книги из ГПНТБ / Смыслов, А. А. Уран и торий в земной коре

урана и тория зафиксированы [73] в отдельных разновид­ ностях ультраосновных пород, бедных щелочами (дуниты, оливиниты, пироксениты Маймеча-Котуйской провинции и других регионов). Следует отметить, что слаборадиоактивные ультраосновные породы пользуются ограниченным распространением. Большая часть ультраосновных пород обогащена щелочами (ультраосновная — щелочная формация) и отличается повышенной радиоактивностью.

Наиболее распространенные и слабо дифференцированные магматические образования (интрузивные и эффузивные) основного

дуктах вулканизма.

Наиболее типичные представители недифференцированных ин­ трузивных траппов палеозоя и мезозоя (долериты, габбро-доле- риты чалбышевского, катангского, вилюйского и других ком­ плексов) в разных частях Сибирской платформы имеют близкое

исравнительно однородное содержание урана и тория. Продукты дифференциации траппов известково-щелочной толеитовой серии (породы прото- и гистерокристаллизации в магматических камерах

иподводящих каналах) представлены, с одной стороны, основными

160

разностями (троктолит-долеритами, пикрит-долеритами), обога­ щенными магнием и кальцием и обедненными ураном и торием, а с другой — более кислыми разновидностями, обогащенными железом, кремнекислотой, щелочами и соответственно радиоактив­ ными элементами (калием, ураном, торием).

В процессе прото- и гистерокристаллизации основной (толеитовой) магмы наблюдается закономерное, хотя и незначительное,,

Рис. 44. Поведение урана в сериях среднепалеозойских интрузивных пород в зависимости от содержания К20 -f- Na20 и Si02.

увеличение содержания урана и тория, прямо пропорциональное росту кислотности пород и содержанию щелочей (рис. 44). При этом прямой корреляционной зависимостью уран связан как с калием, так и с натрием. Отчетливо проявлена также связь урана с коэффициентом фракционирования: более железистые породы содержат повышенные количества урана и тория [307].

В интрузивных комплексах триасового возраста наблюдаются количественные различия зависимости содержания урана от щелочности пород. Интрузии чалбышевского и тымерского ком­ плексов, образованные расплавами сходного петрохимического

типа, отличаются слабой дифференцированностью. В соответствии с этим близким оказывается и содержание урана в породах этих комплексов, причем конечные члены дифференцированных рядов обогащены ураном крайне незначительно. Несколько выше содер­ жание урана в конечных дифференциатах летнинского комплекса, сходного с предыдущими по типу исходного расплава, но полнее дифференцированного.

Весьма низким содержанием урана в исходном базальтовом расплаве магнезиального типа определяется малое накопление урана в процессе дифференциации магмы в интрузивных камерах норильского комплекса, хотя для последнего характерна значи­ тельная степень дифференцированности пород [308]. Интрузии катангского комплекса, сложенные преимущественно наиболее распространенным на платформе типом пород, дифференцированы незначительно, и накопления урана при дифференциации почти не происходит. Напротив, дифференциация в камерах интрузий ангарского комплекса приводит к резкому, почти двукратному, увеличению содержания урана в породах. Наиболее значительное (четырехкратное) увеличение содержания урана наблюдается в последних членах ряда пород, принадлежащих интрузиям кузьмовского комплекса, дифференцированным по типу хорошо известной Скаергардской интрузии в Восточной Гренландии. Особенно интенсивно уран накапливается на поздних и конечных стадиях дифференциации.

Таким образом, поведение урана в сериях пород трапповой формации разнотипных интрузивных комплексов первой группы (толеитовые базальты) определяется как различиями в химизме исходных расплавов, так и характером и степенью их дифферен­ циации. Более высокое содержание урана и тория в исходной толеитовой магме и более высокая степень магматической диф­ ференциации на глубине или в камере интрузии обеспечивают и более высокие темпы накопления урана, а также повышенные абсолютные значения его содержания в породах конечных членов возникающих петрогенетических рядов.

Вторая радиогеохимическая группа магматических образова­ ний представлена породами трахибазальтовой формации средне­ палеозойской и позднепалеозойской — раннемезозойской эпох магматизма. Содержание урана и тория в трахибазальтах значи­ тельно (в 2—3 раза) выше, чем в сходных по кислотности породах трапповой формации. И наконец, максимально высоким количе­ ством радиоактивных элементов выделяются некоторые разно­ видности пород ультраосновной — щелочной формации Сибирской платформы: меймечиты, мельтейгиты, карбонатиты и кимберлиты. В группе пород ультраосновного — щелочного состава отдельные метасоматические разности (карбонатиты, альбитизированные «сиениты) характеризуются пониженным торий-урановым отно­ шением, а некоторые разновидности алмазоносных кимберлитов содержат аномально высокие количества тория (см. табл. 30).

162

Совершенно обособленное положение по радиогеохимическим признакам занимают трахиты и трахилипариты, которые большинством исследователей [152, 164] включаются в трахибазальтовую формацию. В отличие от трахибазальтов и трахиандезитов среднего палеозоя, образующих на корреляционном графике

тмо~4%

Рис. 45. Корреляционный график зависимости содержаний урана и тория в магматических образованиях чехла платформ.

6 — риолиты, 7 — трахибазальты и трахиандезиты; ареал точек: 8 — базальты, 9 — рио­ литы, 10— трахибазальты и трахиандезиты.

