книги из ГПНТБ / Нестеренко Г.В. Геохимия дифференцированных траппов (Сибирская платформа)

При содержании тантала, равном кларку, концентрация' ни­ обия в траппах заметно ниже, как в сравнении со средним зна­ чением для основных пород (Виноградов, 1962), так и по отно­

7) X 101 4 ]. Таким образом, пониженные содержания ниобия в до­ леритах Сибирской платформы не являются исключением; в этом отношении они имеют аналогов и в других регионах.

Впроцессе камерной дифференциации траппов распределение

иповедение ниобия и тантала находится в прямой связи с со­ ставом магматического расплава и зависит от характера станов­ ления интрузий.

Средние содержания ниобия и тантала в Падунской и Аламджахской интрузиях (см. табл. 10) близки между собой [(2,6— 3,2)Х10-4 % Nb и (0,4—0,6) ХЮ-^/о Та] и отвечают их концен­ трации в недифференцированных траппах. Для Черногорской интрузии отмечается несколько пониженное содержание ниобия (1,8Х Ю- 4 0 /)) при значениях тантала, типичных для траппов в целом (0,4ХЮ - 4 %) . Учитывая, однако, низкую концентрацию тантала в пикритовых долеритах этого массива (см. табл. 10), можно думать, что с увеличением магнезиальное™ интрузий содержание не только ниобия, но и тантала должно несколько снижаться. Это снижение, по-видимому, незначительное, нахо­ дится в пределах ошибки метода и потому анализом не улав­ ливается.

В процессе камерной дифференциации близкий по механизму характер эволюции расплава предопределяет сходство в поведе­ нии ниобия и тантала при становлении интрузий. В любом случае минимальные содержания элементов отмечаются в наиболее ран­ них и наиболее магнезиальных дифференциатах интрузий (пикритовые и троктолитовые долериты). В конечных, наиболее кис­ лых продуктах дифференциации концентрация ниобия и тантала возрастает..Это изменение находится в прямой связи со степенью дифференциации магмы; оно максимально в Черногорской и Аламджахской интрузиях и минимально — в Падунской.

Характерно, что в этом процессе тантал в отличие от ниобия ведет себя сравнительно инертно.. Во всех типах'интрузий для него отмечается только двух-трехкратное изменение" содержания при 6—15-кратном накоплении ниобия в остаточных магмах (Аламджахская и Черногорская интрузии). В.связи с-этим отно­ шение указанных элементов закономерно возрастает от троктолитовых и пикритовых долеритов в направлении габбро-пегматитов и гранофиров (Nb/Ta от 1,8 до 14,4; см. рис. 31). Максимальных значений абсолютное содержание ниобия и Nb/Ta отношение до-

Та,/7*ЛГЧ

8,7

Рис. 31. Соотношение концентрации ниобия и тантала в породах дифферен­ цированных траппов

/ — Черногорская интрузия; 2 — Аламджахская интрузия; 3 — кислые дифференцнаты Аламджахской интрузии; 4 — Падунская интрузия; 5 —точка, соответствующая средним концентрациям ниобия и тантала в траппах

стигает в гранофирах (Nb — 9,1 X10—4%, Nb/Ta — 16,7; см. табл. 10, рис. 31).

Специфика распределения ниобия и тантала в изверженных горных породах объясняется преимущественно геохимической близостью этих элементов с титаном (Gottfried et al., 1968). Это, по-видимому, справедливо при рассмотрении явлений кристалли­ зации расплава, где ниобий и тантал во всех известных случаях полностью связывается в титановых минералах или силикатных минералах, содержащих титан. В нашем случае это будут тита-

.номагнетит, ильменит, пироксен, биотит и в гранофирах — сфен. Однако в процессе дифференциации расплава подобная связь не столь тесная. Если Падунская интрузия является примером на­ копления всех трех элементов в направлении к остаточной магме (габбро-пегматиты), то в Аламджахской и Черногорской интру­ зиях эта закономерность не прослеживается.

