РЕДКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ В МИНЕРАЛАХ ЭКЛОГИТОВ АТБАШИНСКОГО ХРЕБТА, ЮЖНЫЙ ТЯНЬ-ШАНЬ презентация

Волкова, С.В. Ковязин, В.А. Симонов,
С.И. Ступаков, К.С. Сакиев

Институт геологии и минералогии СО РАН, Новосибирск
Инcтитут геологии НАН КP, Бишкек

Китай (районы Кэкэсу, Акэяцзы, Чангаузцы).
Выявить геохимические особенности распределения редких (Rb, Sr, Ba, Cr, V, Zr, Hf, Nb, Ta, U, Th, Y) и редкоземельных (РЗЭ) элементов в зональных гранатах из эклогитов Атбаши и содержащихся в них минеральных включениях.

Зональность в распределении редких элементов в гранатах и минеральных включениях
Фракционирование редких элементов
Роль эпидота в консервации редких элементов.

Цели и задачи:

Таджикистана свидетельствуют о том, что их протолитами являлись океанические базальты типа N-MORB, E-MORB и OIB.

закрытия Туркестанского океана, образовались за счет океанических базальтов в результате их погружения в зону субдукции и были выведены в составе тектонического меланжа в позднем карбоне.

– обр. G-15
Б – обр. G-16
В – обр. G -23

точки, проанализирован-ные на микрозонде и ионном зонде

только на микрозонде

TiO2 (0.80-1.21 мас. %), P2O5 (0.08-0.17 мас. %), K2O (0.40-0.48 мас. %). Содержания SiO2 составляют 41-49 мас. %. Породы обеднены легкими РЗЭ, LaN/YbN отношение варьирует от 0.58 до 0.67. Спайдерграммы показывают небольшое (2-8 раза) обогащение эклогитов Атбаши редкими элементами по сравнению с примитивной мантией. В целом, редкоэлементные характеристики эклогитов отвечают N-MORB, что указывает на формирование их протолитов из деплетированного верхнемантийного источника.

[Ravna, 2000].

хребта характеризуются крайним деплетированием в отношении легких РЗЭ и обогащением тяжелыми РЗЭ, превышающим хондритовую норму Yb/La-отношения в 103.
Проанализированные три граната демонстрируют различный характер в отношении зональности в распределении тяжелых РЗЭ. :
В образце G-15, хотя и отмечаются самые высокие содержания Er и Yb в центре кристалла, закономерного уменьшения этих элементов к краевым частям не наблюдается.
В обр. G-16, наоборот, отмечается закономерное увеличение концентраций тяжелых РЗЭ и Y от центра к краю кристалла граната.
Только для обр. G-23 отмечается закономерное снижение концентраций тяжелых РЗЭ (Er, Yb) и Y от центра граната до границы с обогащенной пироповым компонентом каймой, а затем следует всплеск содержаний этих элементов, обусловленный, по-видимому, разрушением минерала, содержащего редкие земли.

в отношении содержаний средних РЗЭ. При этом максимальные их содержания, обусловившие выпуклый вверх вид спектра отмечаются в гранате из образца G-16, а минимальные содержания и вогнутый вниз вид спектра – в гранате G-15. Различия в спектрах обусловлены, по-видимому, тем, что гранат G-16 рос в равновесии с омфацитом, а два других граната – с эпидотом, который концентрировал большую часть средних РЗЭ.

эпидота в гранатах характеризуются высокими содержаниями редких земель, плоскими спектрами распределения РЗЭ, иногда с небольшим обогащением легкими РЗЭ по сравнению с тяжелыми РЗЭ (Cen/Ybn = 1.5-5.7).
Включения омфацита в центральных участках зерен граната демонстрируют спектры распределения РЗЭ, имеющие крутой положительный наклон и напоминающие таковые для минерала-хозяина. Спектры РЗЭ омфацитов из краевых участков граната и основной массы закономерно выполаживаются за счет снижения содержаний средних и тяжелых редких земель.

отношении содержаний тяжелых РЗЭ (Er, Yb).
Гранаты из обр. G-16 также характеризуются дополнительными максимумами по Gd, Dy и Y.
В обр. G-16 наблюдается закономерное увеличение концентраций Dy, Er, Yb и Y от центра к краю кристалла граната.
В гранатах из образцов G-15 и G-23 отмечаются также устойчивые Zr и Hf максимумы на кривых распределения, но концентрации этих элементов в гранате обычно не превышают их содержания в породе. Только один анализ граната из обр. G-15 показывает превышение содержаний Zr (в 3 раза) и Hf (в 1.5 раза) над породой. В образце G-16 таких максимумов не наблюдается, но также один анализ демонстрирует аномально высокие содержания Zr и Hf, которые в 2 раза выше концентраций этих элементов в породе. Последний случай можно объяснить предполагаемыми субмикронными включениями циркона в гранате. Центральные участки граната из обр. G-16 также характеризуются Ta и Nb максимумами, но они составляют лишь 0.5-0.8 от их валовых содержаний в породе.

проанализированных редких элементов обычно значительно ниже их содержаний в породе: (Ci)омфацит/(Ci)порода < 1. Только во включениях омфацита в центральных частях граната из обр. G-16 отмечаются повышенные по сравнению с породой содержания Dy, Er, Yb, Y. При этом отмечается закономерное снижение концентраций этих элементов, а также Eu и Gd во включениях омфацита от центра к краю кристалла граната, а самые низкие их содержания имеет омфацит матрикса.

