Геохимия изотопов радиоактивных элементов ( U, Th, Ra)

5.3. Сопоставление параметра KPb c обычно используемыми изотопными отношениями Sr, Nd, Pb.

Сравнительно небольшая продолжительность жизни ²³⁰Th ограничивает область применения ториевой изотопной систематики верхнечетвертичным временем. Кроме того, количество опубликованных анализов изотопного состава тория в вулканических породах не велико по сравнению с огромным объемом публикаций по изотопному составу Sr, Nd, Pb в вулканических породах. Это вынудило нас найти иные возможности применения параметра K_Рb, который легко расчитать по данным изотопного состава свинца.

Так как K_Рb является индикатором принадлежности источника вулканических пород к деплетированному, либо обогащенному резервуару, то мы использовали этот параметр для исследования эволюции источника вулканизма Канарского архипелага во времени (Тitaeva, Saltykovsky, Genshaft, 2000). По мнению большинства исследователей архипелага, вулканические породы отдельных его островов происходят из единого источника, отождествляемого с плюмом (Hoerln, Tilton et al. 1991). Распределние K_Pb в вулканитах во времени позволило выявить некоторую закономерную цикличность вариаций параметра, связанную с эволюцией очагов. Формирование наиболее древних восточных островов архипелага началось в палеогене и сопровождалось излиянием магм, выплавляемых под влиянием источника типа "плюм" (K_Pb=3,95). Термическое воздействие плюма привело в олигоцене к появлению промежуточных очагов в литосферной мантии (состав лав и ксенолитов соответствует обогащенному резервуару, а K_Рb=4,0-4,1). К началу миоцена плюм уже располагался под центральными островами, что привело там к началу интенсивной вулканической деятельности. Следующий этап вулканизма соответствует плиоцену. В этот период плюм вновь переместился к западу и находился под западными островами. Очаги центральных островов, аналогично восточным, в этот период также переместились в область земной коры и вулканиты оказались в значительной степени обогащены сиалическим материалом. В качестве возможного источника вещества с "сиалическим" изотопным составом Pb могли выступать континентальные осадки, сносимые с Африканского континента и имеющие в районе восточных и центральных островов мощность более 10 км и K_Рb=4,04-4,15. В случае активного массообмена расплава с флюидами, поступающими из вмещающих магматический очаг толщ, могла происходить экстракция свинца, в результате чего расплав обогащался радиогенным Pb. В плиоцене проявилась вулканическая деятельность под западными островами, наиболее удаленными от Африканского континента. Здесь уже в составе вулканитов преобладает вещество деплетированной океанической мантии (для ксенолитов и лав K_Рb=3,86-3,90), которое, возможно, доминирует над веществом плюма. Таким образом, затухание активности недр, обусловленное в значительной степени "уходом" островов от плюма, привело к поступлению магм из горизонтов мантии, вещество которых соответствует источнику типа N-MORB.

Применение параметров K_Рb и K_Тh в качестве изотопных трассеров вызвало необходимость их сопоставления с широко используемыми изотопными отношениями Sr, Nd и Pb. В таб. 5.1 приведена корреляционная матрица для четвертичных вулканических пород различных регионов Земли.

Из таблицы хорошо видно, что между параметрами K_Тh и K_Рb существует достаточно жесткая прямая корреляционная связь, которая подтверждает независимость параметра K_Th от причин, приводящих к нарушению радиоактивного равновесия в вулканических породах (Гл. 4). Несколько менее жесткая связь установлена между K_Рb и ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, а также изотопным отношением Sr и (- ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd). Радиогенные изотопы свинца связаны наиболее тесной зависимостью между собой. Значимая кореляция между изотопным отношением Sr и изотопными отношениями Pb отсутствует. Причины этих особенностей будут подробно рассмотрены в следующей главе.

1. Составлены систематики в форме гистограмм для параметров K_Pb и K_Th, которые четко различаются по своей принадлежности к деплетированным и обогащенным магматическим источникам.

2. Предложена генетическая диаграмма K_Th- K_Pb, позволяющая одновременно оценить принадлежность источника кайнотипных вулканических пород к деплетированному, либо - обогащенному резервуарам, а также - характер последующих наложенных процессов, приведших либо к избирательному обогащению U (в условиях Океана), либо к избирательному обогащению Th (за счет метасоматизирующих флюидов континентального происхождения).