научная статья по теме ИЗОТОПЫ ГЕЛИЯ В ЗОНАХ КОНТАКТА ЩЕЛОЧНЫХ ИНТРУЗИВОВ РАЗЛИЧНОГО РАЗМЕРА (НА ПРИМЕРАХ ЩЕЛОЧНО-УЛЬТРАОСНОВНОГО ИНТРУЗИВА ОЗЕРНАЯ ВАРАКА И ЛОВОЗЕРСКОГО МАССИВА НЕФЕЛИНОВЫХ СИЕНИТОВ, КОЛЬСКИЙ ПОЛУОСТРОВ) Математика

Текст научной статьи на тему «ИЗОТОПЫ ГЕЛИЯ В ЗОНАХ КОНТАКТА ЩЕЛОЧНЫХ ИНТРУЗИВОВ РАЗЛИЧНОГО РАЗМЕРА (НА ПРИМЕРАХ ЩЕЛОЧНО-УЛЬТРАОСНОВНОГО ИНТРУЗИВА ОЗЕРНАЯ ВАРАКА И ЛОВОЗЕРСКОГО МАССИВА НЕФЕЛИНОВЫХ СИЕНИТОВ, КОЛЬСКИЙ ПОЛУОСТРОВ)»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2014, том 459, № 4, с. 474-478

= ГЕОХИМИЯ =

УДК 550.42:552.33(470.21)

ИЗОТОПЫ ГЕЛИЯ В ЗОНАХ КОНТАКТА ЩЕЛОЧНЫХ ИНТРУЗИВОВ РАЗЛИЧНОГО РАЗМЕРА (НА ПРИМЕРАХ ЩЕЛОЧНО-УЛЬТРАОСНОВНОГО ИНТРУЗИВА ОЗЕРНАЯ ВАРАКА И ЛОВОЗЕРСКОГО МАССИВА НЕФЕЛИНОВЫХ СИЕНИТОВ,

КОЛЬСКИЙ ПОЛУОСТРОВ) © 2014 г. С. В. Икорский, И. Л. Каменский, А. А. Аведисян

Представлено академиком Ф.П. Митрофановым 27.05.2013 г. Поступило 27.05.2013 г.

БО1: 10.7868/80869565214340210

Изотопные исследования Не в палеозойских щелочных и щелочно-ультраосновных массивах Карело-Кольской щелочной провинции выявили существенные вариации изотопного состава захваченного Не. Величина 3Не/4Не во флюидных включениях в породах различных массивов меняется от практически радиогенных (коровых) до мантийных значений [1—3]. Для современной верхней мантии величина 3Не/4Не принята равной 1.12 • 10-5, для нижней — 18.2 • 10-5, для континентальной коры — 2 • 10-8 [4]. Высокие 3Не/4Не установлены в интрузивных комплексах массивов Ковдора, Турьего мыса, Лесной вараки, Вуориярви, Себльявра. В породах последнего измерено наиболее высокое значение 3Не/4Не = = 3.3 • 10-5. Низкие 3Не/4Не вплоть до значений, близких к коровым, характерны для пород Хибинского, Ловозерского щелочных массивов. Щел очно-ультраосновные интрузивы Салмаго-ра, Озерная варака занимают промежуточное положение. Высокие 3Не/4Не хорошо согласуются с представлениями о мантийной природе палеозойских щел очно--ультраосновных массивов [2], но низкие величины 3Не/4Не, полученные для пород Хибинского, Ловозерского массивов, связь которых с мантийными источниками подтверждается данными исследований других изотопных систем [5], нуждается в объяснениях.

Возможно, причина низких 3Не/4Не в Хибинском, Ловозерском щелочных массивах — длительная кристаллизация этих массивов-гигантов, сопровождающаяся, с одной стороны, интенсивной дегазацией щелочных расплавов, а с другой — наработкой радиогенного изотопа Не за счет рас-

Геологический институт Кольского научного центра Российской Академии наук, Апатиты Мурманской обл.

пада содержащихся в расплаве и, ТЬ. В результате при кристаллизации пород во флюидные включения мог захватываться Не, изотопный состав которого существенно отличался от мантийного его состава, пришедшего с расплавом. Следует ожидать, что величина такого отличия будет зависеть не только от содержания и, ТЬ в расплаве, но и от времени нахождения расплава в камере кристаллизации. По [6], время кристаллизации очень крупных массивов типа Хибинского, Ловозер-ского при прочих равных условиях может отличаться от времени кристаллизации малых интрузивных тел на несколько порядков.

