Геохимические особенности пород офиолитового комплекса базит-гипербазитового массива Улан-Сарьдаг (Восточный Саян, Россия)
Изучение схемы общего геологического строения ультрабазит-базитового массива Улан-Сарьдаг в России. Исследование петрографии перидотитов и вулканогенно-осадочных пород. Основные характеристики и геохимические особенности метавулканитов и метаперидотитов.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.11.2020 |
| Размер файла | 1,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
4
Геохимические особенности пород офиолитового комплекса базит-гипербазитового массива Улан-Сарьдаг (Восточный Саян, Россия)
О.Н. Киселева, Е. В. Айриянц
Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН, г. Новосибирск
Д. К. Белянин, С. М. Жмодик
Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН, г. Новосибирск Новосибирский государственный университет, г. Новосибирск
Аннотация
Базит-ультрабазитовый массив Улан-Сарьдаг входит в состав офиолитовых комплексов Дунжугурской островной дуги Палеоазиатского океана. Формирование офиолитовых ассоциаций тесно связано с развитием древних океанов, и они являются реперами важнейших геологических процессов. Офиолиты Дунжугурской островной дуги формировались в надсубдукционных условиях энсиматических островных дуг. Они имеют неоднородный состав, отвечающий спрединговым и субдукционным обстановкам. В метавулканитах массива Улан-Сарьдаг установлен широкий спектр геохимических типов от базальтов срединно-океанических хребтов до базальтов океанических островов. Выделено четыре группы метавулканитов: 1) высокомагнезиальные мета-пикриты, соответствующие обогащенным базальтам срединно-океанических хребтов и остороводужнымтолеитам; 2) андезибазальты (бониниты), соответствующие базальтам срединно-океанических хребтов и известково-щелочным базальтам; 3) вулканиты анде- зит-плагиодацитовой ассоциации, соответствующие известково-щелочным базальтам и островодужным толеитам; 4) щелочные метавулканиты, соответствующие базальтам океанических островов. Геохимические особенности метавулканитов отражают различные магматические источники и разные стадии заложения и развития островной дуги. Новые данные по пикрометабазальтам и щелочнымметавулканитам свидетельствуют о спрединговых обстановках и, возможно, проявлении локального плюмовогомагматизма по механизму slab-windou в субдуцирующей плите.
Ключевые слова: петрология, геохимия, офиолиты, магматические источники, геоди-намические обстановки.
Abstract
Geochemical Features of Peridotites and Volcanogenic-Sedimentary Rocks of the Ultrabasic-Basitic Massif of Ulan-Sar'dag (East Sayan, Russia)
О. N. Kiseleva, Е. V. Airiyants
Sobolev V. S. Institute of Geology and Mineralogy SB RAS, Novosibirsk
D. K. Belyanin, S. M. Zhmodik
Sobolev V. S. Institute of Geology and Mineralogy SB RAS, Novosibirsk Novosibirsk State Universyty, Novosibirsk
The Ulan-Sar'dagultrabasite-basite massif is the part of the ophiolite complexes of the Dunzhugur island arc of the Paleo-Asian Ocean. Ophiolites have been formed at supra- subduction conditions of ensimatic island arcs. However, they have a heterogeneous composition corresponds to spreading and subduction settings and various geochronological dating's. The new geochemical data on the metavolcanic rocks and peridotites of the Ulan-Sar'dag massif are obtained. Metavolcanics have a wide range of geochemical types from Mid-Ocean Ridge Basalts to Ocean Island Basalts. According to geochemical characteristics four groups of volcanics have been identified: (1) highly magnesianmetabasalts (possibly picrites); they correspond to Island Arc Tholeiites and Enriched Mid-Ocean Ridge Basalts, they have low (La/Yb) from 1,89 to 2,94, (Nb/Y) from 0,19 to 0,27; (2) andezi-basalt (boninite); they correspond to Calk Alkaline Basalts and Normal Mid-Ocean Ridge Basalts, it has low REE negative anomalies HFSE, low (La/Yb) = 1,41, (Nb/Y) = 0,12; (3) andesites-plagiodacites which belong to island-arc volcanics; REE, HFSE, LILE pattern correspond to continental crust, (La/Yb) vary from 5 to 13; (Nb/Y) vary from 0,49 to 0,65; (4) alkali metavolcanics; they correspond to Ocean Island Basalts, high (La/Yb) vary from 13 to 43; (Nb/Y) vary from 1,38 to 1,65. The metavolcanites lie on the trend from Normal Mid-Ocean Ridge Basalts to Ocean Island Basalts, in terms (Nb/Yb) - (Th/Yb). Metaperidotites and metavolcanics of the Ulan-Sar'dag massif, have geochemical characteristics corresponding to suprasubduction ophiolites, which does not disagree the previously obtained data on the Dunzhugur island arc. There have been several magmatic events. The geochemical features of the studied rocks reflect different stages of initiation and development of the island arc. In addition, the obtained new data on the volcanic rocks of the Ulan- Ulan-Sar'dag massif (enriched metabasalts, alkaline metavolcanic rocks) indicate spreading environments and possibly the the occurrence of local plume magmatism according to the slab-window mechanism in the subducted plate.
