Геохимия

Проведено изучение метаморфизованных пермско-триасовых – раннетриасовых пород анюйского габбро-долеритового комплекса, слагающих силлы в метатерригенных породах в пределах Кепервеемского и Малоанюйского поднятий Западной Чукотки, направленное на установление состава родоначального расплава для этих пород и оценку мобильности элементов при их метаморфизме. Для решения этих задач использовались методы петролого-геохимического моделирования кристаллизации расплавов с помощью программы COMAGMAT-3.72. Установлено, что изученные породы, представленные гипабиссальными габбро, габбро-диоритами и диоритами, являются производными одной и той же магмы, формировавшейся в крупном нижнекоровом магматическом очаге. Исходный расплав этих пород, отвечающий внутриплитному континентальному толеитовому базальту, имеет умеренно дифференцированный состав c Mg# 52.1, соответствующий котектике Cpx-Pl, и признаки коровой контаминации. В ходе регионального метаморфизма зеленосланцевой фации преобладающая часть изученных пород претерпела существенное изменение содержаний ряда главных, малых и редких элементов, оцененная мобильность которых для габбро возрастает в ряду Eu, V < Mn < Zn, U, Co < Cu, Pb < < Sr < Fe, Ba, K, Rb < Ni < Cs < Mg < Ca, Na < Li. Немобильными при метаморфизме элементами были Si, Al, Ti, P, REE (кроме Eu), Y, Sc, Nb, Ta, а также, вероятно, Zr, Hf и Th (хотя содержания последних в части пород могут отражать присутствие ксеногенных акцессорных минералов). Программа COMAGMAT воспроизвела последовательность кристаллизации фаз, установленную при петрографо-минералогическом исследовании пород, и параметры составов сосуществующих минералов на стадиях фракционирования исходного расплава до начала кристаллизации магнетита. Таким образом, применение метода петролого-геохимического моделирования в сочетании с данными по геохимии и минералогии габброидов позволяет оценивать не только составы магм и расплавов и их изменение в ходе фракционирования, но также характер и степень мобильности элементов при метаморфизме пород.

Описана уникальная ассоциация редкоземельных минералов группы эпидота и эволюция лантанидов и актинидов, титана и ванадия в их составе. Алланит-(Се), нередко с ядром ферриалланита-(Се), внешней зоной алланита-(Y) и оторочкой REE эпидота, слагает псевдоморфозы по чевкиниту-(Се) и перрьериту-(Се) и обособленные кристаллы. Они образуют срастания с биотитом и развиты рядом с ним в кварцевых габбронорит-долеритах и габбронорит-диоритах островодужного базитового гипабиссального первомайско-аюдагского комплекса среднеюрского – раннебайосского возраста Горного Крыма. Близкого состава зональный алланит-(Се) с каймами REE эпидота развит в кварцевых диоритах и плагиогранитах того же комплекса, часто присутствует в гранофировых кварц-олигоклазовых срастаниях. Коричневого цвета обогащенный Ti (± Th) ферриалланит-(Се) слагает ядра в кристаллах обогащенного Ti (± V) алланита-(Се) коричневого цвета (до 4.9 мас. % TiO₂). Обогащенный титаном (до 3.5 мас. % TiO₂) алланит-(Се), заместивший ильменит, экстремально богат ванадием (до 4.5 мас. % V₂O₃). На обогащенный титаном алланит-(Се) нарос светлоокрашенный малотитанистый алланит-(Се). Распределение лантанидов и иттрия в алланите-(Се) и ферриалланите-(Се): Ce > La > Nd > Y > > Pr > Sm ~ Dy ~ Gd > Er ~ Tb. Внешние зоны кристаллов алланита-(Се) и REE эпидот обычно относительно обогащены Nd, в них иногда Nd > La. Соотношение иттрия и лантанидов в алланите-(Y) специфичное: Y > Ce ~ Nd ~ Dy ~ Er > La ~ Gd ~ Yb. Алланит-(Се) габброидов Крыма заметно богаче La, Ti, V и беднее Y, Sm, Gd в сравнении с алланитом-(Се) плагиогранитоидов Крыма. Распределение лантанидов и иттрия в алланите-(Се) плагиогранитоидов Крыма близко к стандартным гранитам, единственное существенное отличие – повышенное содержание Gd. Рассмотрены причины окраски и источники вещества для образования магматогенного крымского алланита. При процессах регионального метаморфизма в условиях пренит-пумпеллиитовой фации часть этого алланита заместил монацит-(Се).

Данные по распределению растворенных молибдена, вольфрама и ванадия до глубины 320 м приведены для северо-восточной части Черного моря. В исследованной области глубина появления сероводорода (начало анаэробной зоны) составляла ~165 м (при условной плотности ~16.2 кг·м^–3). Пробы воды, представленные растворенной (< 0.45 мкм) и растворенной + лабильной взвешенной формами элементов, были отобраны в июле 2016 и июле 2017 г. Концентрация растворенного молибдена в кислородных водах росла с глубиной от 36 до 39 нмоль/кг и не отличалась от суммы растворенной и лабильной взвешенной форм. В анаэробной зоне концентрации молибдена снижались при появлении более ~8 мкМ сероводорода до 3.3 нмоль/кг на глубине 320 м. Концентрация вольфрама менялась от 160 пмоль/кг на поверхности воды до 113 пмоль/кг на границе кислородной и сероводородной зон (в субкислородном слое на глубине 150 м) в присутствии взвешенного марганца. При растворении оксигидроксидов марганца в сероводородной зоне концентрация вольфрама росла вместе с ростом растворенного марганца до 221 пмоль/кг на глубине 180 м. Распределение вольфрама в субкислородном слое контролируется сорбционными свойствами оксида марганца. У ванадия наблюдались растворенные формы на глубине 5 м, рост с глубиной в кислородной зоне (до 13 нмоль/кг) и в субкислородной зоне (до 7.1 нмоль/кг). В анаэробной зоне максимум ванадия (до 15.2 нмоль/кг) совпадает с максимумом растворенного марганца. Рассчитанный бюджет Mo и V в Черном море показал, что ежегодно захоранивается в осадках около 1200 т Mo и 1200 т V. Для вольфрама предполагается его значительное поступление в Черное море в виде взвешенного и коллоидного вещества рек, трансформируемого в процессе восстановительного диагенеза в осадках.