В.А. Симонов1, Ю.В. Карякин2, С.В. Ковязин1, Э.В. Шипилов3

Особенности фракционирования магматических систем архипелага Земля Франца-Иосифа

Скачать *pdf

1Институт геологии и минералогии (ИГиМ) СО РАН, Новосибирск, Россия

2 Геологический институт (ГИН) РАН, Москва, Россия

3 Мурманский морской биологический институт (ММБИ) КНЦ РАН, Мурманск, Россия

 

Последние исследования, результаты которых опубликованы в 2008 г. [Карякин и Шипилов, 2008; Симонов и др., 2008; Шипилов и Карякин, 2008; Simonov et al., 2008], позволили установить новые данные о магматических комплексах архипелага Земля Франца-Иосифа. Особый интерес представляет информация по расплавным включениям в минералах из базальтов, дающая возможность расшифровать основные физико-химические параметры магматических систем [Симонов и др., 2008; Simonov et al., 2008]. До настоящего времени включения были найдены только в плагиоклазах. Сейчас удалось исследовать включения и в клинопироксенах, что позволяет рассмотреть особенности эволюции расплавов в ходе их фракционирования и последовательной кристаллизации минералов.

Включения расплавов были найдены в клинопироксенах из базальтов о-ва Гукера, бухта Тихая. В шлифах отчетливо видно, что зерна пироксена расположены в основном между вкрапленниками и лейстами плагиоклаза. Это прямо свидетельствует о том, что первым формировался плагиоклаз, а уже потом из фракционированного расплава происходила кристаллизация клинопироксена. Изученные образцы относятся к трапповой серии и близки по своим петрогеохимическим характеристикам к породам из базальтовых потоков о-ва Земля Александры, в плагиоклазах из которых ранее нами были исследованы расплавные включения. В данном сообщении используется также оригинальная информация по включениям в плагиоклазах из долеритов дайки о-ва Хейса [Симонов и др., 2008; Simonov et al., 2008].

Расплавные включения исследовались в микротермокамере с инертной средой [Соболев и Слуцкий, 1984]. Стекла закаленных гомогенизированных включений анализировались на рентгеновском микроанализаторе Camebax-Micro в Институте геологии и минералогии СО РАН.

В клинопироксенах из базальтов о-ва Гукера первичные расплавные включения (размерами 5-30 мкм, редко до 60 мкм) располагаются равномерно в минерале, либо формируют зоны роста вдоль границ кристаллов. Формы включений близки к удлиненным шестигранникам. Включения многофазовые, и в них обычно присутствует следующий набор фаз: кайма стекла вдоль границ + несколько светлых кристалликов (Pl?!) + зеленый кристаллик пироксена + темная рудная фаза + круглый газовый пузырек.

В ходе термометрических экспериментов около 1000°С во включениях из клинопироксенов начинают изменяться светлые фазы, появляется кайма расплава. В районе 1100°С в светлом расплаве включений наблюдаются уменьшающиеся округлые темные фазы и газовый пузырек. Полностью гомогенными включения становятся в интервале температур 1150-1175°С. Это существенно ниже, чем данные по включениям из плагиоклаза этого же образца базальтов о-ва Гукера - 1175-1205°С. Таким образом, устанавливается снижение температур расплавов о-ва Гукера (от 1205 до 1150°С) в ходе последовательной кристаллизации минералов: плагиоклазы - клинопироксены.

Сравнивая с полученными нами ранее параметрами, видим, что температуры кристаллизации базальтов о-ва Гукера близки к данным по магматическим системам о-ва Земля Александры (1175-1210°С) и существенно отличаются от температурного режима расплавов о-ва Хейса -1115-1175°С.

Устанавливается прямая зависимость температур кристаллизации клинопироксенов от состава расплава: при падении содержания MgO от 9,9 до 6,3 % значения температур снижаются от 1175° до 1155°С.

По соотношению суммы щелочей, FeO/MgO и SiO2 составы изученных расплавных включений в клинопироксенах, так же как и включения в плагиоклазах, располагаются в области пород нормальной щелочности и в поле толеитов. При этом включения из пироксенов базальтов о-ва Гукера наиболее близки к данным по включениям в плагиоклазе из базальтовых потоков о-ва Земля Александры.

Большинство включений из клинопироксенов о-ва Гукера содержат мало калия (0,14-0,37 %) и умеренное количество титана (1,35-2,0 %). По соотношению этих элементов они согласуются с данными по включениям из плагиоклазов о-ва Земля Александры, располагаются в полях базальтов срединно-океанических хребтов (типа N-MORB) и плато Онтонг Джава (Тихий океан), резко отличаясь от включений в плагиоклазах о-ва Хейса (0,7-1,1 % К2О, 2,7-3,8 % TiO2), обладающих характеристиками базальтов океанических островов (OIB). Подобные закономерности отмечаются и на диаграмме TiO2 - FeO/MgO. Здесь необходимо отметить явное накопление титана с ростом железистости для расплавных включений в клинопироксенах, что не наблюдается для включений в плагиоклазе. Таким образом, намечается изменение магматических систем о-ва Гукера от кристаллизации плагиоклазов из выдержанных по составу расплавов к резко дифференцирующим магмам, из которых формировались клинопироксены.

