Распределение углеводородных газов и изотопов гелия в зоне контакта Ловозерского массива

Нивин В.А., Икорский С.В., Аведисян А.А.

ГИ КНЦ РАН

            Нефелин-сиенитовые массивы и щелочно-ультраосновные комплексы Кольской провинции, сформировавшихся в результате девонского импульса магматизма, инициированного мантийным плюмом (Толстихин и др., 1999), существенно различаются по газовой составляющей флюидных микровключений в минералах. В частности, агпаитовые породы Хибинского и Ловозерского массивов характеризуется высокими концентрациями углеводородов (УВГ) и низкой сохранностью первичного глубинного гелия (Икорский и др., 1992; Нивин и др., 2001). Вопросы последовательности и степени сопряженности процессов генерации углеводородных и потерь мантийных компонентов пока трактуются неоднозначно. В качестве одного из подходов к их решению сопоставлено распределение изотопов гелия (Икорский и др., 2000), а также метана и этана во флюидных включениях пород контактовой зоны северо-восточной части Ловозерского плутона.

Породы второй серии дифференцированного комплекса массива представлены здесь типичными для эндоконтактов неравномерно-крупнозернистыми и пегматоидными массивными нефелиновыми сиенитами, участками до микроклинитов. Вмещающими являются биотитовые гнейсы архея, фенитизированные в экзоконтакте. Ширина зоны явно выраженной фенитизации составляет 1 √ 2 м, а на расстоянии 13 м от контакта влияние интрузии уже практически не сказывается. Собственно контакт на изученном участке, по-видимому, тектонический, с незначительным смещением, субвертикальный.

Вскрытие флюидных включений и экстракция газов из пород осуществлялись валовым методом механического дробления образцов. УВГ извлекались с помощью шаровой вакуумной мельницы и ртутной откачивающей установки или на виброизмельчающей приставке к хроматографу ЦВЕТ-102 по принципу прямого ввода выделяющегося газа в хроматографическую колонку (Икорский и др., 1992). Гелий выделялся путем измельчения образцов в вакуумированных стеклянных ампулах и анализировался на масс-спектрометре МИ-1201 (Толстихин и др., 1999).

Локализация УВГ в контактовой зоне в целом подобна таковой относительно апатитовых и лопаритовых рудных залежей и многих пегматитовых тел  в Хибинском и Ловозерском  массивах, когда руды и пегматиты характеризуются сравнительно низкими газосодержаниями, а на некотором удалении от них во вмещающих породах образуются субсогласные зоны повышенной газонасыщенности.  Увеличение общего газосодержания установлено также вблизи контактов Хибинского массива с докембрийскими образованиями (Припачкин, 1974). В нашем случае приконтактовые участки пород с обеих сторон отличаются незначительными концентрациями метана (1-3 мкл/г) и этана, а повышение их отмечается на расстоянии 2.1 (до 6 мкл/г) и 0.75 м (до 13 мкл/г) от контакта, соответственно, в нефелиновых сиенитах и фенитизированных гнейсах. При удалении на 2.5 м от контакта в гнейсах насыщенность метаном снижается до 1.8, а на 13 м  - до 0.01 мкл/г, обычного газосодержания неизмененных вмещающих пород. В отличие от концентраций, отношение же СН₄/С₂Н₆  закономерно увеличивается в одном направлении √ от интрузии. Если в эндоконтакте величина данного отношения типична для нефелиновых сиенитов (15 √ 30), то в гнейсах достигает 250, что не характерно для наблюдаемого уровня содержаний метана.

Распределение концентраций изотопов гелия и их отношений не коррелируется с содержаниями УВГ. В породах эндоконтакта эти показатели слабо варьируют и близки к средним для массива. Отношения ³He/⁴He, составляющие здесь (3.7 √ 4.8) ^. 10^-8  лишь незначительно превышают радиогенные.  В экзоконтакте величина данного параметра намного выше, изменяется в пределах 1.7 ^. 10^-7 √ 1.1 ^. 10^-6, свидетельствуя, таким образом, о явном присутствии захваченной мантийной компоненты флюида. Максимальное значение этого отношения измерено на расстоянии 15 см, а наибольшие концентрации гелия √ 55 см от контакта.

Выявленные особенности распределения газов в контактовой зоне Ловозерского агпаитового массива, с учетом известных РТ условий процесса фенитизации, позволяют предполагать, что (1) в отличие от собственно интрузива, в фенитизированных гнейсах УВГ и захваченный гелий концентрируются преимущественно в разных генерациях флюидных включений; (2) влияние летучих компонентов, связанных со щелочной интрузией, наблюдается в сравнительно узкой зоне вмещающих пород, лишь немного превышающей фиксируемую по минералогическим признакам; (3) основные потери первичного гелия происходили на магматическом этапе становления массива; (4) углеводородные включения очевидно образовались на более поздних стадиях, причем температура генерации УВГ в гнейсах была выше, чем в породах интрузива.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 00-05-64174) и ИНТАС (грант 01-0244).