ГЕОХИМИЯ, 2007, № 10, с. 1057-1069
РЕДКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ЭВОЛЮЦИЯ ГРАНИТНОГО РАСПЛАВА (НА ПРИМЕРЕ РАУМИДСКОГО МАССИВА, Ю. ПАМИР)
© 2007 г. Ю. А. Костицын*, В. Н. Волков**, Д. 3. Журавлёв***
*Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991 Москва, ул. Косыгина, 19, kostitsyn@geokhi.ru *Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
109017 Москва, Старомонетный пер., д. 35 *Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов 121357 Москва, ул. Вересаева, 15 Поступила в редакцию 30.05.2006 г.
В статье представлены новые данные по распределению редких элементов, измеренных методом ICP-MS в 58 образцах многофазного гранитного массива Раумид. Исследованные граниты представляют 8 последовательных фаз внедрения гранитного расплава. Во всех образцах пород, за исключением одного специально отобранного грейзенизированного образца, практически отсутствуют постмагматические флюидные преобразования. Направленное накопление несовместимых элементов-примесей (Rb, Ta, Nb, Pb, U ...) в Раумидских гранитах от первой фазы к восьмой и уменьшение содержания совместимых элементов (Sr, Eu, Ba ...) в этом же направлении подтверждает генетическую общность гранитов всех фаз и согласуется с предположением, что возникли наблюдаемые вариации в ходе фракционной кристаллизации гранитного расплава. Профили распределения редкоземельных элементов в гранитах завершающих фаз типичны для редкометальных гранитов. Уровень накопления тантала в гранитах восьмой фазы лишь незначительно уступает концентрациям этого элемента в типичных редкометальных гранитах. Наложенные процессы грейзенизации приводят к нарушению закономерностей в распределении редких элементов, возникших на магматической стадии. Вариации содержаний элементов-примесей (Rb, Sr, Ta, Nb ...) и их отношений (Rb/Sr, La/Lu, Eu/Eu* ...) в Раумидском граните перекрывают почти весь диапазон вариаций этих величин в гранитах различного состава, от наименее дифференцированных, с рядовыми концентрациями редких элементов вплоть до редкометальных. Этот факт определенно свидетельствует, что геохимическая специфика редкометальных гранитов может формироваться на магматической стадии путем фракционной кристаллизации расплавов так же, как это происходило с расплавом Раумидского гранита.
По представлениям современной геологической науки, всего несколько типов природных процессов могут приводить к образованию гранитов с высокими содержаниями редких элементов. Во многих фундаментальных работах обосновывается важная роль постмагматических метасоматических преобразований гранитов в редкометальном рудообразо-вании [1-3, и др.]. Разрабатывается также концепция влияния глубинных флюидов на состав пород земной коры и, в частности, на уровень содержаний в них редких элементов [4, 5]. В то же время, имеются веские основания полагать, что значительное накопление редких элементов происходит в ходе формирования и эволюции гранитного расплава без участия (или до появления) флюидной фазы [6, 7].
Многие редкометальные граниты несут более или менее отчетливые следы постмагматических преобразований, отразившихся, в том числе, и на распределении редких элементов. Это, пожалуй, служит главной причиной многолетнего противостояния магматической и метасоматической кон-
цепций применительно к механизму их формирования. Очевидно, для объективной оценки роли магматического процесса, в частности фракционной кристаллизации расплава в накоплении редких элементов, необходимо изучить объект, в котором отсутствуют или проявлены локально постмагматические флюидные преобразования, но в достаточной мере прослеживается эволюция единого магматического очага. Этим условиям в большой мере отвечает Раумидский массив, так как его формирование, согласно данным многолетних полевых исследований, стало результатом восьмикратного внедрения когенетичных расплавов [8, 9], а в слагающих его гранитах практически не проявлены постмагматические изменения (микроклинизация, альбитизация, грейзенизация и т.п.), с которыми можно было бы связать обогащение этих пород редкими элементами. При этом быстрая механическая эрозия в условиях высокогорного рельефа делает доступными совершенно невыветрелые породы.
Рис. 1. Схематическая геологическая карта Раумид-ского массива по В.Н.Волкову [9]. Цифрами указаны номера интрузивных фаз. Граниты восьмой фазы внедрения представлены мелкими телами, которые не могут быть показаны в этом масштабе.
В настоящей работе приводятся результаты определения концентраций элементов-примесей в 58 образцах гранитов, представляющих все восемь фаз становления Раумидского массива, и рассматриваются возможные причины эволюции микроэлементного состава этих пород.
