CC BY
40
2006 ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА Сер. 7. Вып. 2
КРАТКИЕ НАУЧНЫЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 550.4:549.621.9:552.4 С. Г. Скублов
ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕЖДУ МЕТАМОРФИЧЕСКИМИ МИНЕРАЛАМИ
Введение. Распределение главных элементов между метаморфическими минералами к настоящему времени достаточно хорошо изучено и лежит в основе множества минеральных термометров и барометров. Исследование характера распределения редких элементов, начавшись одновременно с изучением главных элементов, не получило столь широкого распространения из-за аналитических трудностей их определения и соответственно интерпретации результатов. Развитие в последнее время новых высокоточных методов определения малых количеств редких и редкоземельных элементов (РЗЭ) в минералах открыло новые возможности для петрологии метаморфизма. Метаморфические минералы обычно содержат значительное количество редких элементов, изоморфно замещающих главные элементы в кристаллической решетке, и вхождение многих из них регулируется Я-Г-параметрами метаморфизма [1].
В настоящей работе рассматриваются особенности РЗЭ наиболее распространенных в метаморфических породах пар минералов, в которых распределение главных элементов широко используется в термобарометрии. Использованы данные, полученные методом ИНАА и на ионном микрозонде, по составу минералов из высоко-метаморфизованных лапландского и беломорского комплексов и из кейвского и нюрундуканского комплексов. Р-Г-условия метаморфизма в которых были ниже.
Гранат-амфибол. Коэффициенты распределения Ко для РЗЭ в парах гранат-амфибол из гранулитов лапландского комплекса и сланца высокотемпературной амфиболитовой фации из беломорского комплекса характеризуются равномерным повышением от легких к тяжелым РЗЭ на 2-3 порядка (рисунок, а). Резко отличается профиль Ки для метасоматита из беломорского комплекса отс>тствием дифференциации и корытообразным провалом в области средних РЗЭ. Сумма РЗЭ в амфиболе из метасоматита составляет 20 ppm, что в 10 раз меньше, чем для обычного метаморфического сланца из беломорского комплекса. Резко пониженное содержание РЗЭ в амфиболах из метасо.матических пород является их характерным признаком. Близость Ко Для РЗЭ в метасоматите к единице говорит о значительном совпадении индивидуальных трендов распределения РЗЭ в гранате и амфиболе в этой породе, что уже отмечалось в метасоматически измененных гранатовых амфиболитах нюрундуканского комплекса [2]. Для диафторированного гранулита из лапландского комплекса, в отличие от остальных гранулитов, свойственно повышение Ко для всех РЗЭ, особенно в области легких (рисунок, а). Величины Ко для пар из пород нюрундуканского комплекса характеризуются значительным разбросом значений, что свидетельствует о существенном отклонении от равновесия в большинстве гранат-амфиболовых пар амфиболитовой фации [1].
Гранат-клиноиироксен. Для РЗЭ в гранат-клинопироксеновых парах в целом типично возрастание Ко от легких (Ко = 0,1-0,3) к тяжелым РЗЭ (Ко = 30-50; рисунок, о). Для трех пар амфиболитовой фации более высоких давлений величины АЪ повышены в области легких РЗЭ. по сравнению с другими, до 1,5 порядков. Причиной является высокая кальциевость гранатов (до 14-16 масс.% СаО), связанная, скорее всего, со значительным количеством кальция в породе [3 и др.]. Высокотемпературные гранат-клинопирокссновые пары из лапландского грапу-литового комплекса отличаются пониженными значениями Ко для тяжелых РЗЭ. Другие пары из лапландского комплекса с более низкими оценками имеют более высокие Ко Дня тяжелых РЗЭ, такие же как пары из нюрундуканского и беломорского комплексов, метаморфизованные в условиях амфиболитовой фации (см. рисунок, о). Значительное влияние температуры на Ко для РЗЭ в парах гранат-клинопироксен, выражающееся в большем сродстве РЗЭ к гранату с понижением температуры, было установлено для эклогитизированных габбро [4] и мета-пироксенитов [5].
■С С, Г. Скублов, 2006
Ко
100
а
ЮОг
б
10 000;
с
£
0,1
1_а Се 1Мс1 ЭтЕивс!
Оу Ег УЬ Элемент
Коэффициенты распределения К0 для РЗЭ в парах сосуществующих минералов из метаморфических
пород.
