Ученые из лаборатории геохимии и рудоносности щелочного магматизма и лаборатории изотопной геохимии и геохронологии ГЕОХИ РАН имени Вернадского совместно с коллегами из Пенсильванского государственного университета исследовали состав клинопироксенов из молодых мафуритовых лав вулканического поля Буньяругуру в Уганде. Результаты работы опубликованы в журнале Minerals.
Объектом исследования стали мафические ультракалиевые вулканические породы — камафугиты и мафуриты. Это самые молодые изверженные породы вулканического поля Буньяругуру, расположенного в провинции Торо-Анколе на северном участке Западной ветви Восточно-Африканской рифтовой долины.
Для анализа ученые использовали метод лазерной абляции LA-ICP-MS, который позволил определить содержание микроэлементов во вкрапленниках клинопироксена. Было определено содержание редких земель, крупноионных литофильных компонентов, а также высокозарядных и совместимых элементов. Полученные данные помогают точнее моделировать процессы формирования магм различного состава.
Цирконий подсказал происхождение магмы
Исследование показало, что клинопироксены содержат необычно высокие концентрации циркония — до 800–1000 ppm (единиц на миллион). Для мафических силикатных магм такие значения считаются аномальными, тогда как для клинопироксенов из карбонатитовых лав они являются характерными.
При этом аналогичная особенность отсутствует в клинопироксенах синхронных камафугитовых лав из соседних кратеров. Кроме того, в вулканических породах Буньяругуру обнаружены карбонатные включения внутри фенокристаллов высокомагнезиального оливина, что указывает на присутствие карбонатного материала в источнике магмы.
Молодые лавы стали моделью для изучения древних вулканов
По мнению авторов работы, совокупность полученных данных свидетельствует о смешении мафуритовых магм с карбонатитовыми расплавами. Исследование особенно ценно тем, что выполнено на молодых лавах, практически не измененных вторичными геологическими процессами. Это делает их удобной моделью для интерпретации происхождения более древних вулканических пород в рифтовых областях Земли, где прямое исследование минералов зачастую невозможно.
Мы интерпретируем клинопироксен с высоким содержанием циркония как свидетельство смешивания мафуритовых магм с карбонатитовыми расплавами.
Восточно-Африканский рифт считается одной из крупнейших активных рифтовых систем планеты. Здесь Африканская литосферная плита постепенно раскалывается, а в далеком будущем на ее месте может сформироваться новый океан.
Карбонатитовые вулканы встречаются крайне редко. Самый известный действующий вулкан такого типа — Ол-Доиньо-Ленгаи в Танзании, который извергает уникальные натрокарбонатитовые лавы с необычным химическим составом.
Метод LA-ICP-MS (Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, что переводится на русский как масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой и лазерной абляцией) позволяет определять концентрации микроэлементов непосредственно в отдельных участках минералов с высокой точностью, практически не разрушая исследуемый образец.
Вулканическое поле Буньяругуру или Кичвамбе (англ. Kichwambe volcanic field) расположено в гористой местности недалеко от экватора и включает 152 маара — молодых кратера без характерного конуса. В настоящее время лаву извергают лишь четыре маара, из остальных выходят лишь газы, многие заполнены водой, причем состав озер существенно различается.
Можно ли извлечь какую-то материальную выгоду из сделанного открытия, пока неясно, хотя минералы циркония по умолчанию представляют ценность для ядерной энергетики, стоматологии и других высокотехнологичных отраслей. Природа в очередной раз озадачила ученых, продемонстрировав свою непредсказуемость и капризность.
Недавно мы рассказали о том, как российским ученым удалось разогреть цирконий до 10 000 градусов.