CC BY
59
2005
ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Сер. 7 . Вып. 3
КРАТКИЕ НАУЧНЫЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 550.4:549.621.9:552.4 С. Г Скублов, М Хубер1
ОСОБЕННОСТИ ГЕОХИМИИ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В МЕТАМОРФИЧЕСКИХ МИНЕРАЛАХ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ЛАПЛАНДСКОГО ГРАНУЛИТОВОГО КОМПЛЕКСА
Введение. Ранее были рассмотрены закономерности распределения редкоземельных элементов (РЗЭ).в метаморфических гранатах из северо-западной части лапландского гранулитового комплекса [1]. Было установлено, что гранаты из основных кристаллических сланцев значительно отличаются по содержанию РЗЭ от гранатов из глиноземистых гнейсов и гранитоидов. Поэтому были исследованы сосуществующие минералы из основных орто-пород, широко развитых в юго-восточной части лапландского комплекса (район г Кандалакша). Определения РЗЭ и редких элементов в минералах выполнены на ионном микрозонде Сатеса в ИМИ РАН. г. Ярославль
(аналитики С. Г. Симакин и Е. В. Потапов), главных элементов - в тех же точках на электронном микроанализаторе М. Д. Толкачевым в ИГГД РАН.
Состав минералов. Исследованные породы сохраняют структуры, характерные для магматических пород. Основными минералами являются средне- и крупнозернистые фанаты и буро-зеленая роговая обманка, которая развивается по клинопироксену. Также в породах присутствуют эпидот и плагиоклаз (№ 30-40), из акцессорных минералов - сфен и рутил. Температуры и давления метаморфизма, рассчитанные для ассоциации гранат-амфибол-плагиоклаз [2, 3], для всех трех образцов были сходные: в интервале 800-900 °С и 11 ;5—12,5 кбар. Однако по соотношению содержания титана и железистости (/г = 43%) роговые обмаики из образцов 1/00 и 15/02 относятся к полю амфиболов амфиболитовой фации. Роговая обманка из образца 22а/02 с наибольшими железистостью (Е= 61%) и количеством титана попадает на линию, разделяющую кальциевые амфиболы гранулитовой и амфиболитовой фаций [4], биотит из этого же образца по Т7 = 59% и содержанию титана - в поле гранулитовой фации метаморфизма [5]. Сосуществующий с ними гранат, напротив, характеризуется минимальным содержанием пиро-пового миналг (12%). В гранатах из двух других образцов количество пиропового минала несколько выше (21-25%). По соотношению главных миналов исследованные гранаты попадают в поле перекрытия гранулитовой и амфиболитовой фаций, что характерно для фанатов из высококальциевых ортопород [6]. Гранаты практически незональны по'главным элементам, только лля гранача из образца 1/00 установлена слабая рецессивная зональность с повышением спессартинового и понижением пиропового минапа к краю зерна (таблица).
Таким образом, наблюдается некоторое несоответствие между термобарометрическими определениями по парам гранат-амфибол и особенностями состава этих минералов.
Распределение РЗЭ в минералах. Спектры распределения РЗЭ в гранатах, нормированные к хондриту, демонстрируют плавное увеличение от легких к тяжелым РЗЭ с отсутствием Еи-аномалии (рис. 1), что свойственно высококальциевым фанатам [1]. Во всех трех фанатах проявлена незначительная зональность по тяжелым РЗЭ и У. В двух фанатах концентрации этих элементов понижаются к краю зерна, в фанате из образца 22(1/02 - повышаются (таблица, рис. 1). Ранее для высококальциевых фанатов амфиболитовой фации из нюрундуканского комплекса была установлена четко выраженная зональность, выраженная в понижении содержания тяжелых РЗЭ от центра к краю зерен при общем низком их количестве и повышенном титана [7]. Эта зональность не является про-фессивной, свойственной низкотемпературным низкокальциевым фанатам, кристаллизовавшимся на фоне роста температуры в отсутствие длительного наложенного высокотемпературного воздействия, которое могло эту зональность нивелировать. Отличием является отсутствие в фанате корреляции тяжелых РЗЭ и У с четко выраженной профессивной ростовой зональностью по Мп. Для рассматриваемых высоко кальциевых фанатов из ортопород лапландского комплекса также свойственны высокая концентрация Т1 и низкая сумма РЗЭ (не более 100 г/т). Разброс в содержании 1-яжелых РЗЭ (см. рис. 1) не коррелируете количеством пиропового минала и температурой
1 Горная Академия, г. Краков, Польша.