В ходе фракционирования клинопироксенов наблюдается увеличение роли А12О3 с ростом железистости расплавов, в отличие от плагиоклазов, кристаллизация которых происходила при стабильных значениях алюминия и FeO/MgO. При этом все включения в пироксенах содержат 9,6-13 % алюминия, что существенно ниже данных по включениям в плагиоклазах. На диаграмме TiO2 - SiO2 данные по включениям в клинопироксенах о-ва Гукера формируют отчетливый прямолинейный тренд снижения значений титана с ростом SiO2, близкий по значениям элементов и идеально совпадающий по направлению с трендом платобазальтов Сибирской платформы и плато Онтонг Джава. Похожая картина и с FeO - отрицательный тренд включений в пироксенах практически совпадает с данными по включениям из минералов базальтов Сибирской платформы. В целом, на вариационных диаграммах Харкера составы расплавных включений в клинопироксенах о-ва Гукера по всем компонентам близки к данным по включениям в плагиоклазах о-ва Земля Александры и по включениям в минералах из траппов Сибирской платформы, в отличие от расплавов о-ва Хейса, существенно обогащенных титаном, железом и щелочами.

Расчетное моделирование на основе данных по расплавным включениям в клинопироксенах показало, что первичные расплавы о-ва Гукера формировались на глубинах 65- 95 км при температурах 1410-1520°С. Эти параметры хорошо согласуются с данными по магматизму о-ва Земля Александры (75- 100 км , 1450-1550°С) и с информацией для платобазальтовых магматических систем Сибирской платформы и района плато Онтонг Джава [Симонов и др., 2005]. Для о-ва Хейса генерация первичных расплавов происходила в более глубинных условиях: около 110 км и 1600°С.

В целом, в результате исследования расплавных включений в клинопироксенах было выяснено, что магматические системы о-ва Гукера близки по основным характеристикам к платобазальтовым расплавам о-ва Земля Александры, Сибирской платформы и плато Онтонг Джава. Установлена существенная смена физико-химических параметров рассмотренных магматических систем в ходе фракционирования минералов. Плагиоклазы формировались при относительно высокотемпературных и стабильных условиях. Последующая кристаллизация клинопироксена происходила в ходе снижения температур и эволюции составов расплавов.

 Литература

1. Карякин Ю.В., Шипилов Э.В. Геохимическая характеристика и 40Ar/39Ar возраст магматических пород архипелага Земля Франца-Иосифа // Общие и региональные проблемы тектоники и геодинамики: в 2 т. М.:  ГЕОС, 2008. С. 389-393. (Материалы XLI Тектонич. совещ.; Т. 1).

2. Симонов В.А., Карякин Ю.В., Ковязин С.В., Шипилов Э.В. Особенности распределения редких и редкоземельных элементов в магматических системах архипелага Земля Франца-Иосифа // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту): в 2 т. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2008. Т. 2. С. 94-95.

3. Симонов В.А., Ковязин С.В., Васильев Ю.Р., Махони Дж. Физико-химические параметры континентальных и океанических платобазальтовых магматических систем (данные по расплавным включениям) // Геология и геофизика. 2005. Т. 46, N» 9. С. 908-923.

4. Соболев А.В., Слуцкий А.Б. Состав и условия кристаллизации исходного расплава сибирских меймечитов в связи с общей проблемой ультраосновных магм // Геология и геофизика. 1984. № 12. С. 97-110.

5. Шипилов Э.В., Карякин Ю.В. Юрско-меловой базальтоидный магматизм Баренцево-Карской континентальной окраины: геологические и геофизические свидетельства и геодинамические обстановки проявления // Общие и региональные проблемы тектоники и геодинамики: в 2 т. М.: ГЕОС, 2008. С. 475-481. (Материалы XLI Тектонич. совещ.; Т. 2).

6. Simonov V.A., Karyakin  Yu.V., Kovyazin S.V., Shipilov E.V. Physico-chemical parameters of plateau basalt magmatism of the Archipelago Franz Joseph Land (data on melt inclusions) // Lithosphere Petrology and origin of diamond: Abstracts of International Symposium Dedicated to the 100th birthday of Academician V.S. Sobolev. Novosibirsk : Publishing House of SB Branch, 2008. P. 211.

    

 

Ссылка на статью:

Симонов В.А., Карякин Ю.В., Ковязин С.В., Шипилов Э.В. Особенности фракционирования магматических систем архипелага Земля Франца-Иосифа. Геология полярных областей Земли. Материалы XLII Тектонического совещания. Том 2, 2009, с. 175-178.

 




eXTReMe Tracker

 
Яндекс.Метрика

Hosted by uCoz