ГЕОХИМИЯ, 2003, № 2, с. 156-161
ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ТРАППАХ ЮГА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
© 2003 г. Г. Д. Феоктистов
Институт земной коры СО РАН 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128;
E-mail: log@cora.irkutsk.su Поступила в редакцию после доработки 30.10.2001 г.
Изучено распределение микроэлементов (Li, Rb, Cu, Zn, Pb, Sn, Ag, Au, Hg) в трапповых силлах двух фаз внедрения в южной части Сибирской платформы. С использованием кластерного и факторного анализа составов 86 образцов траппов установлено, что большая часть микроэлементов участвует в процессе внутрикамерной дифференциации магматического расплава, накапливаясь в конечных кислых дифференциатах. При этом Rb и Li имеют более тесную корреляцию с K2O, Pb и Sn - с SiO2, Cu и Zn - с FeO. Ag, Au и Hg не имеют значимой корреляции с породообразующими окислами. Вариации содержаний микроэлементов в траппах юга Сибирской платформы, как и ряда других трапповых провинций мира, примерно одинаковы.
В данной статье рассматривается распределение содержаний ряда микроэлементов, относящихся к литофильным (Ы, ЯЪ) и халькофильным (Си, ¿п, Л§, Бп, РЪ, Ли, Н§) элементам, во взаимоотношении с петрогенными компонентами, в траппах юга Сибирской платформы (в сравнении с таковым в траппах других древних платформ). Распределение содержаний этих микроэлементов в траппах Сибирской платформы изучалось ранее [1-5]. По другим трапповым провинциям сведения о содержании в траппах рассматриваемых микроэлементов довольно ограниченные. Так, известны содержания Ы, Си, ¿п, РЪ, Бп в траппах Декана [6]; Ы, ЯЪ, ¿п, Си в долеритах Карру [7, 8]; Ы и ЯЪ в траппах Антарктики [9] и Тасмании [10]; Си [11], ЯЪ, РЪ [12] и Ли [13] в траппах плато Декан; Л§ [14] и Ли [15] в долеритах Тасмании. Содержания Н§ в базальтах и долеритах трапповых провинций неизвестны, за исключением Сибирской платформы [16].
В южной части Сибирской платформы выявлено несколько трапповых силлов протяженностью от 200 до 500 км [17]. Они согласно залегают в осадочном чехле на разных стратиграфических уровнях и погружаются в глубокую часть Канско-Тасеевской впадины (западная краевая часть платформы), где предполагается существование подводящих каналов внедрения магмы. Внедрение магмы происходило в три фазы, соответствующие по возрасту перми, раннему и среднему триасу, причем в первую фазу - в верхние, а в третью - в нижние горизонты осадочного чехла. Пе-трохимические и геохимические данные имеются для двух фаз внедрения магмы: второй (Толсто-мысовский силл) и третьей (Усольский силл). Силлы этих двух фаз внедрения представляют со-
бой почти весь объем внедрившейся магмы в южной части Сибирской платформы [18]. Толстомы-совский силл залегает в отложениях ордовика -перми, а Усольский силл - в отложениях нижнего кембрия. Мощность силлов 100-150 м, в местах раздувов - до 300 м. Силлы заметно дифференцированы: нижняя зона силлов сложена более основными троктолитовыми долеритами, средняя -нормальными долеритами, верхняя - более кислыми гранофировыми долеритами со шлирами долерит-пегматитов [17].
В данной статье, по-существу, впервые рассматриваются взаимосвязи между содержаниями породообразующих окислов (БЮ2, ТЮ2, Л1203, Ре203, РеО, М§0, СаО, Ка20, К20, Н20) и ряда микроэлементов (Ы, ЯЪ, РЪ, Бп, Ли, Л§, Си, ¿п, Н§) в многомерном (19-мерном по общему количеству окислов и микроэлементов) пространстве методами кластерного и факторного анализов. Химический состав траппов юга Сибирской платформы охарактеризован значительным количеством химических анализов. Всего различными исследователями выполнено около 300 химических анализов образцов траппов и от 100 до 250 определений содержания в них рассматриваемых микроэлементов. Из всех имеющихся химических анализов и определений содержаний микроэлементов необходимо было выбрать те образцы траппов, для которых имелись и химические анализы, и определения содержаний рассматриваемых девяти микроэлементов. В такой выборке оказалось лишь 86 образцов траппов, но они представляют магматические образования из разных фаз внедрения силлов.