Постановка нашего исследования исходила из предположения, что внедрение щелочных расплавов сопровождалось отделением от них флюидов, которые, проникая во вмещающие породы, оставляли в них флюидные включения, содержащие Не, близкий по своему изотопному составу к Не, поступавшему с магмой. Таким образом, эти включения становились своеобразными "хранителями памяти" об изотопном составе Не начального этапа интрузивного процесса. Возможность миграции ювенильного Не во вмещающие породы была установлена при исследованиях, проведенных ранее на массиве Озерная варака [7].

Изучение особенностей распределения изотопов Не в зонах контакта щелочно-ультраосновных и щелочных интрузивов с вмещающими породами было проведено на двух массивах, значительно отличающихся по своим размерам: щелочно-ультра-основном массиве Озерная варака и Ловозерском массиве агпаитовых нефелиновых сиенитов (Кольский п-ов). Площадь первого массива 0.8, второго 650 км2. Возраст их образования близок: для Озерной вараки 373.8 ± 4.7, для Ловозерского плутона 370.4 ± 6.7 млн лет [5, 8].

С-1

ЮЗ

, 2^

-ч ■ ^ \ 5 ^ \

\ \

-ч. \

|ууЦ

13

\

40 м

I_I

(3Не/4Не) • 10300

200

100

0

1

о 73

60

5 о

о

4 О 4 7

V —-—^СВ

V V V

V V V

V V V V V

V V

V \ V V

V \9 V

V v\ V

V ^10 V

08

°10

300

200

100

(3Не/4Не) • 10-8

250

200 - °о ■о °

о о

150 - о - о

о

100 о О

50

о о

0 1 1 1 1

4 5 6 0 мас. %

10 20 Li, ррт

4000 80 0 80 160

Расстояние от контакта, м

Рис. 1. Разрез по скв. 1 и график распределения значении 3Не/4Не в зоне контакта массива Озерная ва-рака. 1 — ийолиты; 2 — фенитизированные гнейсы, фениты; 3 — точки отбора образцов по стволу скважины. На графике цифра около кружка — номер точки отбора данного образца. Пустые кружки — Не извлекли дроблением, залитые — плавлением.

Экстракцию Не из пород производили, измельчая образцы в вакуумированных стеклянных ампулах, которые затем вскрывали в разбивающем устройстве, соединенном с системой напуска масс-спектрометра. Метод измельчения образцов в ампулах изложен в [9, 10]. Измельчение позволяет извлекать Не из флюидных включений микроскопического размера, сохраняя в кристаллах радиогенный Не, накопившийся в минералах в результате распада микропримеси и, ТИ. Для нескольких образцов извлечение Не производили дроблением и плавлением. При плавлении экстрагируется весь Не, находившийся во флюидных включениях и рассеянный в решетке минералов в результате радиогенного распада и, ТИ. Анализы изотопного состава Не выполняли по методике [2].

Массив Озерная варака — штокообразный интрузив, залегающий в толще архейских биотит-олигоклазовых гнейсов. В его строении участвуют нефелиновые пироксениты, слагающие центральные части массива, и породы щелочной серии — мельтейгиты, ийолиты, ийолит-уртиты, развитые по периферии [11]. Вмещающие породы

Рис. 2. Характер корреляции между содержаниями Na и и со значениями 3Не/4Не в фенитах и фенити-зированных гнейсах экзоконтакта массива Озерная варака.

на контакте с интрузивом претерпели интенсивный метасоматоз с образованием широкой зоны фенитизированных гнейсов и фенитов. В магматических породах массива наиболее высокие 3Не/4Не наблюдали в нефелиновых пироксенитах и несколько ниже в ийолитах, кристаллизовавшихся позже. В пироксенитах величина 3Не/4Не (1.24-3.78) • 10-6, в ийолитах (1.62-2.3) • 10-6 [7].

