|
С. А. Силантьев, С. Ф. Карпенко
(Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского
РАН)
Б. В. Беляцкий
( Институт геологии и геохронологии докембрия РАН
)
Опубликовано: Российский журнал наук о Земле Том
2, No. 3/4, Февраль 2000 г.
|
Содержание
|
В мантийных условиях поведение Sm и Nd в мантийных перидотитах очевидно определяется
двумя главными эндогенными процессами: 1) частичным
плавлением мантийного вещества и 2) взаимодействием мантийного субстрата
с магматическими расплавами и его метасоматическим преобразованием в высокотемпературных
флюидно-магматических системах. Степень частичного плавления
определяет величину отношения Sm/Nd в мантийном рестите в соответствии с предпочтительным
по сравнению с Sm концентрированием Nd в остаточных расплавах [Faure,
1986]. С другой стороны, повторное (наведенное)
обогащение мантийного вещества в открытых магматических системах очевидно может
приводить к существенным сдвигам величины отношения Sm/Nd в сторону его уменьшения.
Наведенное (относительно первичного значения Sm/Nd) обогащение мантиийных реститов
должно способствовать несоответствию в оценках степени деплетирования этих пород,
полученных петрологическими (Cr# в реститовой шпинели) и геохимическими (Sm/Nd
в породе) методами (рис. 1). Это несоответствие можно рассматривать как
независимое свидетельство участия в частичном плавлении мантийного субстрата
под САХ обогащенного магматического или флюидного компонента. Рис. 1 демонстрирует,
что в некоторых экстремально деплетированных перидотитах САХ фиксируются очень
низкие Sm/Nd отношения, которые отражают разнонаправленность трендов деплетирования
мантийного субстрата при его частичном плавлении и наведенном (вторичном) обогащении
за счет взаимодействия мантийного субстрата с магматическими расплавами.
Поскольку все кристаллические породы океанической коры в той или иной степени
изменены в результате процессов метаморфизма или подводного
выветривания, отдельно следует рассмотреть проблему влияния экзогеных факторов
на концентрации и изотопный состав Nd и Sm в океанических мантийных перидотитах.
Так как концентрации самария и неодима в морской воде ничтожно малы: соответственно
- 0,545 10-6 г /т и 2,5810-6 г/т [Faure, 1986],
можно полагать, что серпентинизация не приводит к привносу этих элементов в
океанические перидотиты. С другой стороны, если допускать
участие в карбонатизации этих пород материала карбонатных осадков, в силу относительно
высоких концентраций в известняках Sm и Nd: 2,03 и 8,75 г/т [Faure,
1986], нельзя исключить обогащения перидотитов
этими лантаноидами при взаимодействии с
низкотемпературными растворами, в которых растворено осадочное вещество. Существует
возможность проверки влияния карбонатизации океанических перидотитов нa концентрацию
и изотопный состав Nd и Sm в этих породах, которая заключается в изучении возможных
корреляций между распределением в проанализированных образцах Nd, Sm и Sr, так
как для Sr
установлен существенный привнос в океанские перидотиты как
при карбонатизации, так и при серпентинизации [Силантьев, Беляцкий, 1998]
(рис. 2). В почти нацело серпентинизированных океанических
перидотитах величина отношения 87Sr/86Sr в валовых пробах
может соответствовать уровню этого отношения в морской воде или даже превышать
его и, как показано в [Snow and Reisberg, 1995], является эффективным показателем степени
серпентинизации океанских мантийных реститов. Согласно расчетам, проведенным
в [Snow and Reisberg, 1995], величина
W/R (отношение масс вода/порода), при которой происходила серпентинизация океанских
перидотитов, во многих случаях превышала 10000. Отношение 87Sr/86Sr
в изученных мантийных реститах из зоны пересечения САХ и разлома 15o 20 варьирует в пределах 0,7087-0,7097
(рис. 3). Исключением является образец F03-04b для которого
87Sr/86Sr составляет 0,7047. Имеющиеся данные позволяют
считать, что большая часть исследованных мантийных перидотитов была серпентинизирована
при очень высоком W/R (не менее 100). С другой стороны, для образца F03-04b
величина этого параметра не превышала 0,1. Наиболее поздним, следующим за серпентинизацией,
низкотемпературным процессом перекристаллизации мантийных перидотитов является
карбонатизация этих пород. Судя по вариациям величины
87Sr/86Sr, установленным для в различной степени карбонатизированных
серпентинитов (образцы со станции 16ABP71), карбонатизация перидотитов происходила
при том же W/R, что и их серпентинизация (рис. 3).С
другой стороны, как видно из рис. 4, в различной
степени карбонатизированные перидотиты станции 16АВР71 не обнаруживают значимых,
сопряженных с высокими концентрациями стронция в этих породах, вариаций содержаний
Sm и Nd. С другой стороны, ковариации между содержаниями Sm, Nd и Sr, соответствующие
интервалу содержаний последнего до 10 г/т, возможно определяются первичными
геохимическими характеристиками мантийных реститов. Изотопный
состав Nd в изученных образцах, как следует из рис. 3,
позволяет определенно подразделить их на две главные геохимические группы, изотопные
характеристики которых не связаны с низкотемпературными вторичными процессами.
Ранее, в [Faure, 1986] было предположено, что изотопный состав Nd в
океанических базальтах испытывает изменения при их взаимодействии с морской
водой только при W/R > 105. В то же время величина 143Nd/144Nd
в абиссальных перидотитах, гидратированных при очень высоких
отношениях W/R, судя по данным, приведенным в [Snow and Reisberg, 1995],
близка к величине этого изотопного отношения в морской воде: 0,5120-0,5122.
Вместе с тем, имеющиеся данные демонстрируют, что вариации отношения 143Nd/144Nd
в перидотитах, представленных образцами 16ABP-56 и 16ABP56-99, не связаны со
степенью их серпентинизации, поскольку эти породы изменены в одинаковой степени.
Наряду с этим, экстремально низкая величина отношения 143Nd/144Nd,
установленная в образце F12-04, навряд ли отражает воздействие на мантийный
субстрат низкотемпературных экзогенных процессов, так
как эта порода серпентинизирована не в большей степени, чем другие образцы,
представленные в табл. 1, а ясно проявленные признаки
карбонатизации в ней отсутствуют вовсе. Результаты экспериментов по кислотному
выщелачиванию проб многочисленных образцов MORB показали, что Sm/Nd отношение
меняется (уменьшается) в этих породах не более, чем на 4% [Verma, 1992].
Серпентинизация океанических перидотитов происходит на тех же уровнях глубинности
океанской коры и при тех же физико-химических условиях, что и изменения базальтового
субстрата, поэтому представляется логичным предположить, что отмеченная выше
высокая концентрация неодима в образце F12-04 отражает первичную геохимическую
специфику протолита. Подобное предположение кажется тем более уместным в случае
образца FR03-04b, серпентинизация которого происходила при низком W/R.
Все вышеизложенное позволяет предполагать, что
приведенные в табл. 1 оценки
величин отношений 143Nd/144Nd и Sm/Nd можно с
достаточной степенью надежности использовать в
целях реконструкции геохимической природы
мантийных источников под осевой зоной САХ, а
также их возможной изотопной эволюции во времени
и генетических связей с ассоциирующими
продуктами магматизма.
|
