Инд. авторы:	Шацкий В.С., Скузоватов С.Ю., Рагозин А.Л., Соболев Н.В.
Заглавие:	Подвижность элементов в зоне континентальной субдукции ( на примере метаморфического комплекса сверхвысоких давлений кокчетавского массива)
Библ. ссылка:	Шацкий В.С., Скузоватов С.Ю., Рагозин А.Л., Соболев Н.В. Подвижность элементов в зоне континентальной субдукции ( на примере метаморфического комплекса сверхвысоких давлений кокчетавского массива) // Геология и геофизика. - 2015. - Т.56. - № 7. - С.1298-1321. - ISSN 0016-7886.
Внешние системы:	DOI: 10.15372/GiG20150704; РИНЦ: 23762399;
Реферат:	rus: Исследованы обнаруженные в районе оз. Барчи в элювиальных отложениях обломки высокоглиноземистых гранат-кианит-слюдяных сланцев и гранат-кианит-кварцевых гранофельсов, в том числе алмазоносных. По содержанию главных элементов изученные породы отвечают глинистым сланцам. Гранат-кианит-кварцевые гранофельсы содержат значительно меньше калия (0.49-1.35 мас. % К 2О) по сравнению с гранат-кианит-слюдяными сланцами (4.9-2.2 мас. % К 2О), по остальным главным компонентам значительных различий не наблюдается. Большинство гранат-кианит-фенгитовых сланцев имеет характер распределения РЗЭ, близкий к постархейскому австралийскому сланцу PAAS ( La/ Yb = 13). Все гранат-кианит-кварцевые породы значительно сильнее деплетированы легкими РЗЭ ( La/ Yb = 1.4) и другими некогерентными элементами. Проведенные нами исследования показывают, что в гранат-кианит-фенгитовых породах участка Барчинский основным концентратором легких редких земель и тория являются алланит и монацит. Последний, встречающийся в виде включения в гранате, помимо легких редких земель содержит торий, уран и свинец. Рутил из недеплетированных пород в значительных количествах содержит только примеси железа и ниобия. В гранат-кианит-кварцевых гранофельсах в качестве акцессорных фаз присутствуют рутил, апатит и ксенотим. Рутил деплетированных пород характеризуется большими вариациями примеси ниобия, тантала и ванадия. В отдельных участках содержание ниобия достигает 10.5 мас. %, а тантала 2.3 мас. %. Наблюдается распад рутила на рутил, включающий примеси ниобия (1.4 мас. %) и железа (0.87 мас. %), и оксид титана с высоким количеством примесей железа (6.61 мас. %), ниобия (до 20.8 мас. % Nb 2O 5) и тантала (до 2.81 мас. % Ta 2O 5). На основании определения содержаний некогерентных элементов в различной степени деплетированных высокоглиноземистых пород установлен следующий ряд подвижности элементов при метаморфизме сверхвысоких давлений: Th > Ce > La > Pr > Nd > K > Ba > Rb > Cs > Sm > Eu. Содержание таких элементов, как U, P, Zr, в деплетированных породах аналогично недеплетированным. Исследования показали, что метапелиты, субдуцированные на глубины, отвечающие условиям стабильности алмаза, могут быть деплетированы в разной степени, что предполагает либо их эксгумацию с разных уровней зоны субдукции, либо зависят от присутствия внешнего источника воды, которая определяет температуру растворения фенгита и образование суперкритического флюида/расплава. eng: We studied clastics of high-alumina garnet-kyanite-mica schists and garnet-kyanite-quartz granofelses, including diamond-bearing ones, found in the eluvial sediments near Lake Barchi. In contents of major elements the studied rocks correspond to argillaceous shales. The garnet-kyanite-quartz granofelses are poorer in K (0.49-1.35 wt.