ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2012, том 447, № 1, с. 86-89
ГЕОХИМИЯ
УДК 550.4.02 : 551.71(470.325)
ПЕРВЫЕ ДАННЫЕ 8ш-Ш ИЗОТОПИИ НЕОАРХЕЙСКОЙ КОМАТИИТ-ТОЛЕИТОВОЙ АССОЦИАЦИИ ЛЬГОВСКО-РАКИТНЯНСКОГО ЗЕЛЕНОКАМЕННОГО ПОЯСА КМА
(ЦЕНТРАЛЬНАЯ РОССИЯ)
© 2012 г. Член-корреспондент РАН Н. М. Чернышов, М. В. Рыборак, В. М. Саватенков, А. Ю. Альбеков, Е. М. Соловьёва
Поступило 14.05.2012 г.
В юго-западной части Воронежского кристаллического массива на территории Орловской, Курской и Белгородской областей широко распространены коматиит-толеитовые метавулка-ниты неоархейских зеленокаменных поясов [1, 2] (КМА), формирование которых связывается с условиями внутриконтинентального рифтогенеза на мезоархейском гранито-гнейсовом основании [3]. Наиболее изученным из них является Льгов-ско-Ракитнянский (Белгородско-Михайловский) пояс, сложенный преимущественно метатолеита-ми и вмещающий уникальные железорудные месторождения палеопротерозойского возраста [4]. В его центральной части установлены метаморфизо-ванные коматиит-базальты, исследование которых имеет большое значение для познания состава архейской субконтинентальной литосферы и понимания механизмов тектонической эволюции Сарматского сегмента Восточно-Европейского крато-на. В настоящей работе излагаются результаты изотопно-геохимического изучения этих образований.
Район исследований располагается в зоне сочленения Михайловской, Белгородской и Суд-жанской ветвей Льговско-Ракитнянского пояса, в месте пересечения Волчановско-Шаблыкинской системы разломов северо-западного простирания субширотным трансблоковым Суджанским разломом. Зона пересечения фиксируется мощным узлом неоархейских магматогенных образований, представленных метаморфизованными породами коматиит-толеитовой и андезит-дацит-риолито-вой ассоциаций нижней и верхней толщ соответственно.
В составе коматиит-толеитовой ассоциации выделяются метаморфизованные коматииты, вы-
Воронежский государственный университет Институт геологии и геохронологии докембрия Российской Академии наук, Санкт-Петербург
сокомагнезиальные базальты и высокожелезистые толеиты (табл. 1).
Метакоматииты представлены серпентинитами, тремолитовыми и роговообманковыми амфиболитами, тремолит-серпентиновыми и актинолит-тре-молитовыми сланцами. Коматииты относятся к де-плетированному глиноземом (Барбертонскому) типу. Содержание М§0 в них больше 18.0 мас. % (29.13-39.89 мас. %), содержание 1Ю2 < 1.0 мас. % (0.04-0.33 мас. %). Магнезиальность варьируется в пределах 0.8-0.9. В сравнении с составом примитивной мантии (РМ) [5] описываемые породы обеднены Zr по отношению к Т (Т^г = 332), У ^г/У = 2.0) и № ^г/№> = 5.1), а также обеднены У относительно Т1 (Т/У = 333). Средние содержания N1 и Сг составляют 1883 и 2024 ррт, V и Со — 76.6 и 73.1 ррт соответственно. Коматииты характеризуются практически нефракционирован-ным спектром РЗЭ (рис. 1) при незначительном обогащении средними лантаноидами (Еа/Ят^ = = 0.64, (Оё/УЪ^ = 1.48 при общем содержании
Порода/примитивная мантия
10 г
К
ЫМБВ
ЫРеТ
Еа Се Рг № Ят Ей Оё ТЪ Dy Ыо Ег УЪ Ей
Рис. 1. Нормированное к примитивной мантии [5] распределение редкоземельных элементов в породах коматиит-толеитовой ассоциации центральной части Льговско-Ракитнянского зеленокаменного пояса КМА. Средние составы: К — коматииты, HMgB — высокомагнезиальные базальты, ЫБеТ — высокожелезистые толеиты.
