ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2011, том 436, № 1, с. 75-78
= ГЕОХИМИЯ ^
УДК 552.32.6
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЗЭ В СУЛЬФИДНЫХ МИНЕРАЛАХ И 8ш-Ш-ДАТИРОВАНИЕ РУДОГЕНЕЗА РАССЛОЕННЫХ БАЗИТОВЫХ ИНТРУЗИЙ
© 2011 г. Н. А. Екимова, П. А. Серов, Т. Б. Баянова, И. Р. Елизарова, академик Ф. П. Митрофанов
Поступило 23.08.2010 г.
Одним из наиболее важных изотопных методов исследования возраста пород мафит-ультрамафи-товых интрузий является 8ш-Ыё-метод, поскольку он позволяет использовать главные породообразующие минералы — плагиоклазы, орто- и кли-нопироксены, оливины и др. В практику 8ш—Ыё-исследований постоянно вводятся новые минералы, позволяющие датировать различные рубежи образования и преобразования пород. Такими минералами-геохронометрами могут служить сульфиды, так как именно с ними тесно связана промышленная Р—Рё-минерализация. Определение возраста по сульфидам является прямым методом, поскольку в этом случае датируется непосредственно время рудообразования, что позволит в дальнейшем использовать 8ш-Ыё-систематику как индикатор рудоносности или нерудоносности для многих базитовых массивов.
В доступной авторам мировой и отечественной литературе данных по этому направлению имеется мало [9, 13], так как 8ш-Ыё-системы в сульфидах фактически не изучают. Между тем исследования распределения РЗЭ в сульфидах из гидротермальных источников срединно-океани-ческих хребтов показали возможность нахождения РЗЭ в кристаллической решетке сульфидов [2, 3, 5, 6]. Влияние кристаллохимических параметров сульфидных минералов на накопление РЗЭ в мономинеральных фракциях сульфидов рассматривается в работах [5, 11, 12]. Одним из основных выводов этих работ является возможность вхождения РЗЭ в кристаллическую решетку сульфидных минералов с замещением главных катионов в решетке лантаноидами.
Геологический институт Кольского научного центра Российской Академии наук, Апатиты Мурманской обл. Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева
Кольского научного центра Российской Академии наук, Апатиты Мурманской обл.
Авторами предпринята попытка продолжить исследования РЗЭ на стандартных образцах с использованием ICP-MS (ELAN-9000). Для отработки методики определения РЗЭ в образцах без предварительного разделения и концентрирования в ИХТРЭМС КНЦ РАН воспроизведены с использованием квадрупольного масс-спектрометра ELAN-9000 DRC-e ("Perkin Elmer", США) аттестованные значения концентраций РЗЭ в стандартном образце ГСО 2463 (апатит), в сульфиде из месторождения Талнах (в качестве стандартного использован образец из работы [6]) и в международных стандартных образцах Национального центра петрографических и геохимических исследований в г. Нанси (Франция). Химико-аналитические условия вскрытия проб описаны в работе [4]. Подобранные условия вскрытия и анализа проб дали возможность провести определение РЗЭ в пробах геостандартов, результаты ко-
Порода/Хондрит 10000
1000
100 -
10-
Еа Се Рг Ш 8ш Ей Gd ТЬ Бу Но Ег Тш УЪ Ей
Рис. 1. Распределение РЗЭ в стандартных образцах: а — аттестованные, б — измеренные авторами значения. 1 — апатит (ГСО 2463); 2 — анортозит (АЫ-О); 3 — диорит (БЯ-Ы); 4 — гранит (АС-Е). В образце стандарта ГСО 2463 значения для Оё, ТЬ, Но, Ег, Тш и Ей приведены ориентировочно.
1
2
3
4
Минерал/Хондрит
Рис. 2. Распределение РЗЭ в сульфиде из месторождения Талнах. 1 — данные настоящей работы, 2 — из работы [6], 3 — холостая проба.
торых хорошо воспроизводят аттестованные значения (рис. 1, 2).
Проведены изотопно-геохронологические Sm— Nd-исследования сульфидных минералов и валовой породы из рудоносных габбро-норитов расслоенной интрузии Пеникат (Финляндия).
