Геохимические модели эволюции магматических систем и земной коры: потенциальный источник петрофизической и рудогенетической информации
© С.Е. Шнюков
Рассмотрены два типа геохимических моделей, в которых широко используются
"сквозные" акцессорные минералы (САМ: циркон, апатит, монацит и др.). К первому
из них относятся модели формирования магматических систем и их дальнейшего
развития, включающего магматогенно-гидротермальную рудогенерирующую стадию.
Второй тип представлен моделями эволюции системы континентальная кора - мантия.
Предложенные модели первого типа основаны на системе известных уравнений,
описывающих поведение редких элементов в процессах кристаллизации/частичного
плавления (Рэлей-Рябчиков-Шоу) и растворимость САМ в силикатных расплавах
(Ватсон - Харрисон - Монтел). Они используются преимущественно для формирования
модельной оценки температурного (Tmodel) и флюидного
режимов магматической эволюции
на основе данных о распределении редких элементов в сериях горных пород. Кроме того,
такие модели содержат ряд новых базовых компонентов: 1) специально откалиброванную
зависимость
от 1/T(K) ( ;
 ,  ,  - концентрация Y в сосуществующих апатите и цирконе
соответственно) и уравнение для решения обратной задачи, которое позволяет
независимо контролировать полученные ранее значения Tmodel (главный
входной параметр для большинства расчетов); 2) уравнения для расчета
коэффициентов распределения флюид/расплав
(KF/L=CF/CL, CF, CL - концентрации
элемента во флюиде и расплаве соответственно) и модельного элементного состава
метасоматитов (продуктов магматогенно - гидротермальной стадии развития системы);
3) расчетные методики для идентификации комагматичных серий пород, определения
источника (уровня генерации) первичного расплава и оценки соответствующей
степени частичного плавления. Комплекс перечисленных компонентов позволяет
формировать генерализованные модели сложных магматических систем.
Модели второго типа (McCulloch & Bennett, 1994) основаны на оценках скорости роста
континентальной коры за счет ее экстракции из деплетированной мантии. Они используются
как главный входной параметр для расчета изменяющихся во времени концентраций
редких элементов в геосферах, причем в качестве ведущего механизма их переноса из
мантии в формирующуюся кору принимается процесс частичного плавления с
последующей магматической эволюцией. Существующие оценки скорости роста к
оры основаны на Sm-Nd и U-Pb возрастных определениях и площадной распространенности
соответствующих им геологических образований. Стандартная информация о площадной
распространенности (результаты картирования) всегда в той или иной степени субъективна,
что снижает достоверность имеющихся оценок. Для экспрессного получения более реалистичных
данных предложена процедура, основанная на геохимическом исследовании единичных зерен
САМ из их больших (представительных) терригенных популяций, которые объективно отражают
состав, возраст и, что важно, объемные соотношения пород в пределах дренируемой территории
(блока коры). Ее эффективность подтверждается приведенными примерами применения для
исследования этапов эволюции коры и регистрации важных металлогенических событий
(формирование алмазоносных кимберлитов, редкометалльных карбонатитовых и щелочных
комплексов).
Оба типа моделей тесно связаны. Так, в первом из них процедура оценки уровня
генерации первичного расплава и соответствующей степени частичного плавления требует
введения данных о концентрациях редких элементов в геосферах, которые изменялись в ходе
эволюции системы кора - мантия. Применение зависимостей концентрация - время,
предоставляемых моделями второго типа, позволит проводить эту процедуры для различных
моментов времени с выбором максимально реальных случаев и получением оценок наиболее
вероятного возраста процесса генерации первичного расплава. Сопоставление
таких оценок с результатами изотопного датирования наиболее ранних САМ магматической
системы можно рассматривать в качестве основы для эффективного взаимного контроля
надежности, согласования и объединения геохимических моделей обоих типов. В их
рамках для реститовых и кумулятивных (кристаллизат) пород возможны оценки вещественного
состава и физических свойств с формированием "петрофизического портрета" соответствующих
им областей генерации первичного расплава и магматических камер. Такие возможности
создают предпосылки интеграции получаемых данных в различные геофизические модели. <<назад |
|
