РЕДКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГРУППЫ ЖЕЛЕЗА -Pb-Cu-Zn-V-Mo

РЕДКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГРУППЫ ЖЕЛЕЗА
Редкие элементы группы железа: никель, кобальт, хром, ванадий. Уровни концентрации редких элементов здесь в основном низкие, но меняются на 1-2 порядка в зависимости от кремнекислотности и железистости пород. Концентрации Ni колеблются от 2 до 168, Со - от 3 до 58, Сг - от 3 до 427, V - от 24 до 830 г/т.

Кристаллохимические свойства Ni и Со во многом близки свойствам Mg и Рв2+ , Сг - F е33 + и А1, V – Fе3 + , Al, Ti. Элементы этой группы редко образуют собственные минералы в лавах (Cr-шпинель) и обычно рассеиваются в (Fe-Mg)- силикатах (оливин, пироксен, амфибол,слюда) и шпинелидах (титаномагнетит), фракционирование которых и определяет в основном их поведение в магматическом процессе. Наиболее тугоплавкие элементы (Ni и Сг) входят в наиболее ранние и высокотемпературные кристаллические фазы (шпинель, оливин, пироксены), а более легкоплавкий V - в более поздние фазы - в титаномагнетиты. Так, в задужных базальтах обнаружены (Cr-Al-Fe )- шпинели, содержащие 22-42% Сг203. а в базальтах фронтальной зоны - ранние Сг- содержащие титаномагнетиты (2-4% С г2оз ). Концентрация Сг203 в клинопироксенах из задужных базальтов достигает 0,3-0,6%, а в клинопироксенах из базальтов фронтальной зоны - 0,1-0,2%.

Содержание Ni в оливинах из базальтов Курил лежит в пределах 190-1360 г/т, Со - 180-290, а в клинопироксенах соответственно 150 и 80-140 г/т. Концентрации V в титаномагнетитах достигают 6000-11000 г/т. Концентрации Ni и Сг максимальны в магнезиальных базальтах ( Ni - 80-170, Сг - 150-410 г/т) и сильно уменьшаются в железистых базальтах (Ni - 18-50, Сг - 19-80 г/т), а концентрации V возрастают (230-350 и 440-590 г/т соответственно). В дифференцированных вулканитах концентрации всех элементов этой группы уменьшаются в 3-8 раз от базальтов до риолитов.

В соответствии с вариациями MgO и железистости вкрест дуги в базальтах, андезито-базальтах и части андезитах наблюдается поперечная зональность и по концентрациям Ni, Cr, V, но в кислых породах зональность отсутствует. Лавы фронтальной зоны обеднены Сг и Ni и несколько обогащены V. Отношение (Ni + Cr)/ V уменьшается от фронта к тылу дуги, фиксируя увеличение доли тугоплавких элементов по сравнению с легкоплавкими задужных магмах.

В существенной мере проявление поперечной зональности по Ni и Сг связано с присутствием среди задужных лав магнезиальных (низкожелезистых) базальтов, их концентрации близки к наблюдаемым в базальтах океана и континентальных траппах.

Минимальные концентрации Ni и Сг в задужных базальтах зафиксированы на севереи в пределах Алаидско-Парамуширской группы, хотя на вулкане Алаид известны магнезиальные базальты. Максимальные концентрации Ni и Сг в задужной отмечены в Броутонской группе в центре дуги, где преобладают магнезиальные разности базальтов.

Существенных вариаций в содержании Со в однотипных по кремнекислотности лавах разных зон не наблюдается. Концентрация V в задужных породах ниже, чем в базальтах фронтальной зоны.

МЕДЬ И ЦИНК
Эти элементы имеют сходные геохимические свойства. Си и Zn типично халькофильные элементы с тесным сродством к сере, а с другой стороны они обладают кристаллохимическим сродством с Mg и Fе2+. Си концентрируется в сульфидах; Zn рассеивается в виде изоморфной примеси в железомагниевых силикатах и окислах.

Концентрации Си и Zn в лавах колеблются в широких пределах: Си от 1,7 до 270, Zn - от 38 до 154 г/т. От базальтов к дацитам и риолитам концентрации Си уменьшаются. Для Zn подобное уменьшение заметно только в андезитах и кислых лавах в задужной зоне, а для разных по кремнекислотности лав фронтальной и промежуточной зон концентрации Zn близки. Данные по содержаниям Си и Zn в породообразующих минералах камчатских и курильских лав показывают, что коэффициенты распределения Си в оливинах и пироксенах менее I, a Zn - превышают I только в оливинах и ортопироксенах. Низкие коэффициенты распределения Си и Zn характерны и для плагиоклазов вулканогенов. Лишь титаномагнетиты имеют коэффициент до 10. Отсутствие вариаций концентраций Zn в преобладающей массе курильских лав разной кремнекислотности свидетельствует, что комбинированный коэффициент распределения Zn в большинстве случаев близок к I. Лишь в задужных лавах ,где концентрации Zn уменьшаются к средне-кислым разностям, значение превышает I за счет большей доли магнетита в кумулусе.