О С. Г. Скублов. М. Хубер, 2005
оо оо
Содержание главных
(масс. %),
редкоземельны* и редких (г/т) элементов в минералах
Компонент 1/00 15/02 22с1/02
Гранат (центр) Грана! (край) Амфибол Гранат (центр) Гранат (край) Амфибол Гранат (центр) 1 ранал (край) Амфибол Климо-пироксеи 1>иотит
38,78 39,28 41,43 41,51 41,59 43,31 39,33 38,79 41,05 49,98 36,02
ТЮ2 0,20 0,11 0,98 0,07 0,14 1,26 0,05 0,03 1,75 0,36 5,43
АЬОз 22,1! 21,85 16,20 23,60 23,49 14,08 21,81 21,42 12,75 2,76 15,04
1чЮ 20,78 21,72 15,42 17,55 17,52 14,45 24,48 26,75 19,75 13,96 21,87
МпО 0,42 1,07 0,12 0,33 0,28 1,22 1,23 0,01 0,13 0,07
1^0 5,47 4,96 9,30 5,99 5,94 10,60 2,90 2,80 7,18 10,86 8,65
СаО 12,16 10,74 1.1,77 10,95 10,88 11,53 10,09 8,98 11,23 20,52
Сг2Оз 0,08 0,27 0,07 0,16 0,06 0,12 0,56 0,20
Ыа20 .... 1,94 - 1,36 2,10 0,90 0,21
к2о - 0,77 1,35 1,62 0,33 8,71
Сумма 100,00 100,00 98,00 100,00 100,00 98,00 100,00 100,00 98,00 100,00 96,00
0,01 0,01 0,13 0,01 0,01 0,24 0,03 0,02 2,95 0,49 4,1 1
Се 0,07 0,05 0,71 0,04 0,04 1,24 0,33 0,23 18,3 2,97 2,78
№1 0,15 0,17 1,29 . 0,12 0,09 2,52 2,14 2,73 37,8 5,61 3,59
Бт. 0,45 0,06 0,96 0,30 0,38 1,29 3,02 4,84 16,2 2,15 0,41
Ви 0,37 0,49 0,44 0,31 0,19 0,66 1,23 1,67 2,80 0,50 Не опр.