и - гранат-амфибол, о - гранат-клинопироксен; в - гранат- биотит; г - клинопироксен-ортопироксен. Высокотемпературные пары минералов показаны светлыми кружками, более низкотемпературные - черными; гранат-амфи-боловая пара из метасоматнта - черными треугольниками, гранат-клинопироксеновые пары с высококальциевым
гранатом - светлыми.
Гранат-биоти г. Для РЗЭ в парах гранат-биотит характерен дифференцированный профиль Ко с повышением от легких к тяжелым РЗЭ на 3^ порядка (рисунок, в). Величина Ко для Ей не рассматривалась из-за возможной ошибки определения этого элемента на ионном микрозонде, связанной с наложением спектра Ва [6]. Для более высокотемпературных пар из беломорского комплекса и кольской серии, метаморфизованных в условиях грану-литовой и высокотемпературной амфиболитовой фаций, Ко понижены в области тяжелых РЗЭ - Иу, Ег и УЬ (рисунок, в). Низкотемпературные пары из кейвского комплекса, ладожской серии и толщи Корва-тундры, параметры метаморфизма которых соответствуют низко- и среднетемпературной амфиболитовым фациям, характеризуются повышенными Ко в области тяжелых РЗЭ - на порядок и более. В области легких и средних РЗЭ зако-
номерность понижения Ко с ростом температуры только намечается. Какие-либо закономерности, свидетельствующие о влиянии давления на Ко для РЗЭ в гранат-биотитовых парах, не обнаружены.
Клинопироксен-ортопироксен. РЗЭ в пироксенах лапландского комплекса имеют характерный для метаморфических пироксенов куполообразный профиль Ко в области легких РЗЭ с общей тенденцией понижения этого параметра при уменьшении ионного радиуса РЗЭ (рисунок, г). Пироксены из гранулитов юго-западной части лапландского комплекса с меньшими значениями температуры пика метаморфизма отличаются повышенными величинами Ко в области легких РЗЭ. Ранее для перидотитовых ксенолитов было установлено падение Ко в парах клинопироксен-ортопироксен для легких РЗЭ с ростом температуры образования пироксенов [7]. Поэтому понижение Ко в области легких РЗЭ для высокотемпературных пар пироксенов из северо-восточной части можно считать следствием гетерогенности параметров гранулитового метаморфизма в лапландском комплексе.
Заключение. Геохимические особенности распределения РЗЭ между породообразующими минералами зависят от условий регионального метаморфизма. При повышении температуры метаморфизма установлена тенденция уменьшения коэффициентов распределения тяжелых РЗЭ между гранатом и клинопироксеном, гранатом и биотитом; легких РЗЭ - между сосуществующими пироксенами.
Summary
Skublov S. G. The peculiarities of REE distribution among metamorphic minerals.
The REE distribution among co-existing rock-fonning minerals depends on metamorphic conditions. With temperature increasing Ко decrease for HREE in pairs of gamet-clinopyroxene and gamet-biotite; for LREE in pairs of clinopy-roxene-orthopyroxene is established.
Литература
Г Скублов С. Г. Геохимия редкоземельных элементов в породообразующих метаморфических минералах. СПб., 2005. 2. Дру.юва Г. Л/., Скублов С. Г. Геохимия редкоземельных элементов в метаморфических амфиболах // Геохимия. 2003. № 2. 3. Harte В., Kirkley М. В. Partitioning of trace elements between clinopyroxene and garnet: data from mantle eclogites // Chem. Geol. 1997. Vol. 136. 4. Tribuzio R. Distribution of rare earth and trace elements in the main mineral phases of the meta-Fe-gabbros from Ligurian ophiolites: crystal-chemical controls and petrogenetic implications /' Plinius 1992. N 7. 5. Yu J., O'Reilly S. Trace element partitioning between natural clinopyroxene, garnet and plagiclase under liquidus condition // Xlll Goldschmidt Conf. Abs. 2003. 6. Скублов С. Г., Другова Г. М. Геохимия редки земельных элементов в метаморфических биотитах // Геохимия. 2004. № 1. 7. Dobosi С.. Jenner G. А., Embcy-Iszlin A. Clinopyroxene/orthopyroxene trace element partition coefficients in spinel peridotite xenoliths // VIII Goldschmidt Conf. Abs. 1998.
Статья поступила в редакцию 14 декабря 2005 г.
