CC BY
26
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ____________________________________2008, том 51, №3________________________________
ГЕОХИМИЯ
УДК 551.14:550.42(575.3)
В.С.Лутков, А.М.Бабаев ЭКСТРЕМАЛЬНО ВЫСОКИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В МАНТИИ ЯГНОБСКОЙ ЗОНЫ (ЮЖНЫЙ ТЯНЬ-ШАНЬ) В СВЯЗИ С ПРОБЛЕМАМИ МЕТАЛЛОГЕНИИ
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан Д.Н.Пачаджановым 24.09.2007г.)
Современные исследования [1 и др.] показали, что ряд крупнейших месторождений, в том числе те, которым традиционно приписывается коровая природа, имеют мантийные (плюмовые) первоисточники. Таджикистан не является исключением в этом плане [2], что требует не только пересмотра некоторых аспектов теории рудогенеза, но и внесения корректив в стратегию и практику прогнозных и поисково-разведочных работ [3]. В Таджикистане ранее эта мысль была высказана при изучении глубинных нодулей Памира и Тянь-Шаня. Вместе с тем трубки взрыва и дайки щелочных базитов, вмещающих мантийные ксенолиты, имеют еще более глубокое заложение. При этом в ряде трубок (М^) Таджикистана впервые в Средней Азии [4], а позднее и в Узбекистане открыты микроалмазы, что позволило выделить полихронный Южно-Тянь-Шаньский алмазоносный пояс [5]. Указанные факты подтверждают, что некоторые из щелочно-базитовых расплавов региона достигали уровня алмазной фации. В нашей статье сделан упор на изложении объективной петрогеохимиче-ской информации, поскольку ее истолкование часто зависит от используемых разными авторами концепций.
Ягнобская зона является одним из удачных полигонов для изучения данной проблемы. В нашем понимании, она включает как одноименную [6], так и Барзанги-Шумкарскую зоны [6], продолжаясь в западном секторе Тянь-Шаня в виде Катармайского рифтогенного шва [7]. На разных этапах развития зона испытала смену геодинамических обстановок - от формирования ранних субщелочных и толеитовых базальтов (К?-Р21), подвергшихся глау-кофанзеленосланцевому метаморфизму, до островодужного, орогенного и континентальнорифтогенного режимов (Я?-Р21з Р23-К2). Хотя зона имеет чешуйчато-складчатое строение, субширотное ее положение (она слегка вогнута к югу), а, главное, - унаследованный характер разновременного преимущественно субщелочного магматизма, указывают на древнее заложение этой структуры и малые масштабы раздвига рифта, а также практически полное отсутствие влияния процессов Индо-Азиатской коллизии. Вообще в последние годы в фане-розойской истории зоны и Тянь-Шаня в целом недооценивается роль континентальнорифтогенных процессов на фоне явной переоценки горизонтальных движений. Следует отметить также, что мощность земной коры (40-55 км) и сейсмотектоническая активность [8] возрастают, как и вообще в Тянь-Шане, от западного его сектора к центральному и восточ-
ному. Нужно учитывать и разделение региона северо-восточными и субмеридиональными швами на ряд блоков, частично различающихся своим строением.
Тела «финальных» щелочных (субщелочных) магматитов М21 также имеют блоковый характер распределения ареалов, крупнейшим из которых является Ягнобский на востоке зоны. Ареал представлен субвулканитами - дайками и диатремами; размеры последних по длинной оси достигают 150-400 м. Хотя состав пород варьирует от пикробазитов до трахитов, среди них преобладают титанистые примитивные и высокомагнезиальные базиты (8790%) щелочного ряда (67%), которые типичны для внутриконтинентиальных (рифтогенных) зон. Сумма нормативных фельдшпатоидов обычно превышает в них 7-10% (табл.1), реально они представлены анальцимом.
