2014
Abstracts Travel
Program Organizing committee
Тезисы
Программа
Проезд
Оргкомитет

Распределение редких и редкоземельных элементов между Grt, Cpx и Cb при мантийных P-T (по экспериментальным данным)

Горбачев Н.С., Костюк А.В.

Институт экспериментальной минералогии РАН, г. Черноголовка

gor@iem.ac.ru

 

Карбонатитовые расплавы играют важную роль в метасоматозе  верхней мантии, обогащении ее летучими и несовместимыми элементами. Для выяснения поведения микроэлементов  в процессах плавления карбонатизированной мантии изучено распределение редких РЭ и редкоземельных элементов РЗЭ между клинопироксеном Cpx, гранатом Grt и карбонатом Cb при Р=4 ГПа, в интервале Т=1050-1350°С. 

Эксперименты проводились в Au и Pt ампулах на аппарате типа НЛ в ИЭМ РАН с использованием закалочной методики. В герметически заваренные ампулы помещали смесь тонких порошков силикатов Si и карбоната Cb. Исходные вещества: Cpx из пегматитов Ковдора, Grt из дайки Grt-содержащих ультравысокобарных карбонатитов района Тромсе Норвегия; кальцитовый Сс карбонатит Ковдора +10 мас.% Na2CO3 и K2CO3. Продукты экспериментов изучались и анализировались на электронном сканирующем микроскопе TESCAN VEGA II XMU, оснащенном детектором вторичных и отраженных электронов и энерго-дисперсионным спектрометром INCA Energy 450 и волно-дисперсионным спектрометром INCA WEVE в ИЭМ РАН. Cb и Si фракции закалочных образцов разделялись химическими методами. Концентрации в них микроэлементов определялись методом ICP MS в ИПТМ РАН г. Черноголовка.

Выявлены широкие (на 2,5-3 порядка) вариации коэффициентов распределения D Si/Cb микроэлементов между Si и Cb. Высоким сродством к карбонату (концентрируются в карбонатах, D силикат/ карбонат < 1) обладают P, LREE, Sr, Ba, U, Th, Ta, а к силикатам (D Si/ Cb > 1) – элементы группы Fe - Sc, Ti, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn (рис. 1).

 

Рис. 1. Коэффициенты распределения микроэлементов между Grt, Cpx и Cb.

Р=4 ГПа. 1-D Cpx/Cb, 1350ºС, 2-D Cpx/Cb, 1300ºС, 3- D Grt/Cb, 1250ºС.

 

В ассоциации с карбонатом в отношении большинства микроэлементов Grt являетяся более эффективным концентратором микроэлементов, чем Cpx. Тренд D REE Si/Cb положительный. С увеличением N D REE Grt/Cb увеличивается от  n×10-2 у La до 10 и более, у Lu. В меньшей степени изменяется D REE Cpx/Cb, от n×10-1 до 2 соответственно. Влияние Т на DREE Cpx/Cb положительное, на D REE Grt/Cb – отрицательное (рис. 2).

 

Рис. 2. Коэффициенты распределения D REE между Grt, Cpx и Cb. 1 – Cpx/Cp T=1250°С; 2 - Cpx/Cp T=1300°С; 3 - Cpx/Cp T=1300°С; 4 - Grt/Cp T=1250°С; 5 - Cpx/Cp T=1350°С; 6 - Cpx/Cp T=1350°С; 7 - Grt/Cp T=1200°С; 8 - Cpx/Cp T=1200°С; 9 - Grt/Cp T=1100°С.

 

Значительные (на 2,5-3 порядка) вариации коэффициентов распределения D Si/Cb микроэлементов указывают на эффективное их фракционирование в силикатно-карбонатных системах. В карбонатах концентрируются P, LREE, Sr, Ba, U,Th, Ta, в силикатах - Sc, Ti, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Z. Grt является более эффективным концентратором микроэлементов, чем Cpx. Влияние Т на DREE Cpx/Cb положительное, на D Grt/Cb – отрицательное. Полученные экспериментальные данные позволяют количественно моделировать поведение редких и редкоземельных элементов при формировании карбонатитов и прогнозировать их потенциальную рудоносность.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 12-05-00777а.