Изотопы кислорода и водорода природных вод СССР
Методическое пособие - Геодезия и Геология
Другие методички по предмету Геодезия и Геология
ли пленочно) связанных вод. В совокупности с данными по изотопному составу серы, углерода и кислорода в сосуществующих минералах, породах и газах и сведениями об абсолютном возрасте вмещающих пород, полученными уран-торий-свинцовым, рубидий-стронциевым, калий-аргоновым и другими методами, эти работы получили широкую известность и признание благодаря своей уникальной информативности (и независимости от традиционных методов) при решении не только теоретических проблем петрологии, минералогии и рудной геологии, но и практических задач поисково-оценочного и разведочного характера. Наибольший интерес в последнее время представляют изотопные исследования, направленные на изучение проблем гидротермального рудообразования и оценки степени равновесности различных типов гранитных пород. В первом случае проведенные эксперименты на природных и модельных системах [Тейлор X. П., 1970, 1977 гг.; Сузуоки Т., Эпштейн С., 1976 г. (Suzuoki Т., Epstein S., 1976 г.); Рей Р. О., 1966 г. (Rye R. О., 1966 г.); Рей Р. О. и др., 1974 г. (Rye R. О. е. а., 1974 г.); Борщевский Ю. А., 1978 г.; Аревадзе Д. В. и др., 1976 г.; Ветштейн В. Е. и др., 1978, 1981 гг.; Щербак Н. П. и др., 1980 г.] с использованием ОН-, О-, Н-, С- и S-содержащнх минералов, пород и ГЖВ показали возможности и ограничения метода. В частности, было установлено, что комплекс стабильных и радиогенных изотопов может быть успешно использован для исследования природы рудообразующих флюидов и самого рудного вещества, определения рН растворов, фугитивности кислорода и количества воды разного происхождения, вовлеченной в гидротермальный рудообразующий процесс, температурного и временного интервалов его протекания, а также для оконтуривания рудных месторождений и т. д. Во втором случае И. Куродой с соавторами [47] предложен метод* определения равновесности или неравновесности типов гранитных пород.
Метод основан на различном распределении изотопов водорода между сосуществующими биотитом и амфиболом и апробирован на ряде разновозрастных гранитных пород Японии (горный массив Китаками), Западной Европы (граниты массива Бержель во Франции, Рапакиви в Финляндии) и Африки. В породах равновесного типа отношение D/H в сосуществующих биотите и амфиболе согласуется с экспериментальными данными Т. Сузуоки и С. Эпштейна [91], тогда как для неравновесного типа отношение D/H обнаруживает расхождение. Согласно указанным авторам [91], коэффициент распределения отношения D/H для условия равновесия между биотитом и амфиболом в интервале температур 450-850 выражается уравнением вида
(56)
где - отношение /X - атомная доля катионов в шестерной координации.
В большинстве случаев - величина пренебрежимо малая как для биотита, так и для амфибола. Поэтому допускается, что . Тогда уравнение (56) может быть представлено так:
. (57)
Из этого уравнения следует, что тангенс угла наклона на графике в системе биотит - амфибол равен -64 при установлении изотопного равновесия для данной температуры. Кривые, соответствующие биотиту и амфиболу в породах неравновесного типа, проходят почти перпендикулярно к оси .
Для пары биотит - амфибол можно рассчитать при . Исходя из соотношения (39) и исключая , получаем
(58)
где - значение пары биотит - амфибол (при условии изотопного равновесия), экстраполированное для (или).
Уравнение (58) позволяет оценить температуру равновесия биотит - амфибол по содержанию дейтерия в сосуществующих с ними водах, или, напротив, воды, если температура равновесия известна по другим данным. Однако, как отмечают авторы, этот вывод справедлив лишь в тех случаях, когда количество сосуществующей воды значительно превышает ее количество в водосодерщащих минералах.
Результаты проведенных исследований позволили отнести японские граниты мелового и третичного периодов, за исключением гранитов пояса Риоке, к равновесному типу. Альпийские третичные граниты массива Бержель являются также равновесными. Что касается гранитного массива Рапакиви, то отношение D/H между сосуществующими биотитами и амфиболами указывает на отсутствие равновесия между этими минералами. Сосуществующие флогопит и рихтерит из слюдяных модулей южноафриканских кимберлитов также относятся к неравновесному типу.
Нами изучался изотопный состав ОН-содержащих минералов Украинского щита, а также поровых растворов маастрихт-четвертичных отложений Обь-Иртышского междуречья и глубинных океанических осадков.
ОН-содержащие минералы докембрийских ультрамафитов Украинского щита
Ультрамафиты и продукты их метаморфизма - серпентиниты в последнее время привлекают все большее внимание геологов, геохимиков и геофизиков главным образом по двум причинам.
Во-первых, с ультрамафитами генетически связан ряд важных рудных и нерудных полезных ископаемых (хром, никель, медь, титан, асбест и др.). Во-вторых, до последнего времени слабо изучены процессы метаморфизации ультрамафитов, в частности серпентинизация (источники воды, температурный режим и т. п.).
В ИГФМ АН УССР на основе разработанных масс-слектрометрических методик и аппаратуры (см. гл. I) автором совместно с Н.П.Щербаком, А.Б.Фоминым и др. [1980 г.] систематически проводится исследование изотопного состава минералов группы серпентина докембрийских ультрамафитов из различных районов Украинского щита (рис. 34). В частности, в северо-западной части щита изучалось распределение изотопов водорода в серпентинизированных оливинах габбро-анортозитового комплекса Коростенского плутона, в юго-западной - в ультрамафитах коматии