Образцы для нашего исследования отобраны из керна наклонной скважины 1, заложенной в фенитизированных гнейсах в 70 м от контакта к юго-западу от массива. На глубине 120.5 м скважина под углом 35° пересекла вертикальный контакт фенитов с ийолитами массива (рис. 1). Из вмещающих пород отобрано 6 образцов фенити-зированных гнейсов и фенитов в интервале около 60 м от контакта с ийолитами (в проекции на поверхность). Для сравнения к югу от массива примерно на расстоянии 1 км из естественного обнажения взят образец гнейса без признаков фени-тизации. Результаты анализа проб вмещающих пород и трех образцов ийолитов, отобранных из керна скважины (табл. 1; рис. 1), показывают, что на расстоянии 60 м от контакта с интрузией изотопный состав Не из флюидных включений во вмещающих породах практически соответствует таковому Не в ийолитах интрузива со средним значением 3Не/4Не около 2.0 • 10-6. В контрольном образце гнейса, отобранном на удалении от массива, 3Не/4Не практически не выходит за пределы коровых значений. При экстракции Не плавлением (табл. 1, обр. 1/44, 1/120) 3Не/4Не уменьшается в 19-20 раз.

Ранее при исследованиях, проведенных во вмещающих породах массива Озерная варака, было отмечено, что с увеличением интенсивности фенитизации наблюдается устойчивый при-внос На [12]. С целью установления связи мигра-

9

2

0

Таблица 1. Содержание и изотопный состав Не, Li в породах по разрезу скв. 1 (Озерная варака)

Точка отбора Номер образца Порода Метод выделения 4Не, см3/г, •10-6 3Не/4Не, •Ю-8 На, мас. % Li, ррт

Вмещающие породы

1 56-95 Гнейс (поверхность) ДР 0.18 13.4 3.25 10.29

Тот же Та же ПЛ 7.7 4.4

2 1/8.5 Фенит ДР 2.1 123.0 Н. о. 6.5

3 1/13.5 Та же ДР 5.9 209.0 5.19 5.11

4 1/44 Фенитизированный гнейс ДР 0.41 95.1 4.04 8.83

Тот же Та же ПЛ 12.6 8.9

5 1/83 » ДР 0.9 151.0 4.73 8.36

6 1/111 Фенит ДР 1.0 184.0 4.97 3.25

7 1/120 Та же ДР 1.18 200.0 5.34 1.16

Тот же » ПЛ 31.3 11.9

Породы массива

8 1/163.5 Ийолит ДР 1.4 282.0

9 1/230 Та же ДР 4.58 162.0

10 1/301 » ДР 4.6 100.0

Примечания. В номерах образцов керна числитель — номер скважины, знаменатель — глубина отбора по стволу скважины, м; определение П, № производили в тех же образцах, в которых исследовали изотопию Не; извлечение Не выполнено: ДР — дроблением, ПЛ — плавлением.

ции Не во вмещающие массив породы и развитием в них щелочного метасоматоза проведено определение содержания На в тех же образцах фе-нитизированных гнейсов и фенитов, для которых были сделаны анализы Не. Полученные результаты (табл. 1; рис. 2) показывают, что с увеличением

(3Не/4Не) • 10

100

-8

50

5

- ^4 о 1 о 1 2 -

- 1 ° -

" 8 о , 7 О! 6 о 5 I* | | 1 о 1 1

100

50

2 10 12 Расстояние от контакта, м

6 т

543 2 тЛ1-

1

______, ^ \ ^

-ч ^ -ч

ИШ2 3 Рис. 3. Распределение значений

3Не/4Не в зоне северного контакта Ловозерского массива. 1 — фенити-зированные гнейсы, фениты; 2 — нефелиновые сиениты; 3 — точки отбора образцов. Цифры на графике у кружка — номера точек отбора образцов. Способ извлечения Не см. на рис. 1.

в породах экзоконтакта содержания На растет и величина 3Не/4Не во флюидных включениях. Аналогичным способом выполнена проверка возможности появления повышенных значений 3Не/4Не в породах экзоконтакта в результате взаимодействия тепловых нейтронов с О, что ведет к образованию изотопа 3Не [2]. Полученные данные (табл. 1; рис. 2) показывают, что развитие щелочного метасоматоза приводило к уменьшению содержания О во вмещающих породах и обратной корреляции между концентрациями О и значениями 3Не/4Не.

Образцы для исследования изотопов Не в контактовой зоне Ловозерского массива отобраны в его северо-восточной части [13]. На участке опробования обнажен контакт архейских гнейсов с дифференцированным комплексом уртитов-фойяитов—луявритов, породы которого слагают около 77% объема массива [14]. На границе с гнейсами этот комплекс представлен крупнозернистыми нефелиновыми сиенитами. Величина 3Не/4Не в породах дифференцированного комплекса (1.6—40.0) • 10-8 [3].

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Математика»