Последовательное уменьшение концентраций Си с ростом кремнеземистости лав связано с участием сульфидов.

Вкрест простирания дуги в одинаковых по кремнекислотности лавах отмечается уменьшение концентраций Си от фронтальной к задужной зоне, отчетливее это наблюдается в кислых лавах, а в группах I и У на севере замечена даже обратная тенденция. Связано это с распространением в северной задужной более железистых базальтов с повышенными концентрациями Си.

Содержание Zn в кислых лавах фронтальной зоны дуги выше, чем в задужной зоне, однако в средних и основных вулканитах разница проявляется лишь на уровне тенденции.Установлено уменьшение концентраций Си от фронтальной к задужной зоне.

СВИНЕЦ
Концентрации Рb колеблются от I до 17 г/т . Рb геохимически близок калию и следует за ним в магматических процессах. Минералами-концентраторами его в известково-щелочных и субщелочных вулканитах являются магнетит и реже клинопироксен, а комбинированный коэффициент распределения Рb в породах такого состава меньше I. Впроцессе кристаллизационной дифференциации Рb накапливается в остаточных расплавах.

Действительно, с ростом кремнекислотности пород концентрации Рb увеличиваются в 2-3 раза, причем в лавах промежуточной и задужной зон темп накопления Рb более высокий и в средних и кислых лавах устанавливается поперечная зональность.

ОЛОВО
Концентрации Sn в четвертичных лавах Курильской дуги колеблются от менее I до 3,3 г/т. Содержание Sn в базальтах составляет 1,5-1,6 г/т и близко к содержанию Sn в базальтах Японии - 1,1-1,2 г/т и кларку Sn в основных породах - 1,5 г/т.

С ростом кремнекислотности концентрации Sn изменяются незакономерно. В средних породах фронтальной и задужной зон концентрации Sn остаются на том же уровне, а в лавах промежуточной зоны слегка возрастают к кислым разностям.

Поперечная зональность по Sn отсутствует.

Отсутствие обогащения стронцием остаточного расплава связано со сложным геохимическим поведением Sn в магматических расплавах, которое может не только рассеиваться в породообразующих минералах, но и образовывать легколетучие галоидные соединения, легко экстрагирующиеся из расплавов.

ВОЛЬФРАМ
Концентрации этого литофильного элемента в четвертичных вулканитах низки и не превышают I г/т, хотя кларк W в породах земной коры =1,3 г/т.

Несмотря на колебания содержания W в разных по основности лав, концентрация W возрастает от базальтов к андезитам и кислым лавам - в 1,5-2,4 раза и разница в содержании W между основными и кислыми породами увеличивается от фронтальной к задужной области. В том же направлении возрастают концентрации W в однотипных по кремнию лавах и в распределении W устанавливается поперечная зональность. На Южных Курилах зональность проявляется более четко, чем на Северных. На карте трендов нарушение зональности выражается в изгибе изолиний концентрации W перпендикулярно к линии вулканического фронта в центре Курил.

Концентрация W в базальтах и андезито-базальтах фронтальной зоны Южных Курил несколько ниже, чем в соответствующих породах Северных Курил, что указывает на проявление продольной зональности.

МОЛИБДЕН
Концентрация Мо лежит в пределах от I до 3-4 г/т и лишь иногда поднимается до 9-13 г/т, но средние значение концентраций в лавах Курил обычно превышает кларки для соответствующих типов пород: основные породы - 1,4 г/т, средние - 0,9, кислые - 1,0 г/т (ЗО).

В базальтах фронтальной зоны концентрация Мо ниже I г/т. В средних и кислых лавах также ниже I г/т .В задужных базальтах превышает I г/т, а в средних и кислых лавах возрастает по сравнению с базальтами и андезито-базалътами, но на группе уменьшается по сравнению с андезито-базальтами.

Неоднозначность распределения Мо в породах разной основности связана с особенностями поведения его в магматических расплавах, где он может находиться в форме Мо4+ и Мо6+. В обстановке низкого окислительного потенциала фронтальной зоны он существует в форме Мо4+, замещая такие катионы, как Ti4+ ,Fe3+ и рассеивается в (Ti-Fe)- минералах (в магнетите). Мо4+ может замещаться и Са в плагиоклазах. Фракционирование этих минералов приводит к отсутствию накопления Мо в остаточных расплавах.В более щелочных с более высоким окислительным потенциалом задужных расплавах Мо присутствует не только в форме Мo4+, но и в форме Мо6+. В высоковалентной форме Мо может образовывать с кислородом легкоподвижные соединения, имеющие тенденцию накапливаться в поздних дифференциатах. Обеднение Мо кислых разностей лав в задужной зоне, может быть связано с потерей легкоподвижных соединений с флюидной фазой при дегазации магматических расплавов.

Несмотря на колебания концентрации Мо в лавах вулканов, для дуги в целом наблюдается увеличение концентрации этого элемента от основных разностей к кислым, а в одинаковых по содержанию кремнезема породах - от фронта к задужной части (кроме кислых разностей). Наличие поперечной зональности по Мо следует из тех же особенностей распределения Мо в лавах разных зон дуги.