Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета и Института геологии и геохронологии докембрия РАН провели изотопный анализ апатита, найденного в магматических породах Северного Приладожья. По их данным, возраст этого апатита составляет около 1,8 млрд лет. Такой подход к изучению минералов может способствовать поиску и прогнозированию месторождений полезных ископаемых. Результаты работы опубликованы в международном научном журнале. Geochemistry International.
Изучаемый апатит. Фотография от Шаукета Балтыбаева.
Северное Приладожье — регион севернее Ладожского озера, отличающийся уникальными горными породами, образовавшимися при застывании больших масс магмы.
Ученые из Петербурга изучают накопление и перераспределение рудных веществ в земной коре. Это важно для поиска и прогнозирования месторождений полезных ископаемых: позволяет определить участки Земли, потенциально подходящие для образования залежей полезных ископаемых, а также выявить факторы среды, влияющие на этот процесс.
Задача особенно актуальна для Северного Приладожья, богатого гранитами, графитом, кварцитами и другими полезными ископаемыми.
Апатит может помочь с пониманием механизмов появления пород. Это фосфатный минерал (Ca5(PO4)3(F, OH, Cl)), который встречается в осадочных, магматических и метаморфических породах и иногда образует крупные скопления (например, в Хибинском массиве).
Название апатит произошло от греческого слова «обман», потому что его легко перепутать с другими камнями из-за вариативности внешнего вида. Кроме того, его активно используют в промышленности для производства фосфорных удобрений.
Крупнейшие мировые залежи данного материала сосредоточены в России на Кольском полуострове, где за полярным кругом расположен город Апатиты, получивший своё название в честь этого минерала.
Ученые СПбГУ и ИГГГ РАН исследовали апатиты Северного Приладожья. В раннепротерозойских массивах региона, например, Велимякской интрузии, минерал входит в состав титаномагнетитовой руды, добычу которой начали в XIX веке. Высокое содержание фосфора в рудных пластах и обусловило возникновение объекта в этом месте.
Для определения времени образования минерала проведено изотопное исследование U‑Pb в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН, занимающемся изучением древнейших пород Земли. Анализ показал переотложенный характер, спровоцировавший перекристаллизацию и образование новых минералов при метаморфизме.
Метаморфизм представляет собой изменение горных пород под воздействием высоких температур, давления и химических веществ без плавления. По словам Шаукета Балтыбаева, этот процесс сильно отстает во времени от этапа магматической кристаллизации других пород и руд. Магматические породы сформировались около 1,88 млрд лет назад, а переотложение и перекристаллизация апатита произошли спустя 80−100 млн лет, то есть примерно 1,8 млрд лет назад. Эти данные согласуются с более ранним анализом пород этого региона.
Метаморфические изменения горных пород происходят неравномерно в земной коре. В результате некоторые породы превращаются в другие, меняя свой облик до неузнаваемости. 同时, состав этих пород изменяется: появляются новые минералы, отличающиеся от прежних внешним видом и химическим составом.
Специалисты полагают, что датирование по U-Pb указывает на достижение определенной температуры (400−600 °C) апатитом, после которой произошло прекращение геохимического взаимодействия с окружением. Возможно, кристаллизация не завершилась полностью, а апатит просто охлаждался. Тем не менее, исследование выявило значительные метаморфические изменения апатита.
Общий состав вещества является дополнительным доказательством перекристаллизации. Состав одинаков во всех разновидностях пород исследованного массива: от самых простых (с небольшим количеством кремния и большим содержанием магния) до самых сложных (с максимальным количеством кремния). Исследования этого минерала в других областях показывают, что он менял бы свой состав при эволюции магмы и не мог бы оставаться таким же.
Особенности пород указывают на то, что магматический апатит перекристаллизовался через 80-100 млн лет после образования массива. Возможно, такая же судьба постигла титаномагнетитовую руду, которая тесно связана с ним. Понимание этой истории становления оруденения важно для понимания механизмов концентрации рудного вещества в данном массиве и подобных объектах, что важно для поиска полезных ископаемых.
Экспедиции и лабораторные анализы получили поддержку. грантом Российского научного фонда.
Информация и фото предоставлены пресс-службой СПбГУ