Таблица 1
Главные типы щелочных (субщелочных) базитов Ягнобской зоны, мас.%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
8Ю2 44.7 46.4 46.0 46.8 47.4 45.6 42.7 46.4 50.8 58.5
Ті02 1.9 2.0 2.1 2.3 2.2 1.3 1.,2 1.1 0.9 0.5
АІ2О3 12.2 15.9 15.7 16.8 16.8 14.2 10.8 14.7 18.5 19.3
БЄ20з 2.7 3.7 3.9 5.0 4.8 2.9 8.5 2.5 3.5 3.5
БеО 7.5 7.7 7.2 7.6 7.0 9.6 7.4 7.5 6.1 3.0
МпО 0.22 0.21 0.19 0.22 0.23 0.22 0.15 0.90 0.19 0.13
Mg0 15.9 8.7 8.6 5.8 5.7 14.5 14.1 9.9 4.6 0.9
СаО 9.3 9.8 9.4 8.5 8.2 8.5 8.0 10.6 5.4 2.9
N20 1.5 3.4 2.5 4.2 3.3 1.7 1.8 2.1 4.8 5.2
К2О 3.4 1.8 3.7 2.0 3.8 1.4 5.3 4.2 4.6 5.8
Р2О5 0.65 0.78 0.70 0.72 0.83 0.26 0.23 0.69 0.54 0.20
f 26 40 42 54 53 32 27 36 54 80
Ор 6.6 10.9 14.8 11.8 21.0 8.1 5.8 14.0 26.5 33.6
Не 4.1 6.6 6.6 6.8 7.0 - 8.1 6.4 10.1 2.8
Лц 10.8 0.4 3.1 - 1.8 - 19.9 5.0 0.4 -
п 4 59 57 24 34 1 1 16 8 5
Примечание: 1-5 - Ті-серия (1 - К-пикробазиты, 2 - Mg-K-Na-базиты, 3 - Mg-K-базиты, 4 - К-Ка-базиты, 5 - К-базиты); 6-10 - низкоТі-серия (6 - К-Ка-пикробазит, 7 - К-пикробазит, 8 - Mg-K-базит, 9 - К-базиты, 10 - К-трахиты). Анализы пересчитаны на сухой остаток (сумма = 100±0.2%). Нормативные минералы (СІР*^): Ор - ортоклаз, Не - нефелин, Лц - лейцит. f - железистость (мол.%). В табл. 1-3 прочерк - нет данных; п - число проб.
Кроме анализов авторов, в табл. 1 -3 использованы данные, полученные ими совместно с Л.М.Гопфауфом, Н.В.Шараповым и др.
Большая роль М^-пород связана с высокой проницаемостью и быстрым подъемом сильно разогретых высокофлюидных магм. Особенностью зоны является также преобладание К-Ыа - базитов, отчасти связанных с процессами анальцимизации и альбитизации; характерны и авгит - слюдяные лампрофиры.
Наиболее важной чертой щелочных базитов зоны, как и всего Тянь-Шаня, являются широко проявленные «ураганные» содержания ряда редких элементов. Даже их исключение из выборок показывает явную обогащенность базитов редкими элементами (табл.2). При
этом распространенность аномально высоких концентраций в среднем составляет 20-25%, а для Ll и Sb достигает 50-100% (табл.З). От базитов других зон изученная отличается особой насыщенностью тугоплавкими литофильными элементами (Sr, Nb, Zr).
