Заведующий: доктор геол.-мин. наук, Академик РАН Когарко Лия Николаевна
Телефон: (499) 137-31-16 E-mail:kogarko@geokhi.ru Состав лаборатории (в т.ч. совместители):
23 сотрудника, в т.ч. 2 академика РАН, 1 член-корр РАН, 4 доктора наук, 12 кандидатов наук
Щелочной магматизм является самым глубинным из всех магматических формаций мира. Недавние исследования геофизиков по сейсмической томографии показали, что иногда щелочной вулканизм уходит корнями до границы ядро-мантия, вследствие этого он несет уникальную информацию о составе и физико-химических параметрах самых глубинных геосфер, представляя собой своеобразные "окна в мантию".
Особенности эволюции щелочных магм – высокая (до 1800°С) температура первичных расплавов и очень большой температурный диапазон кристаллизации определяют высокую степень дифференциации щелочных расплавов, что приводит к исключительной продуктивности щелочного магматизма в отношении редких и радиоактивных элементов. С ним связаны подавляющая часть мировых запасов ниобия, тантала, редких земель, тория, стронция и фосфора, а также значительные ресурсы титана, циркония, гафния, и урана. Крупнейшие комплексные месторождения редкометального сырья сосредоточены в этих породах.
Россия занимает одно из первых мест в мире по распространенности щелочного и карбонатитового магматизма.
Для успешного прогнозирования редкометального сырья необходимы фундаментальные модели происхождения и эволюции щелочных магм, от выплавления первичных расплавов в глубинах мантии до минералообразования на пегматитовой и позднегидротермальной стадиях. Конечно, построение единой модели дело будующего, но уже сейчас очевидно, что для этого необходимо совмещение данных по геохимии, петрологии и минералогии редких и рассеянных элементов в процессах эволюции и дифференциации щелочных магм, а также по изотопным характеристикам источников щелочного и карбонатитового магматизма.
Лаборатория геохимии щелочных пород была организована в 1982 году. Ее руководителем стала академик РАН Л.Н. Когарко.
Целью лаборатории является исследование процессов зарождения, эволюции и рудоносности щелочных магм.
Главной задачей лаборатории является выявление условий накопления стратегических металлов (REE, Nd, Ta, Zr, Hf, U, Th) в процессах щелочного магматизма, начиная от выплавления первичных магм до формирования экономически значимых концентраций.
Основные направления исследований: - Изучение эволюции щелочного и карбонатитового магматизма в истории Земли, его связи с процессами геохимической дифференциации мантии. Определение геодинамических режимов, контролирующих щелочной магматизм.
- Определение термодинамических параметров и механизмов концентрирования REE, Nb, Ta, Zr, Hf, радиоактивных и благородных металлов. Разработка моделей генезиса щелочных и карбонатитовых пород и связанных с ними месторождений стратегического сырья.
- Установление минеральных форм стратегических металлов, их эволюции в процессе дифференциации щелочных магматических систем. Выявление новых минеральных видов.
- Комплексное изучение щелочных пород как источников стратегических металлов и создание новых методов извлечения полезных компонентов.
- Экспертная оценка рудного потенциала щелочных и карбонатитовых массивов Российской Арктики и других регионов. Разработка геохимических критериев поисков стратегического сырья.
Лаборатория исповедует комплексный подход к изучению проблем генезиса и рудоносности щелочного магматизма, сочетающий современные методы геохимического и минералогического исследования вещества, термодинамического и экспериментального моделирования, создания и анализа банков данных. В современных условиях это возможно только за счет тесной научной кооперации с исследователями других лабораторий, в том числе за рубежом.
Для интенсификации обмена научной информацией лабораторией ежегодно проводятся международные конференции.
| Главные результаты, полученные за время существования лаборатории: - На основании созданного банка данных установлено возникновение щелочного и карбонатитового магматизма Земли на рубеже 2,5 - 2,8 млрд. лет и в процессе эволюции Земли происходило непрерывное нарастание его активности, что связано с глобальным изменением геодинамического режима и потенциала кислорода Земли, а также активизацией крупномасштабного мантийного метасоматоза. В рамках предложенной концепции объяснен рост кимберлитового магматизма и падение его алмазоносности в ходе эволюции Земли. Предложена модель генезиса калиевого магматизма.
- Разработан принцип ранней котектической насыщенности щелочных магм в отношении рудного минерала как необходимого условия для формирования месторождений стратегических металлов. Предложен новый геохимический критерий редкометальной лопаритовой минерализации Ловозерского суперкрупного месторождения (Кольский полуостров), основанный на изменении форм выделения лопарита. Получен патент.
- Показано, что критерием потенциальной благороднометальной специализации щелочных-ультраосновных магматических комплексов являются высокие значения фугитивности кислорода (выше 2 лог единиц буфера Q-F-M), обеспечившие накопление благородных металлов в выплавляемых щелочных расплавах.
- Открыто 90 новых минеральных видов. На основе исследования титано- ниобо- и цирконо-силикатов, в том числе новых минералов разработаны основы генетической кристаллохимии и классификации важных для петрологии агпаитовых пород и пегматитов, содержащие группы минералов эвдиалита, лабунцовита, илерита, лампрофиллита и др.
- На основании экспериментальных исследований построен ряд принципиальных для петрологии щелочного магматизма фазовых диаграмм, определены коэффициенты распределения минерал-щелочной расплав.
Главные результаты, полученные лабораторией за время последние годы: - Разработан новый геохимический критерий благороднометального оруденения крупных магматических провинций Российской Арктики. Показано, что повышенная активность кислорода этих магматических систем является главной причиной высокого потенциала благородных металлов. Падение фугитивности кислорода в результате взаимодействия первичных магм сибирских базальтов с породами осадочного чехла приводит к формированию сульфидного расплава, концентрирующего Ni, Cu, PGM, Au и к образованию месторождений Норильского типа. В породах Маймеча-Котуйской провинции подобное взаимодействие отсутствует и благородные металлы находятся главным образом в форме металлических выделений, что является главным фактором формирования россыпных месторождений.
- Построена количественная модель концентрирования и фракционирования ценных стратегических металлов - циркония и гафния - в конечных продуктах дифференциации щелочных магматических систем – эвдиалитовых рудах, рассматриваемых как новый источник редкометального сырья (Zr, Hf, HREE).
- Экспериментально показано, что при плавлении субдукционного материала с участием летучих компонентов при 6-8 ГПА (180-240 км) в результате фракционирования коэсита либо стишовита возможно выплавление недосыщенных щелочных расплавов. Сохранение жадеитового пироксена в реститовой зоне ведет к формированию расплавов с высоким K/Na отношением. Такой механизм позволяет объяснить формирование щелочных пород островных дуг.
- На основании экспериментальных исследований системы перидотит-CO2-Н2O-F до 10 ГПА определены фазовые соотношения и распределение компонентов между минеральными фазами и карбонатно-силикатными расплавами при высоких Т-Р параметрах. Проведенные на основании полученных коэффициентов распределения расчеты показали, что первичные кимберлитовые расплавы могут образовываться при малых степенях плавления деплетированной субконтинентальной мантии, обогащенной астеносферными расплавами.
- Обнаружена Sr-Nd-Pb изотопная неравновесность клинопироксенов из ультракалиевых эффузивов Восточно-Африканского рифта. Предложен двустадийный механизм,её образования включающий 1- образование первичных расплавов при плавлении гетерогенного пироксенит-перидотитового мантийного субстрата и 2 - смешение магм из двух литосферных и подлитосферных горизонтов при быстром подъеме к земной поверхности
|
