Горнова М.А., Медведев А.Я., Беляев В.А., Каримов А.А. ИГХ...
description
Transcript of Горнова М.А., Медведев А.Я., Беляев В.А., Каримов А.А. ИГХ...
Горнова М.А., Медведев А.Я., Беляев В.А., Каримов А.А. ИГХ СО РАН
Эгийнгольский перидотитовый массив: свидетельства взаимодействия с
островодужными расплавами
В отличие от достаточно хорошо изученного процесса плавления в срединно-океанических хребтах, формирующего океаническую литосферу, в представлениях о процессах, происходящих в надсубдукционных зонах, ещё много неясного.
Геохимические особенности перидотитов дают представление о составе литосферной мантии и позволяют с большой степенью достоверности оценить механизм, физико-химические условия плавления и выявить процесс миграции расплавов.
Распространение основных типов структурно-вещественных комплексов в строениии Джидинской зоны [Гордиенко и др., 2007] и расположение изученных перидотитовых массивов.
1-4–структурно-вещественные комплексы: 1- островодужные без расчленения, 2- аккреционной призмы, 3- гайотов, 4- флишевые; - Эгийнгольский перидотитовый массив.
1
Джидинская зона - область развития венд-кембрийских океанических, островодужных, окраинноморских структурно – вещественных комплексов, составлявших Джидинскую островодужную систему на активной окраине Палеоазиатского океана. Современная геологическая структура Джидинской зоны сформировалась в результате коллизии в позднем карбоне – перми.
Площадь массива ~ 90 км2 . Находится в окружении венд-нижнекембрийских карбонатных пород и прорывающих массив гранитоидов. В 80-х изучался Г.И. Пинусом, Л.В. Агафоновым и Ф.П. Лесновым [Пинус и др., 1984], которые отнесли его к альпинотипным перидотитам. Представлен серпентинизирован-ными гарцбургитами и дунитами, включает пироксенитовые дайки.
1 – средне-юрские углисто-терригенные отложения; 2 – нижнее-кембрийская кремнисто-карбонатная толща; 3 – средне- и верхнепалеозойские гранитоиды; 4 – венд-раннекембрийские(?) серпентиниты; 5 – места расположения пироксенитовых даек.
Петрографические исследования и анализ минералов проводились на рентгеноспектральном микроанализаторе JXA8200.
Петрогенные элементы определялись методом РФА (многоканальный рентгеновский спектрометр СРМ-25), Na и K – методом пламенной фотометрии, Cr и Ni – методом атомной абсорбции (спектрометр модели 503 АAnalyst 800 фирмы Perkin-Elmer).
Редкие элементы (Nb, Zr, Hf, Ti, Th, Rb, Ba, Sr, Y, REE) определялись методом масс-спектрометрического анализа с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) на масс-спектрометре высокого разрешения ELEMENT2. Для контроля правильности результатов использовались международные стандарты JP-1 и DTS-1. Воспроизводимость для La, Ce, Nb, Zr, Hf, Ti составила ~15-25 %, для остальных элементов не превышала 10 %.
Содержания Ti контролировались определением другим методом по специально разработанной методике РФА на спектрометре S4 Pioneer фирмы Bruker AXS.
Редкоэлементные составы пироксенов были получены методом вторично-ионной масс-спектрометрии (SIMS) в ИМИ РАН (г. Ярославль). Воспроизводимость измерений не превышала 10 % для примесей с концентрациями >1 г/т и 20 % для концентраций <1 г/т.
Ol
Ol
Ol
Cpx
Opx
Amph
0,4 мм
Opx
1 мм
Opx
Cpx
Cpx
Amph
Opx
Opx
Opx
Opx+L1→ Ol+Cpx+Amph+Sp +L2
Составы оливина и шпинели
40%
30%
20%
10%
FMM
0.840.880.920.96
Mg# оливина
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00C
r# ш
пине
лиНадсубдукционные перидотиты
Перидотитыпассивныхокраин
Абиссальныеперидотиты
0.00.20.40.60.81.0
Mg# шпинели
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Cr#
шпи
нели
Перидотиты
Пироксениты
Надсубдукционныеперидотиты
Абиссальныеперидотиты
Cr# Sp
TiO2 Sp
Составы Ol и Sp перидотитов соответствуют оливин-шпинелевому мантийному тренду (поле надсубдукционных перидотитов). Sp с Cr# 0,35-0,45 соответствуют Sp абиссальных гарцбургитов. Sp с Cr#> 0.45 имеют более низкую магнезиальность и повышенные содержания TiO2, точки их состава отклоняются от реститового тренда к составам шпинелей бонинитов, что свидетельствуют о преобразовании в надсубдукционных зонах.
Состав ортопироксена
Al2O3
Cr2O3
В пределах образца - положительная корреляция Al2O3 и Cr2O3, максимальные концентрации Al2O3 и Cr2O3 в центрах крупных зерен. В образцах с низкой Сr#Sp Al2O3 и Cr2O3 показывают отрицательную корреляцию при сравнении центров крупных зерен. Эти составы близки к ортопироксенам наиболее деплетированых абиссальных перидотитов [Seyler et al., 2003].Точки составов краев и мелких зерен Opx лежат вне поля реститовых Opx абиссальных перидотитов. В образцах с Cr#Sp>0.45 даже центры – вне поля реститовых Opx. Это свидетельствует о выносе Al2O3 и Cr2O3 в расплав.