1
ПЕРВЫЕ ДАННЫЕ Sm-Nd ИЗОТОПИИ 87
Таблица 1. Средний химический состав пород коматиит-толеитовой ассоциации центральной части Льговско-Ракитнянского зеленокаменного пояса
Компонент K (5) HMgB (4) HFeT (9) Компонент K (5) HMgB (4) HFeT (9) Компонент K (5) HMgB (4) HFeT (9)
SiO2 45.58 49.81 47.45 Ba 11.50 175.00 94.78 La 1.21 2.05 4.53
TiO2 0.29 0.58 1.08 Sr 4.50 148.00 197.78 Ce 3.71 5.70 11.79
A12O3 3.15 13.83 12.60 Y 4.56 12.60 30.33 Sm 1.23 1.86 2.62
Fe2O3 1.40 1.31 1.65 Zr 3.49 46.00 77.89 Eu 0.44 0.72 0.92
FeO 12.54 11.79 14.82 Nb 0.64 1.45 5.78 Gd 1.80 2.95 3.62
MnO 0.21 0.18 0.22 Ta 0.04 0.12 0.28 Tb 0.31 0.56 0.62
MgO 29.19 8.59 6.02 Hf 0.15 0.78 1.25 Dy 1.91 3.43 4.20
CaO 7.51 10.24 10.45 Sc 22.30 40.30 49.77 Ho 0.41 0.76 0.91
Na2O 0.09 2.86 2.58 V 73.1 189 303 Er 1.20 2.23 2.73
K2O 0.02 0.41 0.28 Cr 2024 241 196 Yb 1.01 2.07 2.50
P2O5 0.02 0.05 0.18 Co 73.10 33 47 Lu 0.15 0.31 0.36
#Mg 0.83 0.57 0.52 Ni 1883 95 93 (La/Sm)N 0.64 0.71 1.12
CaO/A12O3 2.38 0.74 0.83 Ti/Zr 332 56.37 83.03 (La/Yb)N 0.86 0.71 1.30
Al2O3/TiO2 10.86 23.82 11.68 Zr/Y 2.00 3.65 2.57 (Gd/Yb)N 1.48 1.18 1.20
Примечание. К — коматииты, НМ^В — высокомагнезиальные базальты, НРеТ — высокожелезистые толеиты. Содержания породообразующих (мас. %) оксидов определены методом РФА (ИГЕМ РАН), концентрации (ррт) редких и редкоземельных элементов — 1СР М8 (ИПТМ РАН). В скобках — число анализов.
Таблица 2. Изотопные $т—Мё-данные для пород коматиит-толеитовой ассоциации центральной части Льгов-ско-Рактинянского зеленокаменного пояса КМА
Образец Порода Sm, мкг/г Nd, мкг/г 147„ Sm 144 Nd* Nd 144 144Nd** 2ст SNd(T>
3719/1 Метакоматиит 0.64 1.74 0.221943 0.513224 14 3.33
3719/2 Метакоматиит 0.63 1.72 0.219735 0.513235 9 4.27
3719/6 Метакоматиит 0.39 1.26 0.187511 0.512556 8 1.36
2549/3 Метакоматиит 0.86 4.06 0.128359 0.511475 5 -0.72
2549/1 Метакоматиит 0.51 1.45 0.213691 0.513119 7 3.94
2546/1 Высокомагнезиальный базальт 1.17 2.94 0.241723 0.513345 5 -0.69
2546/2 Высокомагнезиальный базальт 0.97 2.98 0.196684 0.512713 5 1.48
2546/4 Высокомагнезиальный базальт 1.58 4.55 0.209751 0.512827 7 -0.51
2546/5 Высокомагнезиальный базальт 1.37 2.98 0.277615 0.514021 7 0.97
Примечание. Изотопный Sm-Nd анализ проводился в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН (г. Санкт-Петербург) на многоколлекторном твердофазном масс-спектрометре "Triton". * Погрешность 147Sm/144Nd принята не более 0.3%. ** Погрешность1433^/144^ принята не более 0.003%.
РЗЭ, близком к примитивной мантии. Показатель (№/Ьа)м составляет 1.0. Наблюдаемые спектры распределения РЗЭ сходны с А1-деплетиро-ванными коматиитами района Тисдейл Тауншип позднеархейского зеленокаменного пояса Абити-би (Канадский щит) [6].
