835

Садыков С. А.
Дополнительное фракционирование изотопов углерода на гранях кристаллов кальцита.

Дополнительное фракционирование изотопов углерода на гранях кристаллов кальцита.

Additional fractionation of carbon isotopes on faces of calcite crystals.

С. А. Садыков¹

S. A. Sadykov¹

¹Miass, Institute of mineralogy UB RAS

e-mail: sadykov@mineralogy.ru

10 samples of calcite crystals were investigated from the Dal,negorsk deposit of polymetallic ores, the Far East. The carbon isotopes composition of crystals indicates on combination of different carbon sources (limestones (- 1,090 ‰, PDB), atmospheric carbonic gas (- 7 ÷ – 10 ‰, PDB), water with the dissolved carbonate-ions, graphite (- 23,182 ‰, PDB)). Fluctuation of carbon isotopes ratios was revealed on the faces of crystals, which up to 10 – 15 % from the average composition in the sample.

Объектом исследований были кристаллы кальцита из Дальнегорского скарново-полиметалического месторождения (Тетюхе), Сихотэ-Алинь, Приморский край. Месторождение характеризуется широким развитием полостей с кристаллами кальцита разных форм.

Изотопный состав образцов определялся на масс-спектрометре Delta+ Advantage фирмы Thermo Finnigan. Ошибка измерений данных составляла 0,079 ‰, PDB.

Средний изотопный состав углерода исследованных известняков равен – 1,090 ‰, PDB, значения отношений стабильных изотопов углерода меняются от – 0,361 до – 4,591 ‰, PDB. В образце содержащем графит-хлоритовую массу изотопный состав равен – 23,182 ‰, PDB. В связи с длительной геологической историей Дальнегорских месторождений следует предположить, что при образовании кристаллов кальцита углерод использовался из 4-х источников: известняки (- 1,090 ‰, PDB), графит (- 23,182 ‰, PDB), растворенная в воде углекислота, атмосферный углекислый газ ( от – 7 до – 10 ‰, PDB). Ещё одним источником мог быть метан, идущий по трещинам из нижележащих горных пород.

Было исследовано 10 крупнокристалических образцов кальцита, разных форм. Семь образцов представляют собой гексагональные призмы, один образец – развитый ромбоэдр {02-21} с матовой поверхностью и узкими гранями спайного ромбоэдра, ещё один из образцов ромбоэдр (выколок по спайности), и последний, скаленоэдр ограниченный ромбоэдром. Отбор проб проводился с разных граней кристаллов и из разных частей кристаллов. Значение отношения стабильных изотопов углерода в исследованных образцах имеют значения от – 8,642 до – 34,329 ‰, PDB. В трёх образцах гексагональных призм, каждая из которых была распилена на несколько частей, выявлено изменение отношения изотопов по длине образца.

Все исследованные образцы отличаются своими изотопными составами от любого из вышеперечисленных источников углерода, т.е. при росте кристаллов происходило смешение углерода из разных источников. Неоднородность зонального образца кристалла кальцита, описанного нами в статье [1], можно объяснить разными условиями роста зон. В трёх образцах кальцита призматической формы можно предположить, что негомогенность отношения изотопов возникла в процессе образования призмы за счет торможения слоев роста ромбоэдра и скаленоэдра. В образце призмы ограниченной папиршпатом также наблюдается неоднородность изотопного состава на гранях призмы. Исследования проб отобранных с граней ромбоэдра или скаленоэдра также показали неодинаковые значения изотопного состава. Ёще одним фактором, определяющим разницу значений отношений изотопов, является большая площадь отбора проб. Размер площадки пробы достигал 5 мм, глубина отбора также не регулировалась. Оптические исследования показали, что в кристаллах наблюдается тонкая зональность (толщинка зонок равна 10 мкм). При отборе проб попадал материал из разных зонок и вициналей. Вероятно, исследования проведенные с использованием более локальных методов (лазерная абляция и т.п.) позволят уточнить полученные данные. Однако, во всех изученных кристаллах изотопный состав на разных гранях неодинаков и значительно превышает ошибки измерений.

Таким образом, на процесс фракционирования изотопного состава углерода при росте кристаллов кальцита влияют не только условия среды и вещественный состав флюида, но и процесс локального изменения среды на границе кристалл-среда, то есть кристаллы дополнительно фракционируют изотопы углерода на гранях. Изменение изотопного состава на гранях достигает 10-15 % от среднего по образцу.

Автор благодарен за помощь при проведении исследований В. Н. Анфилогову, В. А. Попову и Т. П. Нишанбаеву.

Литература

1. Садыков С. А., Попов В. А., Анфилогов В. Н., Нишанбаев Т. П. // Доклады Академии наук, 2007, том 412, № 2, 250-252.