редких земель, при этом коэффициенты фракционирования уменьшаются в ряду легкие РЗЭ → средние РЗЭ → тяжелые РЗЭ.

Максимальные содержания РЗЭ, Sr, Th, U, Y (CLaэпидот/CLaпорода = 19-30, CCeэпидот/CCeпорода = 24-32, CSrэпидот/CSrпорода = 5-17, CThэпидот/CThпорода = 9-11, CUэпидот/CUпорода = 2-11, CYэпидот/CYпорода = 5-14) отмечаются во включениях эпидотах из обр. G-16, что, по-видимому, объясняется присутствием этого минерала в виде единичных зерен, а минимальные – в обр. G-15, где он широко распространен.

На примере обр. G-23 видно, что эпидоты из центральных частей граната в разы обогащены легкими и средними РЗЭ, Th и U по сравнению с эпидотами из краевых частей и матрикса.

Эпидоты всех проанализированных образцов характеризуются высокими концентрациями РЗЭ, в разы-десятки раз превышающие их содержания в породе. В эпидотах отмечаются также и концентрирование Sr, Y, Th, реже U.

2003; Usui et al., 2007; El Korh et al., 2009] было показано, что подвижность редких элементов при реакциях дегидратации в условиях эклогитовой фации существенным образом контролируется устойчивостью определенных фаз. Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что эпидот способен аккумулировать значительные количества РЗЭ и Y (вместе с гранатом), Sr, U и Th. Поэтому, вследствие широкой области устойчивости эпидота (начиная от зеленосланцевого изменения океанических базальтов вплоть до эклогитовой фации), значительные количества несовместимых элементов консервируются в породах на прогрессивном и регрессивном этапах метаморфизма. Как следствие, метаморфизм пород базитовой океанической коры на уровне глаукофансланцевой и низов эклогитовой фаций в результате субдукции на глубину 25-65 км не сопровождается высвобождением значительных количеств легких РЗЭ в перекрывающий мантийный клин. Благодаря стабильности эпидота в этих условиях субдукция базитовых пород является эффективным механизмом для привноса этих элементов на мантийные глубины.
Сходство спектров распределения редких и редкоземельных элементов изученных эклогитов Атбашинского хребта с MORB указывает на то, что содержания редких несовместимых элементов в них были законсервированы при прогрессивном метаморфизме. Проведенные нами расчеты условий формирования исследованных эклогитов методами минералогической термобарометрии дали интервал температур в 550-580°С при давлениях 23-25 кбар. Таким образом, Р-Т параметры метаморфизма эклогитов были недостаточно высоки, чтобы вызвать разрушение эпидота, что привело бы к высвобождению значительных количеств РЗЭ, Y, Sr, U и Th. Поэтому большая часть редких элементов остается в породе при субдукционном метаморфизме и рециклирует в различных метаморфических ассоциациях при изменении Р-Т условий, а низкотемпературные эклогиты сохраняют геохимические характеристики своих магматических протолитов.
Такую же важную роль в определении бюджета крупноионных литофильных элементов (LILE) играет фенгит [El Korh et al., 2009].

хребта были выявлены геохимические особенности распределения редких (Rb, Sr, Ba, Cr, V, Zr, Hf, Nb, Ta, U, Th, Y) и редкоземельных (РЗЭ) элементов в зональных гранатах и содержащихся в них минеральных включениях. Гранаты изученных образцов демонстрируют прогрессивную зональность с увеличением содержаний Mg и уменьшением содержаний Са, Fe и Mn от центра к краю эвгедральных кристаллов. Спектры РЗЭ в гранатах характеризуются положительным наклоном с резким преобладанием тяжелых РЗЭ над легкими - Lan/Ybn < 10-3. Включения эпидота в гранатах в целом характеризуются высокими содержаниями редких земель, плоскими спектрами распределения РЗЭ, иногда с небольшим обогащением легкими РЗЭ по сравнению с тяжелыми РЗЭ: Cen/Ybn = 1.5-5.7. Включения омфацита в центральных участках зерен граната демонстрируют спектры распределения РЗЭ, имеющие крутой положительный наклон и напоминающие таковые для минерала-хозяина. Спектры РЗЭ омфацитов из краевых участков граната и основной массы закономерно выполаживаются за счет снижения содержаний средних и тяжелых редких земель.
2. Гранаты из эклогитов Атбашинского хребта являются концентраторами тяжелых редкоземельных элементов, эпидоты концентрируют РЗЭ, Y, Sr, Th и U, а омфациты деплетированы практически всеми редкими элементами по сравнению с их валовыми содержаниями в породе.
3. Характерной особенностью кристаллов граната, включений эпидота и омфацита является закономерное снижение концентраций ряда редких элементов от центра к краю кристаллов граната, связанное с истощением матрикса породы этими элементами во время кристаллизации. Отклонения от этой закономерности, выраженные, в частности, в обогащении тяжелыми (средними) РЗЭ каемок гранатов по сравнению с центральными частями зерен или в виде резких перепадов содержаний редких элементов в гранатах и минеральных включениях на границе центрального ядра граната с внешней каймой, объясняются протеканием метаморфических реакций, связанных с разрушением РЗЭ-содержащих минералов (эпидота).
4. Полученные данные свидетельствуют о том, что подвижность редких элементов в условиях эклогитовой фации существенным образом контролируется устойчивостью определенных фаз. Проведенные исследования показали, что большая часть редких элементов остается в породе при субдукционном метаморфизме, а низкотемпературные эклогиты унаследуют геохимические характеристики своих магматических протолитов.