Таблица 2
Средний редкоэлементный состав щелочных (субщелочных) базитов Ягнобской зоны, г\т
П1 Ll Rb Cs F B Cr Nl Sn Hg
1 3 - SS S 775 15 490 505 5 0.02
2 51 34 59 7 S15 15 1SS 153 4 0.02
3 57 33 114 S S55 16 1S0 140 4 0.02
4 25 24 54 7 660 14 SS 71 4 0.03
5 34 3S 107 6 760 17 103 S4 5 0.02
6 1 20 50 10 270 12 550 400 4 <0.01
7 1 - 67 10 1050 26 450 350 5 0.0S
S 16 34 102 6 11S5 13 260 145 4 0.02
9 S 31 12S 7 S10 17 124 64 5 <0.01
10 6 19 131 4 710 20 17 20 5 <0.01
П2 Zr Nb Sr Ba U Th Mo Pb
1 - - - - - - - - -
2 4 355 109 1440 - 2.2 9 2 14
3 6 272 50 1040 393 1.9 7 <2 13
4 1 534 135 1325 - 2.4 15 - 2S
5 2 370 99 901 93S 1.9 11 4 16
6 - - - - - - - - -
7 - - - - - - - - -
S 1 12S 16 417 - 0.6 3 <2 22
9 - - - - - - - - -
10 - - - - - - - - -
Примечание: 1-10 - породы (см.табл.1). Концентрации (г/т): W - 1.4-2.9, Т1 - <0.5-0.8, V - 18-200, Ве - 2-5, У - 22-38, Со - 8-70. Редкие элементы определены пламенно-фотометрическим (Ы,ЯЬ,С8), рентгенофлюоресцентным (2г, Ва, 8г, ТЬ, У), химическим (Б), атомно-абсорбционным (И§), спектральным (В, Сг, N1, Со, Ве, 8п, Мо, РЬ), люминесцентным (и) методами, инструментальным нейтронно-активационным анализом (ИНАА) (8Ь), в лабораториях ИГ АН РТ, ИМГРЭ, ИГЕМ, ВИРГ, УГ ТаджССР. «Ураганные» содержания элементов исключены.
Подобная геохимическая специфика наблюдается и в ксенолитах - непосредственных фрагментах метасоматизированной мантии (табл.4). Изученные мантийные породы часто содержат больше ряда редких элементов, чем коровые метаморфиты и граниты, включая их редкометалльные типы. Такие мантийные геохимические аномалии обычно объясняются их контаминацией коровым материалом при субдукционных процессах. Однако в нашем случае эта интерпретация полностью исключена: редкими элементами практически в равной мере «заражены» и первичные (примитивные) расплавы и ксенолиты, обедненные сиалическими элементами (Б1, А1) и обогащенные щелочами, М§.
Таблица 3
Аномально высокие концентрации элементов и их вариации в щелочных (субщелочных)
базитах Ягнобской зоны, г/т
Ьі(п=113;к=53) С8(п=55;к=26) Б,%(п=31;к=14) 8п(п=11; к=5) ^(п=41; к=24)
х от - до х от - до х от - до х от - до х от - до
1 97 81-117 132 - - - - - 0.16 0.15-0.17
2 121 51-215 44 15-105 - - 19 9- >50 0.30 0.1 - 1.5
3 126 54-474 21 15-37 0.18 0.15-0.25 9 - 0.22 0.1 - 0.5
4 101 61-137 25 16-47 0.18 0.16-0.19 >50 - 0.23 0.1 - 0.34
5 102 53-398 26 16-50 0.20 0.17-0.23 27 11- >50 0.24 0.1 - 0.48
7 150 - - - - - - - - -
8 103 59-191 19 15-23 0.21 0.17-0.24 - - - -
9 98 55-193 - - 0.15 - - - - -
10 179 - - - 0.15 - - - - -
11 - 398-474 - 105-132 - 0.25-0.34 - 19- >50 - 0.9 - 1.5
Примечание: породы - 1-10 (см. табл. 1, по породе 6 нет данных); х - средние по аномальным содержаниям элементов (к - то же, в %). 11 - максимальные содержания элементов (п= 10-20; г/т): 2г -534, ЫЬ - 135, Бг - 1450, ТЬ - 15, И - 3.1, БЬ - 62, Ве - 5, Мо - 11).
Таблица 4
Максимальные содержания редких элементов в глубинных ксенолитах Ягнобской зоны, г/т
п Ьі яь С8 Б,% В Хх № 8п 8Ь
1 16 42 8 <2 0.06 >160 38 2 4 4.3 0.01
2 43 65 90 27 0.4 48 260 29 10 2.6 15
3 48 213 106 11 1.6 31 315 131 >50 5.9 0.35
4 213 213 106 27 1.6 >160 315 131 >50 5.9 15
Примечание: 1 - Шп-перидотиты (± Фл, Карб, Срп, Грф), 2 - субщелочные пироксениты (±Шп, Гр, Ам, Фл, Пл, Анр,Ол ), 3 - щелочные Кр-горнблендиты, габбро, 4 - мантийные и коромантийные породы. Символы минералов: Анр - анортоклаз, Би - биотит, Гр - гранат, Грф - графит, Карб -
карбонат, Кр - керсутит, МП - клинопироксен, Ол - оливин, Пл - плагиоклаз, Срп - серпентин, Шп -шпинель. Доля «ураганных» содержаний элементов в мантийных нодулях зоны для Ы и БЬ составляет 49-100%, для ЯЬ, Б, В, Бп, Н§ и др. - 16-26% .
