Деплетированная мантия

[Иван Иванов]

В Санкт-Петербурге вчера закончилась школа-семинар "Щелочной магматизм Земли". Выяснилось, что перед геологами и геохимиками во весь рост встала проблема источника рудного вещества. Суть в том, что определенные для крупнейших редкометальных месторождений (таких как Хибины, Ловозеро и др.) Sm-Nd-изотопные данные показывают для этих массивов в качестве источника вещества деплетированную (истощенную) мантию. Возникает вопрос, откуда же в истощенной мантии взялось столько некогерентных элементов, что на поверхности они образовали суперкрупные концентрации? Академик Когарко по этому поводу сказала, что зарубежные геохимики придумали специальный термин для объяснения этого феномена - "таинственный резервуар" . Действительно, откуда рудное вещество? Загадка сия велика есть

[Иван Иванов]

И тем не менее... Если оставить в покое дьявольский метеорит и Марианскую впадину, то ответа, похоже, пока нет. Мне рассказал знакомый преподаватель Университета: в тестах, которые он дает студентам, на вопрос - "состав верхней мантии" один из вариантов ответа - "мы ничего не знаем об этом". А ведь еще есть нижняя мантия, не говоря уже об ядре

[Павел]

Деталей, разумеется, не знаем.
Есть, в конце концов, информация, получаемая при изучении ксенолитов.
А что касается истощённости...
Мы же не знаем, какой объём подвергся дифференциации.

[Павел]

Два последних сообщения были удалены.
По неоднократно ранее упомянутой причине.

[Иван Иванов]

Вернемся к науке. Видимо, имеет место какая-либо ошибка, связанная с Sm/Nd изотопной системой. Так, Ю.Костицын (ИМГРЭ) пишет, что для некоторых пород источник по Sm/Nd - обедненный, а в U-Pb системе для этих же самых пород - отчетливо обогащенный. В этой истории с самого начала было ощущение, что это - систематическая ошибка, а не природный феномен

[Павел]

Попытаюсь объяснить. По различным изотопным маркерам мы получаем противоположную информацию о деплетированности (истощённости) мантии.
Это может быть связано либо с систематической ошибкой анализа, либо... с различным поведением элементов на такой глубине.

[mihan40]

Иван Иванов: "Вернемся к науке. Видимо, имеет место какая-либо ошибка, связанная с Sm/Nd изотопной системой. Так, Ю.Костицын (ИМГРЭ) пишет, что для некоторых пород источник по Sm/Nd - обедненный, а в U-Pb системе для этих же самых пород - отчетливо обогащенный. В этой истории с самого начала было ощущение, что это - систематическая ошибка, а не природный феномен"

Здесь вряд ли проявляется систематическая ошибка. Речь идет все таки о пробах в докэмбрийских породах. Не будем забывать, что они прошли большую эволюцию.В структурно-текстурном плане распределения минералов проявляется болшой степени неоднородность (тонкие и крупные полоски, всплески разнообразно сложной складчатости, всевозможные прожилки, избирательное вышелачивание и т. д.). Попытка находить в них нерасконсервированных реликтов, не затронутых вторичными процессами изменения за миллиарды прошлых лет (так называемых "сухарей"), все еще не увенчалась успехом. Пробы для изотопных анализов не могут не сталкиваться этой присущей кристаллическим породам фундамента неоднородностью.

Павлу. Обьемы дифференцировавшей части земного вещества в условиях существования Земли уже как планеты можно легко подсчитать.

[Павел]

Речь идет все таки о пробах в докэмбрийских породах.

Докембрийских, если писать правильно. А если ещё правильнее - ни Хибины, ни Ловозеро к докембрию никакого отношения не имеют. Равно как и не являются частью типичного кристаллического фундамента.

Как Вы будете подсчитывать исходный объём магматического очага, в котором происходила подкоровая дифференциация - сильно озадачен.

Ещё раз для господина Исаева - не захламляйте форум.
Будете продолжать - не обижайтесь. Достаточно уже наспамили...

[mihan40]

Докембрийских, если писать правильно. А если ещё правильнее - ни Хибины, ни Ловозеро к докембрию никакого отношения не имеют. Равно как и не являются частью типичного кристаллического фундамента.

