Сотрудниками лаборатории геохимии магматических и метаморфических пород и лаборатории изотопной геохимии и геохронологии Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН, совместно с зарубежными коллегами, получены новые данные о содержании элементов-примесей (Cu, Zn, Co, Ni, Mn, Cr, Sc, V, Ca, Ti, Al) во вкрапленниках оливина из базальтов вулкана Мутновского (Камчатка), океанических базальтов района тройного сочленения спрединговых хребтов в Южной Атлантике – Буве и ультракалиевых пород вулкана Гауссберг (Антарктида) (Рис. 1-2). Новые данные подтвердили принципиальные отличия в содержании элементов-примесей в оливине из вулканических пород разных геологических обстановок, связанные с различиями в составе магматического источника, условий выплавления и кристаллизации магм. Результаты опубликованы в журнале «Геохимия».
Рисунок 1. Вулкан Мутновский (Камчатка). а) Вид вулкана с вертолета; б) внутри кратера вулкана, видны выбросы пара и вулканических газов из фумарол; в) фрагмент базальтовой лавы; г) вкрапленник оливина из базальта, содержащий стекловатые включения базальтового расплава.
Оливин – один из самых распространенных минералов на Земле. Он является важнейшей составляющей верхней мантии, а также магматических пород основного и ультраосновного состава в земной коре. Помимо основных компонентов Fe, Mg и Si в состав оливина могут входить так называемые элементы-примеси, содержания которых в минерале не превышают 1 мас. %. Изучение состава оливина в вулканических породах позволяет узнать информацию о физико-химических условиях выплавления и кристаллизации магм в недрах Земли (Рис. 1). Определение очень низких концентраций элементов-примесей в оливине на уровне первых ppm (одна миллионная часть массы) стало возможным благодаря использованию метода масс-спектрометрии индуктивно-связанной плазмы с извлечением вещества образца с помощью лазера (LA-ICP-MS).
Рисунок 2. Карта с указанием изученных объектов: вулкан Мутновский (п-ов.Камчатка), район тройного сочленения спрединговых хребтов Буве (Южная Атлантика), вулкан Гауссберг (Антарктида).
Информация о содержании элементов-примесей в оливине дает возможность провести оценки важных физико-химических параметров для магматических систем. Например, определение содержания Ni в оливине в изученных образцах позволили оценить вклад разных типов мантийных источников при формировании родоначальных магм (Рис. 3а). Для океанических базальтов срединно-океанических хребтов (БСОХ) основным источником их выплавления является существенно оливиновая (перидотитовая) мантия. В то время как высокие содержания Ni в оливине ультракалиевых пород вулкана Гауссберг (до 4500 ppm) указывают на вовлечение пироксенитового источника, отражающее вещество древней литосферы Гондваны. Изучение содержаний меди в оливине позволяет оценить связь потенциальной рудоносности магм с составом мантийного источника и условий кристаллизации магм. Определенное в данной работе содержание меди в оливинах из океанических базальтов тройного сочленения Буве и вулкана Гауссберг находится в диапазоне 1–3 ppm, что соответствует содержаниям в оливинах из базальтов срединно-океанических хребтов (Рис. 3б). При этом в оливине из базальтов Камчатки содержание меди достигает 6–9 ppm, что согласуется с приуроченностью месторождений меди к вулканическим районам в активных континентальных окраинах.
Рисунок 3. Составы вкрапленников оливина в изученных образцах (точки) в сравнении с литературными данными (цветные поля) по составам оливинов из вулканических пород Камчатки, базальтов срединно-океанических хребтов (СОХ) и ультракалиевых пород Гауссберга. Показаны содержания никеля (а) и меди (б) в зависимости от магнезиальности (Mg#) оливина.
Исследования проведены при финансовой поддержке Минобрнауки России и РФФИ.
Источник: ГЕОХИ РАН.