.10 0.31 0.86 0.73 0.12 0.30 0.50 -
Сумма 98.34 98.14 97.09 97.55 98.00 98.00 98.00 98.00 97.77 98.05 97.87 98.02 97.99 96.65 97.84 98.00 96.91
La 11.7 29.6 54.6 25.6 30.2 30.3 18.3 8.3 6.3 2.9 2.6 2.3 2.0 1.9 <0.5 1.3 <0.5
Се 57.2 110 130 63.7 75.6 63.8 41.9 18.3 16.2 6.9 10.3 13.2 15.6 8.9 <5.0 <5.0 <5.0
Nd 62.3 86.2 71.3 43.6 59.7 41.4 28.1 9.5 12.5 6.8 16.8 9.8 14.5 9.2 <3.0 <3.0 <3.0
Sm 18.6 22.2 19.4 10.9 18.5 9.38 7.38 2.20 4.53 1.89 2.98 3.10 2.97 1.98 0.39 0.54 0.26
Eu 5.65 5.88 5.40 2.95 3.85 2.34 1.94 0.78 1.57 1.00 0.74 0.52 1.61 0.76 <0.05 0.58 0.13
Tb 3.74 4.53 4.37 2.16 2.93 1.14 0.83 0.36 0.91 0.61 0.54 0.89 0.69 0.47 0.13 0.59 0.46
Yb 10.0 12.4 13.2 6.28 12.2 4.06 2.81 0.80 3.93 2.65 2.20 1.77 2.80 2.00 1.47 9.15 2.32
Lu 1.49 1.84 1.57 0.96 1.85 0.60 0.40 0.10 0.61 0.39 0.32 0.26 0.41 0.29 0.27 1.50 0.37
Sc 83.8 81.1 81.9 56.2 82.5 52.9 53.1 58.3 71.7 57.6 51.9 69.7 71.1 50.1 54.6 79.5 68.7
Cr 58 148 97 78 77 <5 144 29 225 702 38 439 118 <10 29 495 448
Co 40.6 48.0 50.6 55.5 54.0 65.5 72.3 75.9 64.3 65.2 47.3 103.9 32.3 46.8 58.9 61.4 139.0
Hf 5.1 6.5 3.8 4.0 3.8 5.1 3.1 3.0 2.0 <0.5 0.72 3.6 1.8 <0.5 1.0 1.9 2.1
Та 1.18 1.94 0.93 0.68 0.37 0.63 0.55 0.083 0.25 0.093 0.026 0.12 0.10 0.064 <0.01 0.23 0.064
Сумма РЗЭ 170.7 272.7 299.8 156.2 204.8 153.0 101.7 40.3 46.6 23.1 36.5 31.8 40.6 25.5 <10.8 <21.7 <12.0
La/Yb 0.79 1.62 2.81 2.77 1.68 5.07 4.42 7.05 1.09 0.74 0.80 0.88 0.49 0.65 <0.23 0.10 <0.15
ч И О X К £ К й ч
И
и я о
со И £ и й tr X
№ нч
X
й и £ и X н о и
Примечание. Проанализированы амфиболы из пород нюрундуканского мафического комплекса (обр. 3/4, 411, 483, 522, 487, 499, 23, 54/3, гранулитового комплекса (обр. 632, Lap - 12, Lap - 13, С-7) и беломорского комплекса (обр. 146, 82д). FeO* - суммарное железо. Прочерк -порога чувствительности микрозонда. La / Yb отношение нормировано к хондриту С1 [20].
12/3, 75, 133), лапландского содержание элемента ниже
-о
TiO2,% 6г
1*2оЗ*4»5
А _ _ -
II
о
о
20
30
40
50
60
70
F,%
Рис. 1. Соотношение содержания ТЮ2 и железистос-ти Б в исследованных амфиболах. I - поле составов гранулитовой фации, II - поле составов амфиболито-вой фации.
Здесь и далее показаны составы амфиболов: керсути-тов (1), амфиболов гранулитовой фации (2), высокотемпературной амфиболитовой фации (3), низкотемпературной амфиболитовой фации (4), метасомати-ческих амфиболов (5).
нулитового комплекса и метасоматические амфиболы беломорского комплекса (Балтийский щит).
Содержание редких и РЗЭ в амфиболах определялось методом ИНАА A.A. Кольцовым (ИГГД РАН), составы амфиболов изучались на электронном микроанализаторе O.A. Яковлевой (ВСЕГЕИ) и М.Д. Толкачевым (ИГГД РАН).
Геологическая обстановка и условия метаморфизма. Докембрийский нюрундуканский мафический комплекс в Северо-Западном Прибайкалье характеризуется гетерогенностью строения - в нем тектонически совмещены двупироксеновые кристаллосланцы, ранний метаморфизм которых соответствовал условиям гранулитовой фации (770-850°C, 5-6 кбар), и полимигматизированные амфиболиты и габброиды [13]. Общим для мафических ортопород, слагающих нюрундуканский комплекс, явился наложенный низкобарический метаморфизм высокотемпературной амфиболитовой фации (650°, 4-5 кбар). И лишь вблизи контакта нюрундуканского комплекса со слабо мета-морфизованным олокитским комплексом проходит Слюдянская зона рассланцевания, в пределах которой минеральные ассоциации фиксируют переход к высоким давлениям (580-630°C, 9-10.5 кбар). Только в пределах Слюдянской зоны ам-фиболизированные гранулиты, полевошпатовые амфиболиты и габброиды преобразуются в гранатовые амфиболиты, среди которых отмечены
тела эклогитоподобных пород. На высокобарический этап метаморфизма был наложен регрессивный, как по температуре (550°С), так и по давлению (6-7 кбар), этап метаморфизма, сопровождавшийся широким развитием метасоматических процессов.
Кальциевые амфиболы присутствуют практически во всех типах пород нюрундуканского комплекса и являются сквозными минералами, что делает исследование их геохимии особенно важным для реконструкции метаморфической истории разных частей нюрундуканского комплекса. Амфиболы комплекса были предварительно изучены в отношении главных и редких элементов [13, 14].
Амфиболы из нюрундуканского комплекса сопоставляются с роговыми обманками из лапландского комплекса, породы которого испытали значительно более высокобарический гранулито-вый метаморфизм (до 11-12 кбар) по сравнению с гранулитами нюрундуканского комплекса. Петрология пород и особенности составов минералов из лапландского комплекса, в том числе
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.