Пространственное фракционирование редкоземельных элементов в мантии кратонов: анализ наблюдений, модель и связь с кимберлитообразованием
© Я.М. Хазан, О.В. Арясова,
Институт геофизики НАН Украины, Киев, Украина
Поступила 8 февраля 2007 г.
Представлено членом редколлегии В.В. Гордиенко
Содержания С редкоземельных элементов (РЗЭ) в клинопироксене и гранате из ксенолитов, вынесенных кимберлитами кратона Каапвааль (Южная Африка) и о-ва Сомерсет (арктическая Канада), демонстрируют значительную и переменную вдоль группы лантаноидов зависимость от давления Р в диапазоне 2 ÷ 6 ГПа. Характер зависимости содержания РЗЭ в клинопироксене от давления изменяется вдоль группы РЗЭ почти монотонно от значительного (примерно в 50 раз) уменьшения содержания лантана с глубиной до слабого возрастания содержания лютеция. Как следствие, межэлементные отношения РЗЭ зависят от глубины -- эффект, который можно назвать пространственным фракционированием РЗЭ в масштабах мантии. Характер зависимости содержаний РЗЭ в гранате от давления также изменяется вдоль группы, хотя в целом вариации с глубиной содержаний РЗЭ в гранате меньше, чем содержаний РЗЭ в клинопироксене. Количественно зависимость содержания редкоземельного элемента от давления можно характеризовать наклоном линейной регрессии lnC на Р. Для рассмотренной выборки наклоны регрессионных прямых для содержаний РЗЭ как в клинопироксене, так и в гранате коррелируют с энергией активации диффузии РЗЭ в соответствующем минерале. Это означает, что пространственное фракционирование возникло вследствие неравновесной дифференциации РЗЭ между расплавом и реститом и сопровождало эпизоды крупномасштабного плавления мантии. Модель неравновесной дифференциации, предложенная в работе, свидетельствует о том, что пространственное фракционирование вызвано плавлением умеренно высокой степени (10-20%) деплетированного перидотита, содержащего несколько процентов клинопироксена. Иначе говоря, плавлению, вызвавшему наблюдаемое пространственное фракционирование, предшествовало плавление высокой степени, которое привело к "вымыванию" из мантии значительной части клинопироксена и граната. Существенное отличие зависимости содержаний РЗЭ в клинопироксене и гранате от глубины объясняется различием энергии активации диффузии РЗЭ в клинопироксене (400-500 кДж/моль) и гранате (<300 кДж/моль).
Модель предсказывает, что значительное пространственное фракциониро-вание должно наблюдаться также для некогерентных примесей, параметры диффузии которых в соответствующем минерале-концентраторе близки к параметрам диффузии РЗЭ в клинопироксене, т. е. модель допускает наблюдательную проверку. <<назад |
|