% K2O) than the garnet-kyanite-mica schists (4.9-2.2 wt.% K2O) but have the same contents of other major components. The REE patterns of most of the garnet-kyanite-phengite schists are similar to those of the Post-Archean Australian Shale (PAAS) (xLa/Yb = 13). All garnet-kyanite-quartz rocks are much stronger depleted in LREE (xLa/Yb = 1.4) and other incompatible elements. Our studies show that allanite and monazite are the main concentrators of LREE and Th in the garnet-kyanite-phengite rocks of the Barchi site. Monazite, occurring as inclusions in garnet, contains not only LREE but also Th, U, and Pb. Rutile of the nondepleted rocks is enriched in Fe and Nb impurities only. The garnet-kyanite-quartz granofelses bear rutile, apatite, and xenotime as accessory phases. Rutile of the depleted rocks shows wide variations in contents of Nb, Ta, and V impurities. In places, the contents of Nb and Ta reach 10.5 and 2.3 wt.%, respectively. The rutile decomposes into rutile with Nb (1.4 wt.%) and Fe (0.87 wt.%) impurities and titanium oxide rich in Fe (6.61 wt.%), Nb (up to 20.8 wt.%), and Ta (up to 2.81%) impurities. Based on the measured contents of incompatible elements in differently depleted high-alumina rocks, the following series of element mobility during UHP metamorphism has been established: Th > Ce > La > Pr > Nd > K > Ba > Rb > Cs > Sm > Eu. The contents of U, P, and Zr in the depleted rocks are similar to those in the nondepleted rocks. The studies have shown that metapelites subducted to the depths with diamond stability can be depleted to different degrees. This might be either due to their exhumation from different depths of the subduction zone or to the presence of an external source of water controlling the temperature of dissolution of phengite and the formation of supercritical fluid/melt.
Ключевые слова:	Continental subduction; UHP metamorphism; Mobility of elements; подвижность элементов; Метаморфизм сверхвысоких давлений; Континентальная субдукция;
Издано:	2015
Физ. характеристика:	с.1298-1321
Цитирование:	1. Буслов М.М., Вовна Г.М. Состав и геодинамическая природа протолитов алмазсодержащих пород Кумды-Кольского месторождения Кокчетавского метаморфического пояса, Северный Казахстан // Геохимия, 2008, № 9, с. 955-964. 2. Добрецов Н.Л., Тениссен К., Смирнова Л.В. Структурная и геодинамическая эволюция алмазсодержащих метаморфических пород Кокчетавского массива (Казахстан) // Геология и геофизика, 1998, т. 39 (12), с. 1645-1666. 3. Королев Н.М., Марин Ю.Б., Никитина Л.П., Зинченко В.Н., Шиссупа У.М. Высокониобиевый рутил из верхнемантийных эклогитовых ксенолитов алмазоносной кимберлитовой трубки Катока, Ангола // ДАН, 2014, т. 454, № 2, с. 207-210. 4. Лаврова Л.Д., Печников В.А., Плешаков А.М., Надеждина Е.Д., Шуколюков Ю.А. Новый генетический тип алмазных месторождениий. М., Научный мир, 1999, 215 с. 5. Соболев Н.В., Логвинова А.М., Лаврентьев Ю.Г., Карманов Н.С., Усова Л.В., Козьменко О.А., Рагозин А.Л. Nb-рутил из микроксенолита эклогита кимберлитовой трубки Загадочная, Якутия // ДАН, 2011, т. 439, № 1, с. 102-105. 6. Шацкий В.С., Соболев Н.В., Заячковский А.А., Зорин Ю.М., Вавилов М.