Таблица 1. Средние содержания породообразующих окислов и микроэлементов в траппах юга Сибирской платформы. Окислы в мас. %; Ы, ЯЪ, Си, 7п, РЬ, Бп - в г/т; Ag, Щ - в 10-6%; Аи - в 10-7%
Компонент Толстомысовский силл Усольский силл
n = 47 n = 39
1 2 3 1 2 3
SiO2 45.56-53.84 48.74 1.69 45.57-49.30 47.25 0.78
TiO2 0.71-3.86 1.64 0.73 1.15-3.30 1.87 0.44
A12O3 8.80-17.58 14.67 2.11 11.20-15.70 13.88 1.03
Fe2O3 1.04-7.13 3.58 1.51 2.06-4.01 3.00 0.51
FeO 5.75-16.76 10.00 2.30 8.93-17.57 12.01 1.70
MgO 1.78-10.99 6.21 2.22 4.00-8.83 6.15 1.17
CaO 6.73-13.49 10.31 1.66 8.10-12.30 10.09 1.02
Na2O 1.76-3.34 2.52 0.39 2.29-3.72 2.69 0.27
K2O 0.18-1.89 0.61 0.39 0.15-1.02 0.54 0.21
H2O 0.36-2.08 1.26 0.46 0.36-2.02 0.81 0.34
Li 5-21 8.8 3.2 7-31 12.9 4.5
Rb 5-34 12.8 7.6 3-18 10.2 3.5
Pb 2-46 9.4 8.4 4-14 6.7 2.7
Sn 2-20 4.6 2.8 2-6 3.9 0.8
Au 0.1-14.4 3.68 2.41 0.8-10.5 5.46 2.44
Ag 4.3-17.0 8.32 3.97 3.0-25.0 8.36 4.56
Cu 85-600 176 102 210-520 334 75
Zn 20-240 164 48 80-263 186 46
Hg 2.3-39.0 4.8 8.2 0.3-25.0 4.5 5.9
Примечание. 1 - интервал содержаний компонентов, 2 - среднее содержание, 3 - среднеквадратическое отклонение. Химические анализы выполнялись в ИЗК СО РАН; Li, Rb, Cu определялись методом эмиссионной спектрофотометрии пламени в ИЗК СО РАН, аналитик Нетесова Г.Е.; Zn, Pb, Sn определялись количественным спектральным методом в ИРГИРЕДМЕТ, аналитик Корецкая А.Д.; Ag определялся методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии в ИЗК СО РАН, аналитик Новиков В.М.; Au определялся спектрохимическим методом в ИЗК СО РАН, аналитики Русина Л.Д. и Клячина Р.М.; Hg определялся на установке РАФ в ПГО "Иркутскгеология" и ВОСТСИБНИИГГИМС, аналитики Сафронов В.П. и Береговая И.К.
В табл.1 приведены пределы колебания и средние содержания микроэлементов (Ы, ЯЪ, Си, 2п, РЪ, Бп, А§, Аи, Н§) в траппах юга Сибирской платформы. Для сравнения в табл. 2 помещены имеющиеся в литературе данные по содержанию этих элементов в траппах северо-западной (Черногорская интрузия) и восточной (Аламджахская интрузия) частей Сибирской платформы, а также в ряде других трапповых провинций: Карру, Декана, Тасмании и Антарктики. Несмотря на то, что эти сведения неполные, они тем не менее показывают примерно те же вариации содержаний микроэлементов, какие установлены в траппах юга Сибирской платформы. Лишь в нижней части Черногорской интрузии (такситовые габбро-до-лериты) зафиксированы повышенные содержания Си и А§. Кроме того, не обнаружены данные по распределению содержаний Н§ в других трапповых провинциях.
