РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕЖДУ КАРБОНАТНО-СИЛИКАТНЫМИ РАСПЛАВАМИ И МАНТИЙНЫМИ МИНЕРАЛАМИ: ЭКСПЕРИМЕНТ И ПЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ

Abstract

Экспериментально изучено распределение ряда редких элементов (Ва, Nb, Zr, Y, РЗЭ и др.) между ортопироксеном, гранатом и карбонатно-силикатным расплавом. Эксперименты проводили на установке белт при давлении 3.5-4.2 ГПа и температуре 130О-1500°С. Продукты экспериментов анализировали с помощью электронного микрозонда и методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой с использованием лазерной абляции (LA-ICP-MS). Состав расплава изменялся от карбонатитового (~5 мае. % Si02) при низких температурах (1300-1350°С) до кимберлитового (30 мае. % Si02) при высоких температурах (1500°С). Коэффициенты распределения большинства элементов между ортопироксеном и расплавом (DiOpx/L ) и гранатом и расплавом (DiGrt/L ) практически не зависят от состава расплава (температуры). Значения Di Opx/L изменяются от <0.01 для наиболее несовместимых Ва и легких РЗЭ до 0.02-0.08 для умеренно несовместимых Zr, Y и тяжелых РЗЭ. Значения DiGrtlL примерно на порядок выше: ~0.07 для легких РЗЭ, 0.7 для Y, 1.5 для Yb. Xa- рактер вариации DiGrtlL в изученных системах в целом повторяет закономерности, установленные для силикатных расплавов без летучих компонентов. Однако в наших экспериментах различия в поведении сильно и умеренно несовместимых и совместимых элементов (например, легких и тяжелых РЗЭ) менее контрастные, по сравнению с системами без СO2. Рассматривая карбонатно-силикат-ные и силикатные расплавы в качестве возможных агентов мантийного метасоматоза, можно заключить, что первые более эффективно транспортируют тяжелые РЗЭ, а вторые - Nb, Ва и легкие РЗЭ. Отличительной особенностью мантийных пород, подвергшихся обогащению при участии кар-бонатно-силикатных расплавов, является высокое отношение Ba/La при относительно мало фраци-онированном спектре РЗЭ. Показано, что высокие степени обогащения, наблюдаемые в природных кимберлитах, могут быть объяснены на основании двустадийного механизма, включающего предварительное добавление карбонатно-силикатного расплава к обедненным гарцбургитам в низах литосферы и последующее плавление при очень низкой доле расплава.