Виноват, что неправильно написал именно то слово, которому имел долгие годы прямое отношение, работая на пегматитовых месторождениях сев. Карелии. Что с кем не бывает... Вмещающие Хибинский массив породы можно разделить на две большие группы. Первую группу составляют гранито-гнейсы архейского возраста, а вторую - протерозойские метабазиты. Кристаллический фундамент сам по себе повсеместно имеет сложное строение и шедро нашпигован не только интрузиями различного возраста, но кварцево-пегматитовыми жилами. Внедрившиеся в кристаллический фундамент около 600 млн. лет назад щелочные массивы Кольского п-ва в этом ряду занимают, конешно же, особое место.

[mihan40]

Как Вы будете подсчитывать исходный объём магматического очага, в котором происходила подкоровая дифференциация - сильно озадачен.

К вопросу об истощенной магме можно подходить и из другой точки зрения. В нашем случае скорее всего имеем дело с внедрением астеносферной магмы - истощенная магма высоких широт. Последнее положение никак не связан с локальным подкоровым магматическим очагом. Здесь имею в виду специфику на уровне планетарной дифференциации. Последующее развитие щелочных массивов Кольского полуострова шло в сторону усложнения и обогащения метасоматическими процессами благодаря подастеносферным флюидам.

[Павел]

"Внедрившиеся в кристаллический фундамент около 600 млн. лет назад щелочные массивы Кольского п-ва"
Не подскажете, каким методом и кем определён приведённый Вами возраст массивов? Желательно - с указанием источника.

[Павел]

"я уже третий год пытаюсь объяснить что все магматические породы и включая выше Хибин и доходя до пород вынутых из скважины Кольского полуострова это нечто слоеного пирога. Именно об этом я не так давно пытался внушить и Павлу. Чем ниже опускаем керн тем слои будут иметь свой собственный характер по хим.элементам. "
Да хоть двадцатый...
Геологические наблюдения эту идею опровергают. Например, повышенное содержание натрия в глубинных магматических породах (по отношению к менее глубинным).
А высказано это было, кстати, ещё в "Гиперболоиде инженера Гарина"... Я - про Вашу идею.

[mihan40]

Павел спросил: "Не подскажете, каким методом и кем определён приведённый Вами возраст массивов? Желательно - с указанием источника."

Помню доверительно, что в мое время так считалось. Сейчас идут споры. Многие считают, что один и тот же щелочной массив Лапландии сложно выстроен и в разрезе геологического времени. Вам, Павел, может показаться интересным исследования Дмитрия Зозули.

Зозуля Дмитрий Ростиславович
кандидат геолого-минералогических наук;
старший научный сотрудник
№ 21 Лаборатория магматизма
Телефон: (81555)79-737
E-mail: zozulya(*at)geoksc.apatity.ru


Образование: 1983-1985 - факультет прикладной математики и процессов управления Ленинградского государственного университета, 1985-1989 - геологический факультет Ленинградского государственного университета, специальность <геохимия>; 1992-1994 - аспирантура в Геологическом институте КНЦ РАН, специальность <петрография>.

Профессиональная карьера: с 1989 года -по настоящее время : стажер-исследователь, младший научный сотрудник, научный сотрудник, старший научный сотрудник Геологического института КНЦ РАН; 1995 - защита кандидатской диссертации по теме "Источники, эволюция и рудоносность щелочных гранитов Западных Кейв (Кольский п-ов)"; 1995-1996 - стажировка в Институте изотопной геологии и минеральных ресурсов Высшей технической школы (Цюрих, Швейцария); 1997- по настоящее время - доцент Санкт-Петербургского государственного инженерно-экономического университета; 2001- по настоящее время - доцент Мурманского государственного технического университета.

Профессиональная деятельность: участник международного инициативного проекта (Россия, США, Австралия) <Геология>;

Ответственный исполнитель темы НИР "Изучение ореолов механического рассеяния и определение возможности формирования россыпей алмазов, хромита, минералов платины, золота и алмазов Кольском регионе";

Исполнитель проекта РФФИ <Эволюция>.

Научные интересы: геология, петрология, геохимия щелочных пород и кимберлитов и связанных с ними месторождений полезных ископаемых.