Состав клинопироксена
La Ce Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb
0.001
0.01
0.1
1
10Эгийнгол
1
Клинопироксен / хондрит
2
31 - Johnson et al., 1990
2 - Bizim is et al., 2000
3 - Seyler et al., 2007
Абиссальные перидот ит ы
надсубдукционные перидот иты
перидот иты, преобразованные расплавом
Сpx гарцбургитов имеют концентрации HREE, промежуточные между Cpx абиссальных и надсубдукционных перидотитов. Кривые распределения характеризуются последовательным понижением концентраций от Yb N к NdN и ростом – LREEN c максимумом по СeN. Максимальные концентрации REE в Сpx имеют образцы с наименьшей хромистостью шпинели. Для воспроизведения наблюдаемых концентрации и формы нормированной кривой для Gd-Yb требуется 9-10% плавление в гранатовой фации за которым следует 13-14% плавление в шпинелевой фации. Суммарная степень плавления ~ 23% плавления. Модель не модального полибарического критического плавления.
Состав клинопироксена
10 100 1000 10000
0.01
0.1
1
10
10 100 1000 10000
0.01
0.1
1
10
100
10 100 1000 10000
0.01
0.1
1
10
100
10 100 1000 10000
0.1
1
10
100
1000
Эгийнгольский массив
Надсубдукционные перидотиты
Абиссальные перидотиты
Yb, ppm Zr, ppm
Ce, ppm Sr, ppm
Ti, ppm Ti, ppm
Ti, ppmTi, ppm
С увеличением степени безводного плавления в реститовых Сpx абиссальных перидотитов происходит уменьшение концентраций Ti и Zr . Cpx из перидотитов надсубдукционных зон (Conical, Torishima и офиолитовых комплексов Hellenic Penensula) лежат в стороне от этого тренда и демонстрируют более низкие концентрации Ti и обогащенность Zr, Sr, La, Ce. Эгийнгольские Сpx также имеют низкое содержания Ti и обогащены Zr, Sr, La, Ce.
На диаграмме MgO-FeO, Al2O3, SiO2 [Herzberg,Herzberg, 2004] перидотиты Эгийнгольского массива не соответствуют составам реститов от безводного плавления примитивной мантии. Характеризуются высоким SiO2, низким MgO, широкими вариациями FeO, низким Al2O3 (степени плавления от ~20 до 40%).
90
91
92
94
93
95
0
1
2345
2
3
5
7
10
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5Доля расплава
Mg# оливина
30 40 50 60
MgO, %
4
6
8
10
FeO
, %
6
5
4
321
10
753
2
0.1 0.2 0.3
0.4
Доля расплава
30 40 50 60
MgO, %
0
1
2
3
4
5
Al 2
O3,
%
5
4
3
21
2 3 5
7
0.1
0.2
0.3
0.4
Доля расплава
Оливин
30 40 50 60
MgO, %
40
42
44
46
48
SiO
2, %
Состав перидотитов
Состав перидотитов
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
0.001
0.01
0.1
1
RbBa U Nb LaCeNd SrSmEu Zr Hf GdDy Y Er Ti Yb
0.0001
0.001
0.01
0.1
1
10
100Порода / ПМ
30
25
20
15
10
5
Порода / ПМ
ConicalTorishima
Надсубдукционные перидотиты:
Надсубдукционые перидотиты: очень низкие концентрации HREE; U-V образные кривые распределения редких элементов (обогащение LILE и LREE, иногда MREE), положительные аномалии по Zr-Hf, Sr, часто Eu, иногда Ti, отрицательная аномалия Nb.
1
0,1 0,01
0,001
10
абиссальныеF
Составы реститов при фракционном полибарическом плавлении ПМ в шпинелевой фации, по [Niu, 2004]
0.001 0.01 0.1 1
1
10
100
1000
10000
Ti
Yb
25%
20%
15%
10%
5%
ПM
0.001 0.01 0.1 1
1
10
100
1000
10000
Ti
Yb
25%
20%
15%
10%
5%
ПМ
0.001 0.01 0.1 1
1
10
100
1000
10000
Ti
Yb
25%
20%
15%
10%
5%
MM
БА
В
надсубдукционные
абиссальные
Преобразованные островодужными расплавами
Эгийнгол
Состав пироксенитов
15 25 35 45 55
MgO, wt.%
0
10
20
30
CaO
, wt.
% 15 25 35 45 55
MgO, wt.%
35
40
45
50
55
60
SiO
2, w
t.%
Гарцбургиты
Пироксениты
Дуниты
CPX OPX
OL
OPX
CPX
OL
HBL
Редкоэлементный состав клинопироксена из пироксенитовых
жил
Состав расплавов, равновесных к
клинопироксенам
La Ce Sr Nd Sm Eu Ti Dy Y Er Yb
0.1
1
10
100
Пор
ода
/ хон
дрит
Высоко-Ca бониниты Тонга и первичные расплавы Троодоса (UPL)(Соболев и др., 1993; Sobolev, Danyushevsky, 1994)
Низко-Ca бониниты Папуа-Новая Гвинея (Konig et al., 2010)
Образование перидотитов Эгийнгольского массива
Образование гарцбургитов в результате ~20% фракционного полибарического плавления, начинающегося в гранатовой фации.
Оно могло происходить в зонах спрединга срединно-океанических хребтов, расположенных рядом с горячими точками.
Перемещение в надсубдукционную зону и преобразование образующимися там бонинитовыми расплавами с формированием дунитов и пироксенитов.
Образование перидотитов Эгийнгольского массива
Спасибо за внимание