А. Новое проявление микроалмазов в метаморфических породах как доказательство регионального характера метаморфизма сверхвысоких давлений в Кокчетавском массиве // Докл. АН СССР, 1991, т. 321, № 1, с. 189-193. 7. Шацкий В.С., Ягоутц И., Козменко O.A., Блинчик T.M., Соболев Н.В. Возраст и происхождение эклогитов Кокчетавского массива (Северный Казахстан) // Геология и геофизика, 1993, т. 34 (12), с. 47-58. 8. Шацкий В.С., Ситникова Е.С., Козьменко О.А., Палесский С.В., Николаева И.В., Заячковский А.А. Проведение несовместимых элементов в процессе ультравысокобарического метаморфизма (на примере пород Кокчетавского массива) // Геология и геофизика, 2006, т. 47 (4), с. 485-489. 9. Auzanneau E., Vielzeuf D., Schmidt M.W. Experimental evidence of decompression melting during exhumation of subducted continental crust // Contr. Miner. Petrol., 2006, v. 152, p. 125-148. 10. Auzanneau E., Schmidt M.W., Vielzeuf D., Connoly J.A.D. Titanium in phengite: a geobarometer for high temperature eclogites // Contr. Miner. Petrol., 2010, v. 159, p. 1-24. 11. Bebout G.E. Metamorphic chemical geodynamics in subduction zones // Earth Planet. Sci. Lett., 2007, v. 260, p. 373-393. 12. Bebout G.E., Agard P., Kobayashi K., Moriguti T., Nakamura E. Devolatilization history and trace element mobility in deeply subducted sedimentary rocks: Evidence from Western Alps HP/UHP suites // Chem. Geol., 2013, v. 342, p. 1-20. 13. Burov E., Francois T., Yamato P., Wolf S. Mechanisms of continental subduction and exhumation of HP and UHP rocks // Gondwana Res., 2014, v. 25, p. 464-493. 14. Carswell D.A., Compagnoni R. Ultrahigh pressure metamorphism / European Mineralogical Union, Notes in Mineralogy, 2003, v. 5, 508 p. 15. Chen D.-L., Liu L., Sun W.-D., Zhu X.-H., Liu X.-M., Guo C.-L. Felsic veins within UHP eclogite at xitieshan in North Qaidam, NW China: Partial melting during exhumation // Lithos, 2012, v. 136-139, p. 187-200. 16. Chopin C. Coesite and pure pyrope in high-grade blueschists of the Western Alps: a first record and some consequences // Contr. Miner. Petrol., 1984, v. 86, p. 107-118. 17. Dobretsov N.L., Sobolev N.V., Shatsky V.S., Coleman R.G., Ernst W.G. Geotectonic evolution of diamondiferous paragneisses, Kokchetav Complex, northern Kazakhstan: the geologic enigma of ultrahigh-pressure crustal rocks within a Paleozoic foldbelt // Island Arc, 1995, v. 4, p. 267-279. 18. Domanik K.J., Holloway J.R. The stability of phengitic muscovite and associated phases from 5.5 to 11 GPa: implications for deeply subducted sediments // Geochim. Cosmochim. Acta, 1996, v. 60, p. 4133-4150. 19. Gerya T.V., Perchuk L.L., Burg J.-P. Transient hot channels: Perpetrating and regurgitating ultrahigh-pressure, high-temperature crust-mantle association in collision belt // Lithos, 2008, v. 103, p. 236-256. 20. Green T.H., Hellman P.L. Fe-Mg partitioning between coexisting garnet and phengite at high pressure, and comments on a garnet-phengite geothermometer // Lithos, 1982, v. 15, p. 253-266. 21. Hermann J. Allanite: thorium and light rare earth element carrier in subducted crust // Chem. Geol., 2002, v. 192, p. 289-306. 22. Hermann J., Green D.H. Experimental constraints on high pressure melting in subducted crust // Earth Planet. Sci. Lett., 2001, v. 188, p. 149-168. 