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАССИВА И СЛАГАЮЩИХ ЕГО ГРАНИТОВ
Раумидский массив биотитовых лейкогранитов находится на северном склоне Рушанского хребта, в пределах Рушанско-Пшартской структурно-фор-мационной зоны Южного Памира. В региональных схемах магматизма он отнесен к одноименному интрузивному комплексу, формирование которого, по данным изотопного датирования, произошло в конце эоцена [8]. Выход слагающих его гранитов в плане имеет вид овала площадью около 100 км2. Врезом долин массив вскрыт по вертикали на глу-
бину около двух километров, благодаря чему можно видеть, что он имеет форму купола с крутыми боковыми стенками и полого залегающей кровлей, сохранившейся по периферии массива. Массив располагается среди метаморфогенно-осадочных толщ, дискордантно срезая образуемые ими складки. Его границы с этими толщами всегда имеют резкий характер, окружающие его породы орого-викованы, иногда грейзенизированы, но признаки гранитизации в них отсутствуют.
Массив имеет сложное строение, обусловленное многофазным характером его становления. Выявленные в массиве граниты восьми фаз в большинстве случаев весьма сходны по облику, но контакты между ними всегда интрузивные. Последовательность их образования устанавливалась по наличию ксенолитов, апофиз и жил гранитов одной фазы в интрузиве другой. Форма, размеры и размещение в массиве интрузивных тел, сформировавшихся в разные фазы, отражены на рис.1. В массиве и в его эк-зоконтактовой зоне встречены жилы амазонито-вых пегматитов, а также кварцевые и грейзеновые жилы с флюоритом, молибденитом и бериллом.
ЯЬ^г изотопные исследования [10] гранитов 2-й, 4-й и 5-й фаз внедрения Раумидского массива показали, что их формирование произошло соответственно 40.0 ± 2.7, 39.4 ± 2.0 и 35.1 ± 1.1 млн. лет назад, однако приведенные доверительные интервалы могут быть несколько искажены из-за неполной гомогенизации изотопного состава стронция при формировании гранитов.
Слагающие массив породы принадлежат семейству двуполевошпатовых субщелочных лейкогранитов. Раумидским гранитам присуща массивная однородная текстура, и все они (кроме афировых мелкозернистых гранитов 8-й фазы) обладают пор-фировидной или порфировой структурой. Вкрапленники представлены олигоклазом, микроклин-пертитом, кварцем и биотитом. Те же минералы слагают и базис, однако в базисе плагиоклаз более кислый, а микроклин содержит больше К, КЬ и С8 при меньшей концентрации Ва и 8г. Судя по этому, а также по отсутствию вкрапленников в гранитах эндоконтактовых зон, вкрапленники имеют магматический генезис и кристаллизовались на ранней стадии консолидации магмы [9]. Среди акцессорных минералов, обнаруженных в гранитах массива, наиболее распространены ортит, циркон, апатит, торит, флюорит, фергюсонит и монацит. Во всех гранитах массива в небольших количествах (2-5%) содержатся минералы, образованные в позднемаг-матическую стадию или в ходе высокотемпературного автометаморфизма. В эту ассоциацию входит альбит пертитовых вростков и альбит, образующий вместе с мирмекитовым кварцем реакционные каемки на границах между зернами плагиоклаза и микроклина, а также мусковит и акцессорный флюорит. Количество мусковита обычно ничтожно и становится заметным лишь в гранитах 6-й фа-
зы. Породы массива отличаются хорошей сохранностью магматических минералов, в шлифах наблюдается лишь незначительная пелитизация микроклина, местами - соссюритизация плагиоклаза и хлоритизация биотита.
Важной чертой массива является вертикально-зональный характер распределения многих микроэлементов и некоторых минералов в интрузивах второй и пятой фаз, изучавшихся в этом отношении [9, 11, 12]. Установлено, что сверху вниз по вертикальной протяженности этих тел содержание Ba, Sr, Т^ ортита, циркона, апатита, а также количество ранних кристаллов породообразующих минералов (порфировидных вкрапленников) нарастает, а содержание редких металлов, фтора, монацита и флюорита убывает. Такая зональность могла возникнуть при гравитационном осаждении ранних кристаллов в интрузивной камере или же - в ходе фильтр-прессинга магмы при ее внедрении. Примеры изменения концентрации рубидия и стронция в гранитах пятой фазы с высотой показаны на рис. 2.
ОБРАЗЦЫ, МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА
Для анализа из гранитов каждой интрузивной фазы было отобрано по 7-10 представительных образцов весом по 5-7 кг. В пределах пятой фазы отобранные образцы представляют собой вертикальный разрез протяженностью более 1 км. Сколько-нибудь существенных проявлений высокотемпературных постмагматических преобразований в анализированных образцах не обнаружено (см. выше). Исключением является образец 972-1 из гранитов восьмой фазы, который представляет грейзенизированную разность гранита 8-й фазы. Он намеренно был включен в анализ, чтобы на его примере видеть влияние постмагматических флюидных процессов на распределение элементов-примесей.
Образцы были раздроблены вручную в железной ступке и представительные аликвоты были перетерты в агатовой ступке под спиртом до состояния пудры.
Содержание элементов примесей в 58 образцах гранитов всех восьми фаз внедрения было определено на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой в ИМГРЭ.
Вскрытие образцов осуществляли по методике кислотного разложения в микроволновой печи MULTIWAVE. Навеску пробы массой 50-100 мг разлагали в тефлоновой капсуле в смеси плавик
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.