Для Аламджахской интрузии типично последовательное на­ копление трех элементов до стадии образования феррогаббро. Последующее развитие процесса (образование гранофиров) со­ провождается дальнейшим увеличением концентрации ниобия и

В. М. Гольдшмидтом и А. Е. Ферсманом пришел к выводу о при­ сутствии высоковалентных элементов в расплаве в форме кис­ лородныхкомплексов. Этот вывод согласуется с эксперименталь­ ными данными, в частности по силикатным шлакам, которые сви­ детельствуют о том, что не только кремнезем, но также ванадий,

Ti,%

Рис. 32. Зависимость между концентрациями титана и ниобия в дифферен­ цированных траппах

Условные обозначения см. на рнс. 31

Рис. 33. Зависимость между концентрациями титана и тантала в дифференци­ рованных траппах

Условные обозначения см. на рис. 31

различия заключается в более высоких ионных потенциалах для

номагнетитов и ильменитов. Однако в силу более высокой степе­ ни ассоциации, возможно до комплексов NbOe7 - и ТаОб7 - (Goldschmidt, 1954), тантал и ниобий в значительной степени остаются в расплаве и накапливаются в остаточной магме, где практиче­ ски нацело связываются в сфенах.

ЦИРКОНИЙ, ГАФНИЙ

В траппах Сибирской платформы оба элемента имеют повсеме­ стную распространенность, причем их содержание колеблется в

идентична среднему содержанию элемента в основных породах

кония и гафния, соответствующие исходной концентрации эле­ ментов в расплаве, различно. Для Аламджахской и Падунской

ниобию и танталу. Для обоих элементов характерны минималь­ ные концентрации в наиболее основных для каждой интрузии по­

Однако степень концентрации элементов в остаточных маг­ мах различна. Если содержание циркония в конечных дифференциатах возрастает в 16—20 раз, то для гафния отмечается лишь трех-пятикратное увеличение в габбро-диоритах и гранофирах.

Эта черта поведения элементов приводит не только к абсо­ лютному, но и к относительному накоплению циркония в оста-' точных магмах, что в свою очередь приводит к последовательно­ му увеличению Zr/Hf отношения к .концу процесса дифференциа­

в процессе камерной дифференциации расплава имеются проти­ воречивые мнения. Так, если Брукс (Brooks, 1969) на примере Скергардской интрузии показал тенденцию :в поведении элемен­ тов аналогичную дифференцированным траппам, то Готтфрид и др. (Gottfreid et al., 1968) при изучении долеритов Тасмании и силла Дилсбург пришли к противоположному выводу.

различием размеров -радиусов центральных катионов в кисло­ родных комплексах (титан-цирконий 36%), что затрудняет изо­ морфное вхождение последнего в ильмениты (Ringwood, 1955). В связи с этим при дифференциации магмы цирконий (и гафний) в ощутимых количествах остаются в расплавах и последователь­ но накапливаются в остаточных магмах. Здесь оба элемента ак­ тивно связываются в цирконе, концентрация которого при рас­ кислении траппов в соответствии с данными Е. Д. Надеждиной (1961) возрастает в тысячи раз (от единичных знаков в неэлек­

УРАН

Основные-черты геохимии урана в траппах приводятся главным

интрузивном процессе на представительном материале.

Среднее содержание урана в трапповой формации сибирской платформы с.учетом распространенности интрузивных и эффу­ зивных образований, а также возрастных групп пород равно 0,62X10-*%. Это значение выше содержаний, полученных Хейером и др. (Heier, Rogers, 1963; Heier et al., 1964) для толеитовых

пород Южной Африки, Японии, Гавайских островов, и несколько ниже содержания элемента в Гавайских щелочных оливиновых базальтах. Оно близко среднему содержанию урана в основных породах, по А. П. Виноградову (1962), и практически идентично значению элемента для «Ко,ры океанического типа», по Тейлору (Taylor, 1964).