23. Hermann J., Spandler C.J. Sediment melts at sub-arc depths: an experimental study // J. Petrol., 2008, v. 49, p. 717-740. 24. Hermann J., Rubatto D. Accessory phase control on the trace element signature of sediment melts in subduction zones // Chem. Geol., 2009, v. 265, p. 512-526. 25. Hermann J., Zheng Y., Rubatto D. Deep fluids in subducted continental crust // Elements, 2013, v. 9, p. 281-287. 26. John T., Klemd R., Klemme S., Pfдnder J.A., Hoffmann J.E., Gao J. Nb-Ta fractionation by partial melting at the titanite-rutile transition // Contr. Miner. Petrol., 2011, v. 161, p. 35-45. 27. Kaneko Y., Maruyama S., Terabayashi M., Yamamoto H., Ishikawa M., Anma R., Parkinson C.D., Ota T., Nakajima Y., Katayama I., Yamamoto J., Yamauchi K. Geology of the Kokchetav UHP-HP metamorphic belt, northern Kazakhstan // Island Arc, 2000, v. 9, p. 264-283. 28. Klemme S., Prowatke S., Hametner K., Gunther D. Partitioning of trace elements between rutile and silicate melts: Implications for subduction zones // Geochim. Cosmochim. Acta, 2005, v. 69, p. 2361-2371. 29. Korsakov A.V., Shatsky V.S., Sobolev N.V., Zayachkovsky A.A. Garnet-biotite-clinozoisite gneiss: a new type of diamondiferous metamorphic rock from the Kokchetav Massif // Eur. J. Miner., 2002, v. 14, p. 915-928. 30. Li X.-P., Zheng Y.-F., Wu Y.-B., Chen F.-K., Gong B., Li Y. Low-T eclogite in the Dabie Terrane of China; petrological and isotopic constraints on fluid activity and radiometric dating // Contr. Miner. Petrol., 2004, v. 148, p. 443-470. 31. Li Z., Yang J., Xu Z., Li T., Xu X., Ren Y., Robinson P.T. Geochemistry and Sm-Nd and Rb-Sr isotopic composition of eclogite in the Lhasa terrane, Tibet, and its geological significance // Lithos, 2009, v. 109, p. 240-247. 32. Manning C.E. The chemistry of subduction-zone fluids // Earth Planet. Sci. Lett., 2004, v. 223, p. 1-16. 33. McDounough W.F., Sun S.-S. The composition of the Earth // Chem. Geol., 1995, v. 120, p. 223-253. 34. Pearson D.G., Brenker F.E., Nestola F., McNeill J., Hutchison M.T., Matveev S., Mather K., Silversmit G., Schmitz S., Vekermans B., Vincze L. Hydrous mantle transition zone indicated by ringwoodite included within diamond // Nature, 2014, v. 507, p. 221-224. 35. Rudnick R.L., Gao S. Composition of the continental crust // Treatise on geochemistry / Eds. H.D. Holland, K.K. Turekian. Oxford, Elsevier-Pergamon, 2003, v. 3, p. 1-64. 36. Rudnick R.L., Barth M., Horn I., McDonough W.F. Rutile-bearing refractory eclogites: missing-link between continents and depleted mantle // Science, 2000, v. 287, p. 278-281. 37. Schmidt M.W., Vielzeuf D., Auzanneau E. Melting and dissolution of subducting crust at high pressures: the key role of white mica // Earth Planet. Sci. Lett., 2004, v. 228, p. 65-84. 38. Shatsky V.S., Sobolev N.V. The Kokchetav massif of Kazakhstan, in EMU Notes in Mineralogy. V. 5 // Ultrahigh pressure metamorphism / Eds. D.A. Carswell, R. Compagnoni. Budapest, Eötvös University Press, 2003, p. 75-100. 39. Shatsky V.S., Sobolev N.V., Vavilov M.A. Diamond-bearing metamorphic rocks of the Kokchetav Massif N Kazakhstan // Ultrahigh pressure metamorphism / Eds. R.G. Coleman, X. Wang. Cambridge University Press, 1995, p. 427-455. 