Исследование начального отношения (87Sr/86Sr)0 в магматических и метаморфических породах различных регионов Земли показало, что распределение этой величины подчиняется определенным закономерностям, отражающим эволюцию источников пород в основных резервуарах Земли. Надо учитывать, что значение
94
Рис. 4.7. Эволюция изотопного состава стронция. Поля: I - океаническая верхняя мантия; II - континентальная верхняя мантия; III - континентальная кора
(Балашов, 1985)
(87Sr/86Sr)0, отражающее Rb/Sr-отношение в системах, предшествовавших источнику, является интегральной величиной. Невозможно определить число этих систем, время существования и Rb/Sr-отношение в каждой из них. Несмотря на то что мы имеем дело с итогом действия этих систем, т.е. с одностадийной моделью, стронциевая изотопная систематика дает возможность судить о происхождении источника пород одного из основных резервуаров Земли, а в ряде случаев - оценить контаминацию материалом другого резервуара или смешение различных источников (Фор, 1989).
Эволюция изотопного состава стронция в магматических породах Земли показана на рис. 4.7. Диаграмма разделяет все точки на
Рис. 4.8. Корреляция между изотопным составом стронция и неодима для молодых изверженных пород мира (
nо De Paolo, Wasserburg, 1976):
1 - срединный хребет Индийского океана;
2 - Срединно-Атлантический хребет;
3 - арх. Гавайи;
4 - Исландия;
5 - о. Ассансьон;
6 - о-ва Кергелен;
7 - о-ва Галапагос;
8 - о. Тристан-да-Кунья;
9 - г. Бове, Франция;
10 - породы из скважин на океаническом дне; пунктир ограничивает главную мантийную корреляцию
95
три зоны. Средняя узкая полоса соответствует эволюции изотопного состава стронция в первичной гомогенной неистощенной мантии. Начальное значение 87Sr/ 86Sr, которое существовало в такой мантии 4,55 млрд лет тому назад, установлено по метеоритному веществу и оценивается величиной 0,69898 (BABI). Исходя из этого значения, можно рассчитать отношение 87Sr/ 86Sr в современной неистощенной мантии (UR - Union Reservoir), которое оказывается равным 0,7045, а также отношение Rb/Sr = 0,30. Аналогичная величина получается из корреляционной диаграммы 143Nd /144Nd - 87Sr/ 86Sr (рис. 4.8).
Производные истощенной (деплетированной) мантии располагаются ниже линии UR. Океанические толеиты (срединно-океанических хребтов, океанических островов, дна океана) имеют величины 87Sr/ 86Sr меньше 0,7045. Так, среднее значение для большинства толеитов Срединно-Атлантического хребта и Восточно-Тихоокеанского поднятия - 0,7026, а для ферробазальтов дна океана и щелочных базальтов океанических островов - 0,7032. Эффузивы примитивных островных дуг и примитивных серий развитых дуг также отличаются низкими значениями изотопного отношения стронция (0,7027 - 0,7044). Остальные породы развитых островных дуг и континентальных окраин имеют более высокие величины отношения 87Sr/ 86Sr, превышающие 0,7047.
Породы континентов занимают на диаграмме рис. 4.7 обширную область выше линии UR. В отличие от океанических, континентальные изверженные породы характеризуются большим разнообразием изотопных составов, что отражает их сложный генезис. Верхнюю часть диаграммы занимают фигуративные точки, соответствующие производным типично корового континентального магматизма. Точки вблизи линии UR отвечают мантийным производным. Лишь несколько точек для траппов некоторых районов попадают в область истощенной мантии, что отражает, видимо, сложную эволюцию их источника. Отношение 87Sr/ 86Sr морской воды равно 0,7090 - 0,7091 и соответствует континентальным значениям.
В качестве примера использования изотопной систематики стронция можно привести данные по гранитоидам, систематизированные Ю.А. Балашовым (1985). Автор приходит к выводу, что по величине 87Sr/ 86Sr все гранитоиды разделяются на две четкие группы, различающиеся по генезису. Сравнительно низкими значениями 87Sr/ 86Sr = 0,7045 и минимальными вариациями этой величины отличаются тоналиты, плагиограниты и их метаморфические аналоги. Это самые древние кислые производные еще слабо дифференцированной сиалической коры, наследующие изотопный состав верхней мантии. Ко второй группе относят все остальные граниты, появившиеся лишь с середины архея. Для них характерны
96
более высокие значения 87Sr/ 86Sr и их крайняя дифференцированность. Двуслюдяные и мусковитовые фаниты всегда отличаются изотопным отношением более 0,7045. Очевидно, что начиная с периода 3,0 - 2,8 млрд лет мощность континентальных ядер была достаточной, чтобы выплавки из верхней части коры отражали ее состав. При этом шла переработка ее более древнего материала, что привело к наблюдаемым вариациям.
97
