Источники карбонатитов Центральной Тувы

(по данным изучения изотопного состава Sr, O, C и S)

Никифоров А.В.*, Болонин А.В.*, Сугоракова А.М.**.

^*ИГЕМ РАН **ТувИКОПР

На территории Центральной Тувы известны многочисленные проявления позднемезозойских карбонатитов, в т.ч. Карасугское месторождение. Карбонатиты образуют трубообразные (до 500 м в диаметре) и небольшие дайкообразные интрузивные тела, локализованные в зонах разломов среди вулканогенно-терригенных пород палеозоя. Карбонатиты представлены ранними анкерит-кальцитовыми (А-кальцитовыми) и более поздними флюорит-барит-сидеритовыми (Ф-Б-сидеритовыми) разностями. В качестве второстепенных первичных минералов в их составе присутствуют бастнезит, паризит, апатит, пирит, магнетит, железистый мусковит и кварц. Вслед за последовательным внедрением А-кальцитовых и Ф-Б-сидеритовых карбонатитов в них широко проявилась постмагматическая гематитизация, а в телах Ф-Б-сидеритовых карбонатитов еще и целестинизация пород. Во всех телах карбонатитов района в разной, часто значительной степени проявлено гипергенное окисление пород.

Проведено изучение изотопного состава Sr, O, C и S в валовых пробах и минералах первичных и измененных А-кальцитовых и Ф-Б-сидеритовых карбонатитов.

В первичных А-кальцитовых карбонатитах изотопные составы О и С карбонатов варьируют в пределах d¹³С= -3,7¸-4,9 и d¹⁸О= 8,8÷13,8 ┴. Изотопный состав кислорода кварца d¹⁸О= 11,2÷13,7 лежит в области составов карбонатов. Составы сосуществующих минералов из одних и тех же образцов показывают, что строгого изотопного равновесия между ними не наблюдается. Изотопный состав кислорода сидерита из Ф-Б-сидеритовых карбонатитов согласуется с составами А-кальцитовых пород, при этом  d¹³С обнаруживает и более низкие значения до -6,5 ┴. Значения d¹⁸О кварца аналогичны составу этого минерала из А-кальцитовых карбонатитов.

На образцах пород, в различной степени затронутых процессами гипергенного окисления, исследовалось влияние этого процесса на изменение первичного изотопного состава карбонатитов. Установлено, что в гипергенных условиях происходит обогащение окисленных  карбонатов изотопом ¹⁸О. Новообразованный в гипергенных условиях кальцит имеет еще более высокие значения d¹⁸О до 22┴, чем карбонаты, по которым он развивается. Изотопный состав углерода в карбонатах окисленных карбонатитов изменяется не систематично: в одних случаях он остается стабильным, в других обогащается тяжелым изотопом ¹³С.

Изотопный состав серы изучен в пирите, барите, баритоцелестине и целестине. Пирит из А-кальцитовых карбонатитов показал значения d³⁴S= 0,3 и 1,1┴, а из Ф-Б-сидеритовых √ d³⁴S= -1,8÷-4,4┴. Наблюдаемые отличия закономерны. Если в А-кальцитовых карбонатитах сульфидная сера приближена к ⌠глубинной■, то в Ф-Б-сидеритовых карбонатитах, содержащих барит, пирит обедняется изотопом ³⁴S за счет фракционирования в ряду сульфид√сульфат. В барите сера утяжелена до d³⁴S= 8,6 ÷ 9,7 ┴. Баритоцелестин и целестин, развивающиеся по первичному бариту,  имеют значения d³⁴S  от 9,0 до 14,5 ┴.

Исследования изотопного состава Sr валовых проб и минералов А-кальцитовых и Ф-Б-сидеритовых карбонатитов Центральной Тувы позволили установить, что образование карбонатитов обоих типов происходило в середине раннего мела (118╠9 млн. лет). Первичный изотопный состав стронция А-кальцитовых и Ф-Б-сидеритовых карбонатитов близок между собой и лежит в интервале ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 0,7042¸0,7048. Целестинизация Ф-Б-сидеритовых карбонатитов Карасугского месторождения была связана с богатым ⁸⁷Sr источником, что привело к изменению первичного изотопного состава ряда минералов до величин ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 0,7064¸0,7073. Гипергенное окисление А-кальцитовых карбонатитов приводит к уменьшению концентрации Sr в карбонатах и увеличению отношения ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr до 0,7074.

Проведенные исследования карбонатитов Центральной Тувы позволили установить сравнительно узкие пределы вариаций изотопных составов Sr, C, O и S неизмененных разностей пород ((⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)₀ 0,7042¸0,7048; d¹³С -3,7¸-6,5 и d¹⁸О 9,2÷13,8┴; d³⁴Sпирит  -4,4¸+1,1┴; d³⁴Sсульфат  +8,6¸+14,5┴). Эти параметры не противоречат мантийной природе источника карбонатитов. Примечательно, что их изотопные характеристики близки к исследованным нами ранее позднемезозойским карбонатитам Западного Забайкалья ((⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)₀ 0,7053¸0,7059; d¹³С -4,3¸-6,0; d¹⁸О 8,0÷10,7 ┴; d³⁴Sсульфат  +9,0¸+13,0┴), что позволяет говорить о подобии источников карбонатитового магматизма этих районов.

Работа проводилась при финансовой поддержке РФФИ (Гранты 03-05-64585, 04-05-64093), гранта Президента РФ МК-877.2003.05.