40. Shatsky V.S., Jagoutz E., Sobolev N.V., Kozmenko O.A., Parkhomenko V.S., Troesch M. Geochemistry and age of ultrahigh pressure metamorphic rocks from the Kokchetav Massif (Northern Kazakhstan) // Contr. Miner. Petrol., 1999, v. 137, p. 185-205. 41. Smith D.C. Coesite in clinopyroxene in the Caledonides and its implications for geodynamics // Nature, 1984, v. 310, p. 641-644. 42. Sobolev N.V., Shatsky V.S. Diamond inclusions in garnets from metamorphic rocks: a new environment for diamond formation // Nature, 1990, v. 343, p. 742-746. 43. Sobolev N.V., Efimova E.S. Composition and petrogenesis of Ti-oxides associated with diamonds // Int. Geol. Rev., 2000, v. 42, p. 758-767. 44. Spandler C., Pirard C. Element recycling from subducting slabs to arc crust: A review // Lithos, 2013, v. 170-171, p. 208-223. 45. Spandler C.J., Hermann J., Arculus R.J., Mavrogenes J.A. Redistribution of trace elements during prograde metamorphism from lawsonite blueschist to eclogite facies; implications for deep subduction-zone processes // Contr. Miner. Petrol., 2003, v. 146, p. 205-222. 46. Spandler C., Mavrogenes J., Hermann J. Experimental constraints on element mobility from subducted sediments using high-P synthetic fluid/melt inclusions // Chem. Geol., 2007, v. 239, p. 228-249. 47. Spandler C., Yaxley G., Green D.H., Scott D. Experimental phase and melting relations of metapelite in the upper mantle: implications for the petrogenesis of intraplate magmas // Contr. Miner. Petrol., 2010, v. 160, p. 569-589. 48. Stepanov A.S., Hermann J., Korsakov A.V., Rubatto D. Geochemistry of ultrahigh-pressure anatexis: fractionation of elements in the Kokchetav gneisses during melting at diamond-facies conditions // Contr. Miner. Petrol., 2014, v. 167, p. 1002. 49. Taylor S.R., McLennan S.M. The continental crust: its composition and evolution. Boston, Blackwell Scientific, 1985, 312 p. 50. Thomsen T.B., Schmidt M.W. Melting of carbonated pelites at 2.5-5.0 GPa, silicate-carbonatite liquid immiscibility, and potassium-carbon metasomatism of the mantle // Earth Planet. Sci. Lett., 2008, v. 267, p. 17-31. 51. Zhang Z.M., Shen K., Liou J.G., Dong X., Wang W., Yu F., Liu F. Fluid-rock interactions during UHP metamorphism: A review of the Dabie-Sulu orogen, east-central China // J. Asian Earth Sci., 2011, v. 42, p. 316-329. 52. Zhao Z.-F., Zheng Y.-F., Chen R.-X., Xia Q.-X., Wu Y.-B. Element mobility in mafic and felsic ultrahigh-pressure metamorphic rocks during continental collision // Geochim. Cosmochim. Acta, 2007, v. 71, p. 5244-5266. 53. Zheng Y.-F., Hermann J. Geochemistry of continental subduction-zone fluids // Earth, Planets and Space, 2014, v. 66, doi:10.1186/1880-5981-66-93. 54. Zheng Y.-F., Chen R.-X., Zhao Z.-F. Chemical geodynamics of continental subduction-zone metamorphism: Insights from studies of the Chinese Continental Scientific Drilling (CCSD) core samples // Tectonophysics, 2009, v. 475, p. 327-358. 55. Zheng Y.-F., Xia Q.-X., Chen R.-X., Gao X.-Y. Partial melting, fluid supercriticality and element mobility in ultrahigh-pressure metamorphic rocks during continental collision // Earth Sci. Rev., 2011, v. 107, p. 142-374. 56. Zheng Y.-F., Zhang L., McClelland W.C., Cuthbert S. Processes in continental collision zones: preface // Lithos, 2012, v. 136-139, p. 1-9.