Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
Вероятно, магматические породы, изотопные отношения в которых лежат в стороне от обычных значений, либо происходят из необычных источников, либо были контаминированы веществом с иным изотопным составом, либо претерпели гидротермальные изменения. Последняя возможность специально обсуждается ниже (разд. 9.6.2).
Сиалическая кора испытывает тенденцию к обогащению 180 относительно магматических пород, происходящих из мантии. Поэтому процесс образования богатых кремнеземом магматических пород с аномально высоким содержанием 180, видимо, включает ассимиляцию или плавление обогащенного 180 сиали-ческого материала. Одно особенно интересное исследование быг ло выполнено Тейлором и Тури :[389]| для магматической провинции Тоскана (Италия), где известково-щелочные породы плио-плейстоценового возраста имеют высокие значения б180 (от +11,2 до +16,4%о). Риолиты и кварцевые латиты характеризуются наиболее высокими значениями (от +15,3 до + 16,4%0) ИЗ всех первичных магматических пород, и их особенности могут быть объяснены только в том случае, если принять, что их образование связано с плавлением или широкомасштабной ассимиляцией обогащенных 180 глинистых сланцев. Такая интерпретация подтверждается данными по изотопам стронция (875г/868г от 0,713 до 0,720) и присутствием в этих породах кор-диерита. Ожидается, что по содержанию микроэлементов описываемые породы могли сильно отличаться от образованных при кристаллизационной дифференциации основной магмы.
9. Распределение изотопов в геохимии 247
9.6.2. Взаимодействие вода — порода. Взаимодействие воды с магматическими породами, судя по результатам изучения стабильных изотопов, является важным петрогенетическим процессом. Оно, по-видимому, возможно почти на любой стадии образования пород. В него могут вовлекаться разнообразные природные воды — атмосферные, магматические или морская вода. Изотопные отношения в природных водах часто достаточно специфичны для того, чтобы признаки этого взаимодействия остались в магматической пороге.
Изотопные отношения в дождевой воде и снегу систематически изменяются с географической широтой и высотой над уровнем моря. Чем выше широта или высота местности, тем ниже 60 и б180. Величины к5180 меняются от примерно 0%0 на экваторе до примерно —55%о (БМОи7") на полюсах.
Между 6Э и 6180 существует линейная зависимость:
бО = 8б180-Ь5. (9.14)
Соответствующие данные приведены на рис. 9.8 |[385]. Эта взаимосвязь — результат того, что конденсация воды из атмосферы происходит равновесно. Процесс зависит от температуры, и фракционирование В/Н прямо пропорционально фракционированию 180/160. Таким образом, грунтовые воды атмосферного происхождения имеют более низкие значения б180, чем нормальные магматические породы. Взаимодействие таких вод с горячими магматическими интрузивами могло вызвать значительное понижение величины б180 в породах за счет обмена кислородом.
Сейчас уже имеется достаточно доказательств существования такого взаимодействия. Наиболее очевидно это в случаях, когда интрузив внедряется в проницаемые вмещающие породы, в которых быстро возникает конвективная циркуляция подземных вод. Нагретые воды проникают в интрузив и окружающие его породы и обмениваются кислородом. Примером такого явления может быть третичный интрузивный комплекс в западной Шотландии '[384, 385, 386, 388].
В базальтах острова Малл установлено систематическое понижение величины б180 от +9,1 до —-6,5%0 по направлению к центральному плутоническому комплексу. Понижение величины б180 наблюдалось на площади около 500 км2. По мнению Фо-рестера и Тейлора ;[114]1, оно возникло в результате взаимодействия пород с нагретыми подземными водами, начальная величина б180 которых оценивается от ¦—11 до —12%.
На острове Малл, как и в других местах, кислородный обмен, по-видимому, происходил после затвердевания магмы интрузива. Это подтверждается различной степенью уменьшения величины б180 в различных минералах: полевые шпаты, наиболее подверженные изменениям, обнаруживают наибольший
248 Часть II
сдвиг изотопного отношения, в то время как кварц часто сохраняет типичные магматические величины б180. Однако температура взаимодействия, по имеющимся оценкам, была относительно высокой (порядка 300°С и выше). Анализ рис. 9.3 показывает, что для того, чтобы полевой шпат имел б18Ос^ — 5%0 (см.
-500
-50
40
-30
-20
!(80Д
+ 10
оо
Рис. 9.8. График зависимости 60 от б180 для различных поверхностных вод атмосферного происхождения. Эти данные лежат на прямой бО = 8б180 + 5. Станции Эйтс, Бёрд и Южный полюс расположены в Антарктиде. Замкнутые бассейны — озера с сильным испарением [385].
точки для Гебридских островов на рис. 9.6) при изотопном равновесии с водой с б18Ос^—11 %о (т. е. 1031па^6), требуется довольно высокая температура (~200—300 °С). Низкие температуры, как при выветривании, привели бы к гораздо более высоким равновесным величинам.
Степень понижения величины б180 в таких интрузивных комплексах достаточно велика. Для этого нужны значительные объемы подземных вод, по меньшей мере равные объему измененных пород ([385]. Взаимодействие с таким большим объемом воды, вероятно, могло привести к выщелачиванию некоторых малых и микроэлементов из пород. Имеются доказательства та