Основные научные достижения:

определение точного возраста щелочных гранитов и щелочных пород Кейвской провинции и отнесение их к самому раннему в истории Земли импульсу щелочного магматизма - 2.7 Ga;

обоснование анорогенного тектонического режима формирования щелочного магматизма Кейв;

изотопно-геохимическое изучение пород Кейвской щелочной провинции, на основании чего была впервые показана возможность существования обогащенного источника в позднеархейской мантии;

систематизация и выявление поисковых признаков редкометальных месторождений и проявлений, связанных с щелочно-гранитным магматизмом;

выявление первично островодужной природы кислого вулканизма Кейвского террейна и зоны Колмозеро-Воронья;

создание единой геодинамической модели развития Кейвско-Колмозерского района в позднем архее на основании плейт- и плюм-тектоники;

изучение россыпной алмазоносности Кольского региона и обоснование новых кимберлитовых полей в восточной части Кольского п-ва.

[Павел]

Помню доверительно, что в мое время так считалось.

Это какие годы, прошу прощения?

[mihan40]

Для Павла. Привожу далеко не полный обзор примеров прошлых исследований с единственной целью иллюстрации большой сложности темы шелочного магматизма на Кольском полуострове.

На территории Фенно-Скандинавии существовало крайней мере три крупных эпохи щелочного магматизма: позднеархейская, протерозойская и палеозойская эпоха. Наблюдается эволюция магматизма по составу от щелочно-габброидного к щелочно-ультрамафитовому и нефелин-сиенитовому.
Самый древний карбонатитовый комплекс Силинярви, находящийся на территории Финляндии, образовался в архейскую эпоху и датирован 2605 млн. лет (Kwon et.al., 1989).
К самым ранним проявлениям щелочного магматизма на территории Кольского полуострова и в Северной Карелии относятся такие комплексы щелочных габброидов, содержащих карбонатиты как Тикшеозеро (восточнее от пос. Чупа) и Гремяха-Вырмес — они сформировались в протерозойскую эпоху (Belyatzky and Tikhomirova,1993, Tikhomirova et al., 1995,).
Позднепалеозойский период характеризуется наивысшей активностью щелочного магматизма. В это время сформировались такие крупнейшие щелочные массивы мира как Хибины, Ловозеро, а также Африканда, Озерная варака, массивы Турьего мыса, Сокли и Ийвара. По результатом Rb-Sr изотопного датирования (Kramm et.al., 1993) эта фаза магматизма отвечает позднему девону. Изопотный возраст интрузий Ковдор, Себльявр, Вуориярви, Курга находятся в том же интервале 360-380 млн. лет.
Все исследователи отмечают приуроченность щелочных массивов на Балтийском щите к рифтогенным структурам. Балтийский щит представляет собой крупную гетерогенную структуру с проявленным рифтогенезом: в раннем протерозое, рифее и среднем-позднем палеозое (Кухаренко и др., 1971, Щеглов, 1992). Палеозойские щелочно-ульраосновные комплексы по времени образования укладываются в интервал 360-400 млн. лет (Kramm et. al., 1993, Kramm, Kogarko, 1994). Распределение массивов в пределах Кольской щелочной провинции неравномерное, наибольшая их концентрация характерна для Карело-Кольского региона.
Тектонический механизм, контролирующий распределение палеозойских Фенноскандинавских комплексов, приходил в движение несколько раз. С момента первой публикации по этому вопросу, предпринимались попытки связать карбонатитовые и щелочные массивы с линейными зонами или поясами вдоль глубинных разломов. А.А.Кухаренко и М.П.Орлова (1960), А.А.Кухаренко, 1967, А.А.Кухаренко с соавторами (1971) и Н.А.Волотовская (1960) выделяли 2 субширотных пояса интрузий щелочных пород и карбонатитов. Первый пояс объединяет Ковдор, Мавргубу, Африканду, Озерную вараку, Лесную вараку, Салмагору, Ингозеро и массив Песочный. Второй пояс проходит через массивы Турьего мыса, Ковдозеро, Вуориярви и Салланлатва.
Кроме этих двух субширотных поясов А. А. Кухаренко (1967) предположил существование древней субмеридиональной тектонической зоны, реактивизированной в палеозое. Она маркируется массивами Гремяха-Вырмес, Себльявр, Мавргуба, Кандагуба, Ковдозеро, Елетьозеро и Тикшеозеро. А.А. Кухаренко (1967) отдает главную роль в его тектонической схеме широкой зоне северо-западного простирания, прослеживающейся через весь щит от Хибино-Контозерского грабена к грабену Осло. Большинство карбонатитовых интрузий Фенноскандии располагаются вдоль этих двух зон и на точке их пересечения. Как результат интенсивного интерконтинентального рифтинга Западно-Европейского кратона сформировалась обширная рифтовая система, включая Контозерский рифт на Кольском полуострове. Этот рифт играл также важную роль в тектоническом контроле карбонатитовых и щелочных интрузий в период 380 - 360 млн. лет. Эта древняя рифтовая долина трассируется фрагментами вулканических центров и верхнедевонскими-нижнекарбоновыми осадочными отложениями Ивановской Губы на северо-восточном берегу Кольского полуострова. Продолжение этого рифта изображается по-разному. Большинство авторов продолжает его на юго-запад к Кандалакше и потом к карбонатитовым интрузиям Вуориярви и Салланлатва.
По данным М.П. Орловой (1993) средне-позднепалеозойской рифтогенная система, расположенная в центральной части Кольского полуострова и контролирующая размещение щелочно-ультраосновных массивов, представляет собой сообщество субпараллельных рифтовых зон и глубинных разломов северо-восточного направления.
Основной рифтовой зоной является Ковдор-Хибино-Ивановская, которая прослеживается на юго-западе от Ковдорского массива через Хибинский массив и далее на северо-восток через Контозерскую вулкано-интрузивную структуру к щелочным массивам губы Ивановская. В южном направлении от Хибинского массива выделяется юго-западная зона, прослеживающаяся до массива Ийвара (Финляндия). Эта зона контролирует расположение массивов Хабозерской группы (Африканда, Лесная и Озерная вараки), Салмогорского и Кандогубского массивов.
Салланлатвинский массив щелочных пород и карбонатитов расположен между западной и южной ветвями Ковдор-Хибино-Ивановской рифтогенной зоны. Его расположение, вместе с массивом Вуориярви, контролируется разломом имеющим также северо-восточное направление и доходящим до северного окончания Кандалакшского грабена (Орлова М.П., 1993).
Палеозойские щелочные массивы Кольской щелочной провинции делятся на 2 основных петрографических типа и 7 подтипов (Путинцева и др., 1996). Первый тип - массивы с полнопрояв ленной эволюционной последовательностью типов горных пород. Сюда относятся ультрамафитовые — фойдолитовые массивы с карбонатитами и фоскоритами (Ковдор, Вуориярви, Себльявр, Турий мыс) или только с карбонатитами (Салмагора). Второй тип - массивы с неполнопроявленной последовательностью пород, куда относятся все остальные.
Массив Салланлатва вместе с массивом Озерная варака относятся ко второму типу. Они сложены преимущественно фойдолитами и карбонатитами.
Форма массивов в объёме, судя по геофизическим реконструкциям, (Арзамасцев и др., 1996), сложная, близкая к сфероидальной. Их внутреннее строение концентрически - зональное. Они прослеживаются на разную глубину от 3 до 13 км и боле. Предполагается, что оливиниты и пироксениты вначале слагали плито образные (трещинные) тела, затем в ходе последующих магматических инъекций шло формирование конически-кольцевого внутреннего строения массивов (Кухаренко и др., 1965).