Химико-аналитическую подготовку сульфидных минералов для Sm—Nd-анализа проводили по новой методике [7]. Для разложения сульфидов навеску образца (около 50 мг) с трассерным раствором обрабатывали царской водкой и выпаривали досуха, после чего переводили в хлориды путем упаривания образца в 4.5—6 N HCl. Сухой остаток растворяли в ~1 мл 2.3 N HCl и загружали на первую хроматографическую колонку с катио-нитом Dowex 50W-8 (200—400 меш). Эта колонка используется для выделения суммы РЗЭ с применением ступенчатого элюирования 2.3 и 4.5 N HCl. Выделенную фракцию РЗЭ выпаривали досуха, растворяли в 0.1 N HCl и загружали на вторую колонку с ионитом HDEHP на твердом носителе KEL-F. Отобранные фракции Sm и Nd выпаривали, после чего они уже были готовы для последующего масс-спектрометрического анализа.
Измерения изотопного состава неодима и концентраций Sm и Nd проводили на твердофазном масс-спектрометре "Finnigan" MAT-262 (RPQ) в статическом двухленточном режиме с использованием рениевых и танталовых лент. Погрешность изотопного состава Nd стандарта La Jolla 0.511833 ± 6 не превышает 0.0024% (2а). Ошибка в
Минерал (порода)/Хондрит
Рис. 3. Распределение РЗЭ в сульфидах и валовой породе из рудоносных габбро-норитов расслоенной интрузии Пеникат. 1 — халькопирит; 2 — пирит электромагнитный; 3 — пирит неэлектромагнитный; 4 — пирротин; 5 — порода.
1478ш/144Мё-отношениях составляет 0.2% (2а) — среднее значение из 7 измерений в стандарте ВСЯ. Холостое внутрилабораторное загрязнение по № равно 0.3 нг и по 8ш 0.06 нг. Изотопный состав неодима был нормализован по отношению 146№/144№ = 0.7219, а затем пересчитан на отношение 143Ш/144Ш в стандарте JNd1 0.512088 ± 14 (среднее значение за период измерений, п = 15). Расчеты параметров изохроны проводились с использованием программы 180РЬ0Т К. Людвига [10].
Исследования показывают заметные и измеряемые масс-спектрометром концентрации РЗЭ, включая 8ш и Nd, достаточные для использования сульфидов в изотопном Sm—Nd-методе исследования (рис. 3, табл. 1).
Анализ спектров РЗЭ в сульфидных минералах отражает сходный с изученной валовой породой тренд распределения. Таким образом, подтверждается вывод о том, что характер распределения РЗЭ в сульфидах наследовался из материнской породы, а их образование происходило на стадии кристаллизации этой породы. Подтверждением данного предположения служат возрастные изотопно-геохронологические 8ш—Nd-данные, полученные для рудоносных габбро-норитов этой интрузии.