Высокомагнезиальные базальты (актинолито-вые амфиболиты и меланократовые плагиоклаз-
амфиболовые габброамфиболиты) содержат М§0 от 8.52 до 8.81 мас. %. По распределению редкоземельных элементов они характеризуются 3-5-кратным превышением уровня РМ и незначительным обеднением легкими лантаноидами (Ьа/УЬ)м = = 0.71, (Ьа/8т)м = 0.71, (Оё/УЬ)м = 1.18. Для них по сравнению с коматиитами характерны более высокие концентрации Ва, 8г, У, Zr, № при низ-
88
ЧЕРНЫШОВ и др.
143Nd/144Nd
0.5138 0.5134 0.5130 0.5126 0.5122 0.5118 0.5114
0.5110
Age = 2888 + 190 Ma Initial 143Nd/144Nd = 0.50902 + 0.00025
MSWD = 13 _I_I_I_I_I_l_
143Nd/144Nd 0.5144 г
0.5132
0.5128
0.5124
Высокомагнезиальные базальты
Age = 2494 + 690 Ma Initial 143Nd/144Nd = 0.5094+ 0.0011 MSWD = 50 J_I_I_l_
0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24
147Sm/144Nd
0.17 0.19 0.21 0.23 0.25 0.27 0.29
147Sm/144Nd
Рис. 2. Эрохронная Sm—Nd зависимость для метаморфизованных коматиитов и высокомагнезиальных базальтов нижней толщи центральной части Льговско-Ракитнянского зеленокаменного пояса КМА.
ких, более чем на порядок, содержаниях Ni и Cr. В сравнении с составом примитивной мантии породы обогащены Zr относительно Ti и обеднены Zr относительно Y, отношения Zr/Nb и Ti/Y близки к таковым для PM. Показатель (Nb/La)N составляет 0.70.
Для определения Sm—Nd изотопно-геохронологических характеристик были исследованы пять образцов метакоматиитов и четыре образца высокомагнезиальных метабазальтов (табл. 2). Эро-хронная зависимость, построенная для комати-итов, отвечает позднеархейскому возрасту 2.89 ± ± 0.19 млрд лет, СКВО = 13, данные для высокомагнезиальных базальтов показывают 2.45 ± 0.69 млрд лет, СКВО = 50 (рис. 2). Модельный Sm-Nd-воз-раст, рассчитанный по образцу с наиболее низким отношением 147Sm/144Nd = 0.1284, составляет согласно модели Гольдштейна и Якобсена [7] 2.98 млрд лет.
Коматииты юго-западного блока характеризуются в среднем более высокими значениями sNd(^25oo) = +1.4...+4.3, отвечающими деплетиро-ванной мантии. Высокомагнезиальные базальты северо-восточного блока характеризуются пониженными значениями sNd(T2500) = —0.7...+1.5, указывающими на обогащенный источник этих пород.
Сходными особенностями первичного изотопного состава неодима характеризуются основные расслоенные, в том числе и платиноносные, комплексы Балтийского щита [8—10], ассоциирующиеся с рифтогенным магматизмом возраста 2.4—2.5 млрд лет.
Совокупность изотопных и геохимических данных позволяет предположить, что образование коматиитов связано с плавлением сублитосфер-
ной либо астеносферной мантии. В источник ро-доначальных расплавов для высокомагнезиальных базальтов в значительных объемах могло входить вещество мезоархейской мафической нижней коры. Низкие содержания несовместимых элементов, а также формы спектра РЗЭ как в метакомати-итах, так и в высокомагнезиальных базальтах свидетельствуют об их формировании за счет высокой степени плавления деплетированных мантийных и нижнекоровых пород на относительно малых глубинах в сходном температурном режиме. Источник метакоматиитов мог ассоциироваться с истощенным мантийным диапиром, тогда как источник высокомагнезиальных метабазальтов включал существенную долю нижней мафической коры мезоархейского возраста.
Таким образом, совокупность геохимических и изотопных данных позволяет предположить мантийно-плюмовую природу коматиит-базаль-товой ассоциации Льговско-Ракитнянского пояса КМА с вовлечением в процесс магмогенерации существенной доли нижней мафической коры мезоархейского возраста.
Работа выполнена при финансовой поддержке федеральной целевой программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" ГК № 02.740.11.0021, ГК № 14.740.11.1273, ОНЗ РАН № 2 ГК № 5-НИР-ОК-П.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бочаров В.Л., Фролов С.М., Плаксенко А.Н. и др. Ультрамафит-мафитовый магматизм гранит-зеле-нокаменной области КМА. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1993. 176 с.
2. Крестин Е.М. // ДАН. 1978. Т. 242. № 2
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.