Эффузивные траппы имеют широкий спектр концентраций урана: максимальные содержания элемента превышают мини­ мальные в шесть раз (табл. 32). Преобладающий тип эффузив­

в породах возрастает. Качественно это хорошо отмечается для среднепалеозойских эффузивов, где 'в ряду базальт — трахит со­ держание урана возрастает от 0,46 X Ю - 4 до З х 10- 4 %. Для верх­ непалеозойских базальтов эта закономерность проявляется в виде прямой зависимости распределения урана и калия (Масайтис

идр., 1966).

Винтрузивных недифференцированных траппах, представ­ ленных в основной массе долеритами и габбро-долеритами, со-

держание урана стабильно и отвечает значениям в базальтах (0,45—0,76) X Ю - 4 % . В этот же интервал 'попадают тешиниты и габбро-теш'иниты. Кварцсодержащие габбро-долериты имеют

урана хорошо увязывается с изменением химизма пород. Во всех случаях содержание урана закономерно возрастает от более ос­ новных к более кислым разностям пород одного и того же маг­

Камерная дифференциация трапповой магмы приводит к по­ следовательному накоплению урана к концу процесса с макси­ мальной концентрацией элемента в наиболее кислых породах, имеющих повышенное содержание щелочей. В этом отношении процессы дифференциации расплава in situ результативно близ­ ки процессам докамерной дифференциации. Однако абсолютные значения и распределение элемента в стратифицированных се­ риях пород дифференцированных интрузий находится в прямой связи с исходным составом и степенью дифференциации распла­ ва. Так, если в траппах ангарского типа отмечается лишь дву­ кратное увеличение содержания элемента в конечных продуктах дифференциации, то для интрузий аламджахского типа, претер­

на значительную их дифференциацию отмечаются низкие абсо­ лютные содержания и незначительное накопление урана к концу дифференциации (пикритовые долериты — 0,32х10 _ 4 %, габбродолериты— 0,76XIО- 4 ), что, по-видимому, объясняется магнези­ альным исходным составом расплава, обедненным этим эле­ ментом.

Распределение урана коррелируется с калием и, в отличие от эффузивных пород, с натрием. Зависимость содержания урана от содержания калия четко прослеживается не только їв траппах Сибирской платформы, но, по-видимому, является общей зако­ номерностью, типичной для дифференциации толеитовой магмы. Например, для дифференцированных долеритов Тасмании Хейер и др. (Heier et al., 1965) установили прямую зависимость распре­ деления урана и калия с отношением U X 1 0 _ 4 / К = 1,2-5.

По-видимому, зависимость элементов, близкая к единице, не будет универсальной для процесса дифференциации магмы, не­ смотря на то что она прослеживается на ряде интрузий (Рэд Хилл, Дулут, Южно-Калифорнийский батолит; Heier et al., 1963, 1965). Е. 'С. Ларсен и др. (1958) отмечают, что «диапазоны со­ держаний урана в крайних группах дифференциации — габбро

и гранитах почти не перекрываются между собой ни в одной из магматических серий».

Различное соотношение урана и калия типично и для траппов Сибирской платформы. Например, для аламджахского типа ин­ трузий в сравнении с магнезиальным норильским характерно не только более высокое содержание урана, что определяется соста­ вом расплава, но и более интенсивное его накопление в конечных продуктах дифференциации. Кроме того, с возрастанием калия накопление урана может замедляться и зависимость элементов будет отклоняться от прямолинейной. Эта тенденция прослежи­ вается также в долеритах Грейт Лейк, Тасмания (Heier et al., 1965).

В отличие от других элементов распределение и характер свя­ зи урана .в минералах магматических пород очень специфичны. Например, во взаимосвязанной серии пород дифференцирован­ ного Южно-Калифорнийского батолита элемент преимуществен­

В указанной серии пород на долю акцессорных минералов, включая магнетит, приходится не более 10% урана, несмотря на высокие его концентрации в цирконе и сфене и монаците: (2500— 2600) X Ю-4 % в гранитах и (290—360) X 10-*% в тоналите. Это объясняется низким (тысячные доли процента) содержанием акцессориев в породах Южно-Калифорнийского батолита.