Изохронный Sm—Nd-возраст по сульфидным минералам, плагиоклазу, клинопироксену и породе составил 2426 ± 38 млн лет (рис. 4, табл. 2). Этот возраст в пределах ошибки согласуется с ранее полученным для интрузии Пеникат Sm—Nd-возрастом 2410 ± 64 млн лет [8]. Особое значение имеет то, что фигуративные точки сульфидов ле-
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЗЭ В СУЛЬФИДНЫХ МИНЕРАЛАХ 77
Таблица 1. Содержания РЗЭ (ррт) в сульфидных минералах и породе рудоносных габбро-норитов расслоенной интрузии Пеникат
Элемент Халькопирит Пирит э/магн. Пирит не э/магн. Пирротин Порода
Ьа 1.032 1.493 2.926 0.974 8.310
Се 2.077 3.582 6.371 2.240 19.192
Рг 0.240 0.464 0.823 0.290 2.533
Ш 0.863 1.838 3.524 1.260 10.968
Ят 0.180 0.295 0.620 0.290 2.018
Ей 0.034 0.042 0.124 0.060 0.396
Gd 0.279 0.323 0.687 0.230 2.305
ТЬ 0.033 0.036 0.078 0.030 0.320
Бу 0.210 0.220 0.482 0.160 1.830
Но 0.045 0.048 0.092 0.030 0.401
Ег 0.123 0.138 0.300 0.080 1.033
Тт 0.020 0.022 0.040 0.010 0.131
УЬ 0.127 0.140 0.282 0.070 0.770
Ьи 0.019 0.021 0.040 0.010 0.110
Таблица 2. Изотопные $т—Мё-данные для валовой породы и минералов рудоносных габбро-норитов расслоенной интрузии Пеникат
Ят № 147Ят/144Ш 143Ш/144Ш 2ст Модельный возраст, млн. лет еш
РРт сния БМ
Порода 2.004 10.066 0.14938 0.511811 28 2655 3155 -1.4
Плагиоклаз 0.654 3.655 0.07654 0.510639 22
Клинопироксен 1.901 6.398 0.17956 0.512285 9
Халькопирит 0.109 0.647 0.13085 0.511499 53
Пирротин 0.301 2.017 0.17299 0.512185 47
Смесь сульфидов 0.114 0.709 0.12648 0.511431 46
Примечания. Величины ошибок (2ст) соответствуют последним значащим цифрам. Модельный возраст относительно: СНиЯ — хондрита, БМ — деплетированной мантии.
жат на изохроне, подтверждая тем самым тезис о синхронности образования сульфидов и кристаллизации породы.
Таким образом, проведенные исследования позволили сделать следующие основные выводы:
1) характер распределения РЗЭ в сульфидных минералах габбро-норитов расслоенной интрузии Пеникат наследовался из родоначального магматического расплава, а образование сульфидов происходило на стадии кристаллизации породы, что подтверждается изотопно-геохронологическими 8т-Мё-данными;
2) сульфиды, имеющие высокие температуры минералообразования [1, 14], могут успешно применяться совместно с породообразующими минералами в изотопном 8т-Мё-датировании рудоносных мафит-ультрамафитовых интрузий.
Авторы выражают благодарность О.М. Турки-ной за обсуждение результатов исследований и ценные замечания при подготовке рукописи, А.В. Дубинину за предоставленный образец сульфида из месторождения Талнах, Л. И. Коваль за выделение и отбор чистых монофракций минера-
143Nd/144Nd
0.5126 г
2426 ± 38 млн. лет £ш(Т) = -1.4 ± 0.4 СКВО = 0.2
Клинопироксен ' Пирротин
Порода
. Смесь сульфидов г Халькопирит
0.5106 -
0.5102
Плагиоклаз
0.05 0.09 0.13 0.17 0.21
147Sm/144Nd
Рис. 4. Минеральная Sm-Nd-изохрона для рудоносных габбро-норитов расслоенной интрузии Пеникат.
лов и Л.М. Лялиной за минералогические консультации.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 10-05-00058, 09-05-12028, 08-05-00324, НШ-1413.2006.5, Госконтракта с Федеральным агентством по науке и инновациям 02.445.11.7403, российско-финского проекта Шегге§ Та^ К-019, а также программ ОНЗ РАН № 2 и № 4.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. 1.Воган Д., Крейг Дж. Химия сульфидных минералов. М.: Мир, 1981. 432 с.
2. Дубинин А.В. Геохимия редкоземельных элементов в океане. М.: Наука, 2006. 360 с.
3. Дубинин А.В. // Геохимия. 1993. № 11. С. 16051619.
4. Елизарова И.Р., Баянова Т.Б., Митрофанов Ф.П. и др. В кн.: Масс-спектрометрия и ее прикладные проблемы. М., 2009. С. 110.
5. Римская-Корсакова М.Н., Дубинин А.В. // ДАН. 2003. Т. 389. № 5. С. 672-676.
6. Римская-Корсакова М.Н., Дубинин А.В., Иванов В.М. // ЖАХ. 2003. Т. 58. № 9. С. 975-979.
7. Серов П.А., Екимова НА. // Вестн. МГТУ. 2009. T. 12. № 3. С. 456-460.
8. Huhma H., Cliff R., Perttunen V. et al
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.