Считается, что в серии массивов Лесная Барака - Африканда - Ковдор -Салланлатва глубинность их формирования последовательно нарастает или уменьшается уровень эрозионного среза. В этом же направлении увеличивается роль ийолитов -мельтейгитов и карбонатитов, уменьшается доля оливинитов и пироксенитов.
Идея зависимости площади развития карбонатитов в массиве от положения дна магматической камеры выраженав более поздних работах. Так, доля карбонатитов в эрозионном срезе интрузий возрастает с увеличением глубины дна магматической камеры. В интрузиях же с минимальной глубиной дна магматической камеры, наоборот, преобладают ультрамафиты, а карбонатиты могут вообще отсутствовать.
«Кольская щелочная провинция» является естественной и неотделимой частью Фенно-Скандинавского геологического региона. Здесь к настоящему времени установлено более 40 щелочных массивов, полей, роёв даек и диатрем (Bulakh et.al., 2004, в печати). Только 20 из 40 щелочных массивов Фенноскандии содержат в своём составе карбонатиты. 9 из этих 20 являются позднепалеозойскими (девонскими), остальные -архейскими, раннепротерозойскими и позднепротерозойскими-раннепалеозойскими. В 5 позднепалеозойских комплексах - Сокли, Ковдор, Вуориярви, Себльявр и массивы Турьего мыса карбонатиты сопровождаются фоскоритами (Bulakh et. al., 2004, в печати).