Ос! 2,95 3,31 1,68 1,14 1,15 1,37 7,12 10,9 15,6 2,14
Г)у 11,1 9,27 2,87 2,50 1,66 1,17 16,4 25,9 13,0 1,80 1,06
1'Г 15,9 9,91 2,46 2,13 1,16 0,56 18,9 25,5 6,36 1,06 0,62
УЪ 17,4 9,77 2,40 2,30 1,22 0,38 24,0 31,5 4,01 0,95 0,28
'П 583 453 6945 289 309 8997 550 622 13 140 1060 39 677
V 129 134 .301 76,0 54,3 212 118 121 396 252 324
У 98,9 72,7 17,8 18,2 10,8 5,28 154 219 59,6 7,97 0,13
7л 8,19 5,27 10,5 10,6 13,7 20,8 3,83 5,14 22,8 14,1 0,47
|мь 0,03 0,04 1,80 0,03 0,04 2,64 0,03 0,03 23,5 0,74 29,8
№ образца
100,00
0,01 0,07 0,15 0,45 0,37 2,95 11,1 15,9 17,4 583 129 98,9 8,19 0,03
100,00
0,01 0,05 0,17
о,Об
0,49 3,31 9,27 9,91 9,77 453 134 72,7 5,27 0,04
0,77 98,00
0,13 0,71 1,29 0,96 0,44 ! ,68 2,87 2,46 2,40 6945 .301 17,8 10,5 1,80
100,00
0,01 0,04 . 0,12 0,30 0,31 1,14 2,50 2,13 2,30 289 76,0 18,2 10,6 0,03
100,00
0,01 0,04 0,09 0,38 0,19
1.15 1,66
1.16 1,22
309 54,3 10,8 13,7 0,04
Амфибол
43,31 1,26 14,08 14,45
10,60 11,53 0,06 1,36 1,35 98,00
0,24 1,24 2,52 1,29 0,66 1,37 1,17 0,56 0,38 8997 212 5,28 20,8 2,64
Л
22с1/02
Гранат (центр)
39,33 0,05 21,81 24,48 1,22 2,90 10,09 0,12
100,00
0,03 0,33 2,14 3,02 1,23 7,12 16,4 18,9 24,0 550 118 154 3,83 0,03
I ранал (край)
38,79 0,03 21,42 26,75 1,23 2,80 8,98
100,00
0,02 0,23 2,73 4,84 1,67 10,9 25,9 25,5 31,5 622 121 219 5,14 0,03
Амфибол
41,05 1,75 12,75 19,75 0,01 7,18 11,23 0,56 2,10 1,62 98,00
2,95 18,3 37,8 16,2 2,80 15,6 13,0 6,36 4,61 13 140 396 59,6 22,8 23,5
Клино-пироксен
49,98 0,36 2,76 13,96 0,13 10,86 20,52 0,20 0,90 0,33 100,00
0,49 2,97 5,61 2,15 0,50 2,14 1,80 1,06 0,95 1060 252 7,97 14,1 0,74
Биотит
36,02 5,43 15,04 21,87 0,07 8,65
0,21 8,71 96,00
4,1 1
2,78 3,59 0,41 Не опр.
1,06 0,62 0,28 39 677 324 0,13 0,47 29,8
образования граната, как было установлено для низкокальциевых фанатов из кислых пород [1]. а отражает, скорее всего, особенности составов исходных пород.
Гранат/Хондрит
La Се Nd SmEu Gd Dy Er Yb
Элемент
Рис. L Распределение РЗЭ в гранатах.
Образцы: 1 - 1/00 (центр), 2 - 1/00 (край), 3 - 15/02 (центр), 4 - 15/02 (край): 5 - 22d/02 (центр), 6 - 22d/02 (край).
Спектры распределения РЗЗ в амфиболах также отличаются между собой (рис. 2). Роговая обманка с повышенным Ti из образца 22d/02 отличается более высокой суммой РЗЭ (117 г/т), характерной для амфиболов фану-литовой фации метаморфизма [4]. Однако La/Yb-отношение для всех трех амфиболов меньше единицы, что отвечает высокотемпературной амфиболитовой фации. Спектры распределения РЗЭ.для амфиболов из образцов 1/00 и 15/02 различаются только количеством тяжелых РЗЭ (рис. 2). Для амфибола из образца 1/00 наблюдается пологое увеличение содержания РЗЭ от легких к тяжелым РЗЭ, что не свойственно метаморфическим амфиболам и наблюдается только в амфиболах, развивающихся по фанатам и наследующих тренд распределения РЗЭ последних [4]. La/Yb-отношение для этого амфибола близко к нулю (0,06), как у кальциевых амфиболов из метасоматических пород.
Тренд распределения РЗЭ в клинопироксене из образца 22d/02 полностью повторяет профиль для сосуществующего амфибола, отличаясь более низким содержанием всех РЗЭ (рис. 2). Подобное совпадение профилей распределения РЗЭ между клинопироксеном и амфиболом и профилем для вмещающей породы было выявлено для основных фанулитов с установившимся равновесием между минералами из северо-западной части лапландского комплекса [8]. Тренд распределения РЗЭ в сосуществующем биотите также является типичным для высокотемпературных биотитов [5].
