Влияние плюма из нижней мантии на развитие ультраосновных щелочных карбонатитовых комплексов Кольского полуострова (370 млн. лет):
Данные по изотопии редких газов и связанных с ними редких элементов.

И. Н. Толстихин, И. Л. Каменский, В. А. Нивин, В. Р. Ветрин, Е. Г. Балаганская, С. В. Икорский, М. А. Ганнибал, и Ю. М. Кирнарский

Геологический институт, Кольский научный центр РАН, Апатиты

В. Марти

Национальный центр петрографических и геохимических исследований, Франция

Д. Вейсс, А. Верхулст, Д. Демаиффе

Университет Брюсселя, Бельгия

Аннотация

Изотопные отношения были изучены в 300 образцах из 8 массивов, а также из даек девонского возраста. Отношение ⁴He/³He, полученное методом плавления, меняется в широких пределах от чисто радиогенных значений (10⁸) до 6 х 10⁴ю Сравнение содержаний, рассчитанных в результате развития закрытой системы in situ, и измеренных величин показало, что ⁴He_изм <= ⁴He_расч, в то время как в некоторых породах и минералах значение ³He_изм превосходит ³He_расч (до 10³), указывая на поступление мантийного флюида в большинство образцов. Аналих содержания газов в минералах и породах, проведенный методом дробления, выявил содержание гелия во флюиде с низкими отношениями ⁴He/³He (3 x 10⁴). Эти отношения значительно ниже среднего значения для источника типа MORB (8.9 +/-1) x 10⁴ и указывают на вклад компоненты мантийного плюма, обогащенного ³He.

Причина сильно меняющихся отношение ⁴He/³He в породах близкого состава из разных массивов еще недостаточно ясна. Следующие процессы могут играть важную роль: (1) различная степень дегазации, захвата и последующей сохранности первичного гомогенного флюида и (2) различный вклад радиогенного гелия, образованного in situ.

Изотопный состав Ne поддерживает существование плюмовой компоненты: отношение ²⁰Ne/²²Ne меняется от 10.4 до 12.0 и корреляция отношений ²⁰Ne/²²Ne и ²¹Ne/²²Ne близка к установленным для мантийного плюма Лоихи, Гавайские острова. Корреляция отношений ²⁰Ne/²²Ne и ⁴⁰Ar/³⁶Ar дает значение первичного отношения ⁴⁰Ar/³⁶Ar >= 3000 для мантийной компоненты, что на порядок величины ниже принятого для верхней мантии значения. Контаминация первичных расплавов щелочных комплексов атмосферным аргоном не может исключаться.

Сравнение приведенных данных с систематикой редких газов в мантии приводит нас к выводу о влиянии материала из менее дегазированного резервуара нижней мантии, источника первичных редких газов, на состав девонских ультраосновных щелочных и карбонатитовых пород Кольского полуострова. Известные модельные параметры главных земных резервуаров позволяют оценить вклад нижней и верхней мантии и атмосферы (метеорные подземные воды) в 2%, 97.97% и 0.05% соответственно (по массе).