Некоторые особенности химического состава и распределения микроэлементов в трапповых
силлах разных фаз внедрения выявляются уже при рассмотрении средних содержаний породообразующих окислов и микроэлементов, представленных в табл. 1. Отметим лишь главные из них. В траппах более ранней фазы внедрения (Толсто-мысовский силл) наблюдаются повышенные содержания БЮ2, А1203, ЯЪ, РЪ и пониженные - Бе0, Ы, Си по сравнению с траппами более поздней фазы внедрения (Усольский силл). Для выяснения взаимоотношений содержаний породообразующих окислов и микроэлементов был проведен кластерный анализ Я-типа по полным выборкам анализов траппов двух силлов: 47 анализов по Тол-стомысовскому силлу и 39 анализов по Усольско-му силлу.
На дендрограмме кластер-анализа Я-типа составов траппов Толстомысовского силла (рис. 1) выделяются четыре кластера компонентов: 1) БЮ2, ТЮ2, Бе203, БеО, №20, К20, Ы, ЯЪ, Си, 2п, РЪ, Бп, имеющих между собой значимую положительную корреляцию; 2) Н20, Аи, А§, имеющих между
Таблица 2. Вариации содержаний микроэлементов в долеритах и базальтах различных трапповых провинций. Ы, ЯЪ, Си, РЬ, Бп - в г/т; Ад - в 10-6%, Аи - в 10-7%
Компонент 1 2 3 4 5 6
ы 18-29 15-38 - 4.8-6.0 - -
ЯЪ 11-38 11-70 9-29 4.5-13.0 32.0 12-50
Си 24-1900 - 16-97 97-299 - 69-123
7п 32-90 - 76-100 88-120 - 65-104
РЪ 14-28 7-15 - 3-11 - -
Бп - - - 2.2-3.0 - -
Ад 1-100 - - - 7.8-9.2 -
Аи - - - 3.3-4.7 4.96 -
Примечание. 1 - Черногорская интрузия, северо-западная часть Сибирской платформы [1]; 2 - Аламджахская интрузия, восточная часть Сибирской платформы [1]; 3 - Карру [7]; 4 - Декан [6, 11-13]; 5 - Тасмания [10, 14, 15]; 6 - Антарктика [9].
собой значимую положительную корреляцию и незначимую положительную корреляцию с компонентами первого кластера; 3) Нд, имеющий незначимую положительную корреляцию с компонентами первых двух кластеров; 4) А1203, Мд0, СаО, имеющие между собой значимую положительную корреляцию и значимую отрицательную корреляцию с компонентами первых трех кластеров. Учитывая, что повышенные содержания А1203, Мд0 и СаО характерны для основных диф-ференциатов трапповых силлов, а повышенные содержания БЮ2, ТЮ2, Бе203, Бе0, №20, К20 - для кислых дифференциатов трапповых силлов, сле-
+1.0
+0.5
0
-0.5
К,0
ЯЪ
ы
Т109
Бе0
1 №20
Бе^
Си
7п
РЪ
Бп
БЮт
Аи
2 Ад
1 Н20
3 СНд
Г Мд0
4 Са0
[ А1203
Кнач.1 ^ 0.29
г
1.0
—1
Рис. 1. Дендрограмма кластер-анализа Я-типа содержаний компонентов траппов Толстомысовского сил-ла (п = 47). Пунктирными линиями указаны границы значимых коэффициентов линейной корреляции содержаний компонентов.
дует отметить, что большая часть изученных микрокомпонентов (Ы, ЯЪ, Си, 2п, РЪ, Бп) участвует в процессе кристаллизационной дифференциации, накапливаясь в конечных кислых дифферен-циатах. При этом ЯЪ и Ы имеют более тесную корреляцию с К20, РЪ и Бп - с БЮ2, Си и 2п - с Бе0. Остальные микрокомпоненты (Аи, Ад, Нд), относящиеся к группе благородных элементов, имеют очень слабую статистически незначимую тенденцию к перераспределению содержаний в процессе кристаллизационной дифференциации трапповой магмы в камерах силлов.
В Усольском силле дифференциация проявлена заметно слабее, чем в Толстомысовском силле. Это подчеркивается меньшими диапазонами изменения содержания ряда породообразующих окислов в траппах Усольского силла, в частности, БЮ2, Бе203, К20, Мд0 и Са0 (табл.1). В связи с этим, вероятно, взаимоот
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.