ГлавнаяВ последние годы изотопы свинца все шире используются при изучении изверженных горных пород и рудных месторождений. Эти исследования в целом показали, что если рассматривать столь геологически короткий интервал времени, как мезозой — кайнозой, то можно видеть, что различный характер изотопного состава свинца в исследованных объектах может быть увязан с определенной геологической обстановкой. Другими словами, на изотопную эволюцию свинца, обусловленную радиоактивным распадом урана и тория, накладываются эффекты, связанные с фундаментальными химическими различиями между разными источниками этого элемента.
Хотя между наиболее важными геологическими средами и существуют локальные изотопные различия, большая их часть, к счастью, теряется, если рассматривать магматические или рудообразующие процессы. Вследствие этого наблюдаемые особенности распределения изотопного состава свинца вполне удовлетворительно укладываются в общую модель эволюции мантии, верхней континентальной коры и нижней континентальной коры. В настоящей работе мы делаем упор на фанерозойские, в частности на мезозойские и кайнозойские, месторождения, для которых мы имеем 1) намного большее количество анализов самых разнообразных объектов, 2) наиболее широкое географическое распространение изученных объектов и 3) наиболее точный контроль возраста минерализации. За исключением небольшого числа достойных внимания примеров, необходимая документация для до-кембрийских месторождений отсутствует, так что прежде чем их можно будет с пользой сопоставить в деталях с данной моделью, следует провести дополнительные исследования этих объектов.
Хотя мы рассматриваем здесь прежде всего объекты с концентрациями свинца, значительно превышающими кларковые, изотопный состав свинца пород и руд обычно формируется за счет довольно обычных материалов источника. Рудное месторождение часто представляет собой конечное, локализованное проявление определенных экономически важных минералов, образовавшееся под влиянием петрогенетических процессов, воздействующих на значительно более крупные объемы окружающих пород. Соответственно всякая интерпретация его происхождения должна также учитывать общую геологическую обстановку, оказывающую влияние на процессы минерализации.
Подходя к решению данной проблемы, мы стремились как можно полнее, со всех сторон, рассмотреть роль геодинамических процессов, протекающих в мантии и коре, в формировании изотопного состава свинца, хотя некоторые аспекты такого подхода уже освещались в литературе. Появление теории тектоники плит вызвало повышенный интерес к механизмам, обеспечивающим непрерывную связь между различными химическими системами в мантии и коре. Хотя наша модель в деталях и не зависит от какой-либо частной модели тектоники плит, мы тем не менее в своих попытках интерпретировать имеющиеся данные принимаем концепцию длительной химической эволюции Земли.
Теоретическое рассмотрение изотопной эволюции свинца в результате радиоактивного распада весьма полно освещено в литературе, и читатель, желающий проверить правильность математических формулировок, может найти их в работах. Некоторые важные параметры и уравнения, нужные для последующего обсуждения, приведены в табл. 2.1.
Значительная часть изотопных различий, о которых идет речь в данной работе, зависит от возможности точно определять мельчайшие различия в изотопном составе. Такая возможность может быть отнесена главным образом за счет многочисленных усовершенствований техники лабораторных измерений, сделанных за последнее десятилетие, благодаря которым в огромной мере улучшилась точность анализа и возросла производительность. Данные для горных пород и для руд, использованные в настоящем обобщении, находятся в Банке свинцово-изотопных данных Геологической службы CШA. Неопубликованные ранее данные, полученные в нашей лаборатории с аналитической погрешностью не более 0,1% для каждого отношения, приведены в табл. 2.2. На рис. 2.1 показан обобщенный график всех изотопных данных для фанерозойских горных пород и рудных месторождений, на котором выделены поля, отвечающие крупным зонам с различной геологической историей. Относительно независимое положение этих полей — особенность, которая не была полностью осознана в прошлом,— и дало начальный толчок настоящим «упражнениям» в плюмботектонике.