Внутри зоны наблюдаются некоторые вариации геохимии щелочных базитов и распределения месторождений разных типов. Это обстоятельство, как и в других регионах, скорее всего, обусловлено неравномерным скоплением редких элементов в нижнемантийных плюмах и «дочерних» диапирах и связанных с ними флюидно-магматических потоках, а также характером проницаемости литосферных блоков. В одних случаях они непосредственно связаны с мантийными источниками (Сг, N1, алмазы, В, Б, Н^, БЬ и др.), а в других - имеют более сложную (многоступенчатую) мантийно-коровую природу (Бп, Ы, Сб, ЯЬ, Ве, И, ТЬ и т.д.). Подобные явления, но выраженные в более крупных, иногда субглобальных масштабах, на наш взгляд, являются главным фактором, определяющим формирование геохимических и металлогенических провинций.
Работа выполнена при поддержке МНТЦ (грант А-1418).
Институт геологии Поступило 14.09.2007 г.
АН Республики Таджикистан
ЛИТЕРАТУРА
1. Ярмолюк В.В. и др. - Геотектоника, 2000, №5, с. 3-29.
2. Лутков В.С. Петролого-геохимические модели литосферы и магматизм складчатых областей Южного Тянь-Шаня и Памира. Дисс. докт.геол.-мин.н. СПб, 1991, 56 с.
3. Лутков В.С. и др. - Геохимия, 2007, №5, с.507-521.
4. Лутков В.С. и др. - Докл. АН ТаджССР, 1990, т.34, №5, с.400-403.
5. Лутков В.С., Файзиев А.Р.- Докл.РАН, 2007, т.413, №2, с.1-3
6. Кухтиков М.М. - Бюлл. МОИП, 1985, №3, с.12-21.
7. Баратов Р.Б. и др. - ДАН СССР, 1983, т.273, №4, с.958-964.
8. Бабаев А.М. и др. Сейсмические условия территории Таджикистана. Душанбе: Изд. Межд. ун-та Тадж., 2005, 93 с.
В.С.Лутков, А.М.Бобоев КОНСЕНТРАТСИЯИ БАЛАНДИ ЭКСТРЕМАЛИИ УНСУР^ОИ НОДИР ДАР МАНТИЯИ ЗОНАИ ЯГНОБ (ТЁН-ШОНИ ЦАНУБЙ) ДАР ИРТИБОТ БО МАСЪАЛА^ОИ МЕТАЛЛОГЕНЙ
Микдори баланди гайримукаррарии унсурх,ои нодир дар ишкорбазитх,о ва ксенолитх,ои маниявии зонаи Ягноби Тён-Шони Чднубй (Li, Cs, F, B, Sn, Hg, Sb ва гайра) шояд аз як тараф бо чараёнх,ои флюидй-магматикй вобаста бошад, аз тарафи дигар табиати душвори бисёрзинаи мантиявй-пустлохй дорад. Ин х,олати мухдмро хдмеша бояд хднгоми амалияи корх,ои чустучуй-иктишофй ба назар гирифт.
V.S.Lutkov, A.M.Babaev THE EXTREME HIGH CONCENTRATION OF RARE ELEMENTS IN MANTLE OF YAGNOB ZONE (SOUTHERN TIEN-SHAN): ON THE PROBLEMS METALLOGENY
The mantle alkali basites of the region and deep-xenoliths is characterized anomalously high concentration of rare elements (Li, Cs, F, B, Sn, Hg, Sb, ets.). The accumulation of these elements in mantle alkaline mafic-ultramafic melts and metacomatic rocks is probably related to the from mantle sources of the plume type.