(рис. 45) единую серию пород (Th/U = 3-^-5), трахиты и трахи­ липариты, развитые в междуречье Лены и Вилюя, отличаются резко повышенными концентрациями тория при сравнительно невысоком содержании урана. По своей радиогеохимической характеристике (Th/U 10) эти породы являются аналогами вулканитов базальт-трахилипаритовой формации зон тектономагматической активизации и позднеорогенной липаритовой „фор­

мации, развитой в пределах геохимически дифференцированных складчатых областей палеозоя.

Как известно, пониженное содержание урана и высокое торийурановое отношение в вулканитах [333] связаны с выносом шести­

первично обогащенных радиоактивными элементами. Судя по соотношению урана и тория в трахитах, первоначальное содер­ жание урана в щелочном и кислом расплаве было высоким, соот­ ветствующим нормальным торий-урановому ( ~ 3 -у 5) и калийурановому отношениям, и лишь в процессе приповерхностной кристаллизации уран был вынесен.

Характерной особенностью слабо дифференцированных трап­ пов Сибирской платформы является равномерность распределения урана и тория. Коэффициент вариации содержания радиоактивных элементов в траппах столь обширной территории составляет 30—50%, а для отдельных районов не превышает 15—20% (см. табл. 30). Следует отметить, что содержание урана и тория в маг­ матических породах чехла Сибирской платформы является типич­ ным для соответствующих образований и других платформ земного шара. Это свидетельствует о слабо проявленной геохими­ ческой дифференциации пород, примерно одинаковом уровне зарождения магматических очагов (по-видимому, в пределах базальтового слоя) и, вероятно, значительной радиогеохимической однородности нижних горизонтов земной коры в латеральном направлении.

Большинство авторов [335] считают, что базальтовые магмати­ ческие расплавы на платформах генерируются в подкоровой зоне. Наличие в пределах платформенного чехла магматических образо­ ваний с более высоким содержанием радиоактивных элементов позволяет высказать предположение, что на формирование этих пород существенное влияние оказало вещество из верхних насы­ щенных ураном и торием горизонтов (слоев) земной коры. Подоб­ ное участие можно объяснить следующим образом: либо очаги плавления возникали непосредственно в трахиандезитовом или гранитно-метаморфическом слоях, либо расплавы насыщались литофильными элементами, поступающими из более глубоких горизонтов литосферы.

Наличие трахибазальтовой и ультраосновной — щелочной фор­ маций в чехле Сибирской платформы в какой-то степени стирает различия в радиогеохимической характеристике магматических образований платформ и геосинклинально-складчатых областей земной коры. Однако в отличие от подвижных поясов, где боль­ шая часть геохимически специализированных по урану и торию комплексов связана с формированием ультракислых гранитоидов и липаритов, на платформах обогащение ураном и торием обязано ^становлению щелочных пород умеренно кислого, основного и уль­ траосновного состава.

-164

Г Л А В А VII

ВЕРТИКАЛЬНАЯ РАДИОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ ЗЕМНОЙ КОРЫ

И ГЛАВНЕЙШИЕ ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЭПОХИ НАКОПЛЕНИЯ

РАДИОАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

В предшествующих главах были рас­ смотрены особенности пространственного распределения урана и тория в горных породах в латеральном направлении для главнейших типов геоструктурных зон земной коры. При изучении особенностей химизма и эволюции вещества глубинных горизонтов литосферы определенный ин­ терес представляют данные о ее радиогеохимической (радиогеологической) зо­ нальности в вертикальном направлении. Формирование вертикальной радиогео­ логической зональности связано в основ­ ном с эндогенными явлениями, среди ко­ торых решающее значение имеют про­ цессы регионального метаморфизма, ультраметаморфизма и гранитизации.

Влияние этих процессов наиболее четко фиксируется при изучении радио­ активности метаморфических пород докембрийских складчатых областей, где вскрыты глубинные горизонты земной коры. Как видно из приведенных выше данных, распределение урана и тория в метаморфических породах разных фа­ циальных зон имеет много общих черт, что позволяет ограничиться рассмотре­ нием суммарного эффекта зональности.

в эвгеосинклинальных и миогеосинклинальных зонах, а также в разнородных фациальных обстановках платформ, вли­ яет на радиоактивность главным образом верхних частей метаморфических толщ

166

и не искажает общей картины вертикальной радиогеологической зональности земной коры.

Схема размещения радиогеохимических зон (табл. 33) и в осо­ бенности их мощность отражают лишь общую картину распре­ деления радиоактивных элементов в метаморфических толщах, которая в реальной геологической обстановке может быть значи­ тельно более сложной в зависимости от термодинамических усло­ вий развития метаморфизма. Наиболее насыщенной радиоактив­ ными элементами является верхняя часть метаморфических толщ, включающая зоны проявления зеленосланцевой, эпидот-амфибо- литовой и, отчасти, амфиболитовой фаций метаморфизма. К этой зоне в докембрийских и более молодых складчатых областях приурочена основная масса высокорадиоактивных продуктов уль­ траметаморфизма, метасоматоза и анатектоидной гранитизации.

ТАБЛИЦА 33

Сопоставление радиоактивности вещества верхней мантии (каменных метеоритов) и слоев литосферы

Ниже размещается область развития метаморфических пород высшей амфиболитовой и низшей гранулитовой фаций, которые по содержанию радиоактивных элементов соответствуют андези­ там, трахиандезитам и диоритам. По содержанию урана и тория гиперстеновые гнейсы и аподиабазы сферы проявления более высоких гранулитовых субфаций метаморфизма сопоставимы с порфиритами, базальтами и другими магматическими породами пре­ имущественно основного состава. И наконец, продукты мета­ морфизма эклогитовой фации [266, 385] по радиоактивным свой­ ствам приближаются к ультраосновным породам.

167