Анализ коэффициентов распределения Kq для РЗЭ в парах фанат-амфибол показал их сходство в области средних и тяжелых РЗЭ (рис. 3). Профиль Ко для РЗЭ в паре фанат-амфибол из образца 22d/02 представляет собой практически прямую линию с положительным наклоном от легких к тяжелым РЗЭ. Он свойствен для высокотемпературных пар из пород с установившимся равновесием между этими минералами. При наложенном диафто-резе и метасоматических процессах происходит повышение KD в области легких РЗЭ. Именно это и наблюдается в парах фанат-амфибол из образцов 15/02 и 1/00, особенно для последнего.
Минерал/Хондрит
Элемент
Рас. 2. Распределение РЗЭ в амфиболах, клинопироксене и биотите.
1-3 - амфибол, образцы ] /00, 15/02, 22d/02 соответственно; 4 - клинопироксен, образец 22d/02; 5 - биотит, образец 22d/02.
Заключение. Особенности распределения РЗЭ в сосуществующих минералах из основных ортопород юго-восточной части лапландского гранулитового комплекса отражают процесс диафтореза в условиях амфиболитовой фации, не фиксируемый методами стандартной термобарометрии. О понижении температуры метаморфизма и нарушении равновесия между минералами свидетельствуют как индивидуальные тренды распределения РЗЭ в амфиболах, так и изменение профилей Къ в области легких РЗЭ для пар гранат-амфибол. Зональность по тяжелым РЗЭ и ряду редких элементов, а также различия в их содержании в высоко кальциевых гранатах обусловлены скорее влиянием состава вмещающей породы, чем параметрами метаморфизма.
Summary
Skublov S. G., Huber M. The peculiarities of REE geochemistry in metamorphic minerals from Lapland granulite complex (the south-eastern part).
The peculiarities of REE distribution in co-existing minerals of metabasic rocks from the south-eastern part of Lapland granulite complex show the process of amphibolite facies retrograde metamorphism which is not recorded by standard thermobarometry.
Рис. 3. Коэффициенты распределения РЗЭ (KD) между гранатом и амфиболом. , Образцы: 1 - 1/00; 2 - 15/02; 3 - 22Ú/02.
Литература
1. Другова Г. М., Скублов С. Г.. Вревский А. Б., Козлов H. Е. Распределение редкоземельных элементов в гранатах Лапландского гранулитового пояса и сопредельных территорий // Геохимия. 2001. № 2. 2. Graham С. М., Powell R. A garnet-homblende geothermometer: calibration, testing, and application to the Pelona Schist, Southern California // J. Metam. Geol. 1984. Vol. 1, N 1.3. Kohn M. J., Spear F. S. Two new geobarometer for garnet amphibolites with applications to southeastern Vermont I ! Amer. Miner. 1990. Vol. 75, N 1. 4. Другова Г. MСкублов С. Г. Геохимия редкоземельных элементов в метаморфических амфиболах i i Геохимия. 2003. № 2. 5. Скублов С. Г., Другова Г. M Геохимия редкоземельных элементов в метаморфических биотитах // Геохимия. 2004. № 1.6. Другова Г. М., Щеглова Т. П., Скублов С. Г. и др. К геохимии гранатов в метаморфических породах // Зап. Всерос. минер, об-ва. 1998. № 2. 7. Скублов С. Г., Другова Г. M Редкоземельные элементы в зональных метаморфических минералах // Геохимия. 2004. №3.8. Другова Г. М.л Скублов С. Г. Особенности распределения редкоземельных элементов между метаморфическими минералами и вмещающими породами // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7: Геология, география. 2002. Вып. 3 (№ 23).
Статья поступила в редакцию 15 марта 2005 г.