Keywords: boninites, island arc basalts, MORB-OIB like basalts, REE pattern, suprasubduction.
ультрабазит петрография перидотит вулканогенная порода
Введение
Офиолитовые комплексы юго-восточной части Восточного Саяна (Дунжугурская островная дуга) входят в состав орогенно-коллизионных структур Центрально-Азиатского складчатого пояса. Они представлены двумя ветвями (протяженными поясами): южной (Ильчирский пояс), северной (Холбын-Хаирханский пояс). Предыдущими исследователями получены данные о неоднородности офиолитов юго-восточной части Восточного Сая- на [Dobretsov, Konnikov, Dobretsov, 1992; Кузьмичев, 2004]. Офиолиты южной ветви формировались в обстановке срединно-океанических хребтов, а северной ветви - в обстановке островных дуг [Dobretsov, Konnikov, Dobretsov, 1992; Кузьмичев, 2004; Кузьмичев, Ларионов, 2013; Состав и эволюция платинометалльной ... , 2014; PGEmineralizationinophiolites... , 2014; Бониниты и офиолиты: проблемы ... , 2016; Kiseleva, Zhmodik, 2017]. Улан-Сарьдагскийультрабазит-базитовый массив располагается между офиолитовыми массивами южной и северной ветвей. Он сложен мантийными реститами, кумулятивным, дайковым и вулканогенно-осадочным комплексами. В вулканогенно-осадочном комплексе массива Улан-Сарьдаг впервые, кроме островодужных вулканитов, установлены метавулканиты с внутриплитными геохимическими характеристиками. Природа метавулканитов в аккреционных комплексах в целом и супрасубдукционных офиолитах в частности является одной из наиболее обсуждаемых проблем в современной петрологической литературе [Thorkelson, 1996; The Somuncura Largeigneous ... , 2007; Discovery of Mioceneadakitic ... , 2012; Santosh, Kusky, 2010; Safonova, Santosh, 2014]. В статье приводятся первые данные по перидотитам и вулканогенно-осадочным породам массива Улан-Сарьдаг - геология, петро- химическая и геохимическая характеристика магматических источников.
Методы исследования
Отбор проб (метаперидотитов и метавулканитов) осуществлялся в ходе полевых исследований в 2015-2018 гг. в районе ультрабазит-базитового массива Улан-Сарьдаг. Было отобрано 110 проб, в том числе метавулканитов (50 образцов). Петрографическое исследование пород выполнено на оптическом и сканирующем электронном микроскопе MIRA 3 LMU с энергодисперсионной приставкой для количественного анализа. Всего проанализировано 50 проб метаперидотитов и метавулканитов, из них методом РФА - 50 проб, содержание редких и редкоземельных элементов определялось масс-спектрометрическим методом с индуктивно связанной плазмой (23 пробы). Аналитические исследования проводились в Аналитическом центре Института геологии и минералогии СО РАН в лаборатории рентгеноспектральных методов анализа (аналитик - Н. Г. Карманова). Содержания измерялись в Аналитическом центре многоэлементных и изотопных исследований на приборе ELEMENT производства компании FINIGAN (аналитики - И. В. Николаева, С. В. Палесский) по аттестованным методикам [Analysis ofgeologicreference ... , 2008].
Геологическое строение ультрабазит-базитового массива Улан-Сарьдаг
Улан-Сарьдагский массив представляет собой тектоническую пластину, в состав которой входят породы офиолитовой ассоциации, и занимает особое место между офиолитами южной и северной ветвей Дунжугурской островной дуги. Массив расположен в приконтактовой зоне плагиогранито- гнейсов Гарганской глыбы с гранитоидамисумсунурского комплекса и подстилается вулканогенными и осадочными породами ильчирской свиты и терригенными образованиями иркутной свиты (рис. 1). Офиолитовый массив включает в себя: мантийные реститы (дуниты, гарцбургиты), связанные с ними подиформныехромититы; кумулятивную серию - верлиты, пироксе-ниты, габбро, вулканогенно-осадочную толщу ильчирской свиты. Дуниты и гарцбургиты представляют собой пластообразное тело, вытянутое в широтном направлении. В центральной части преобладают гарцбургиты, на периферии - дуниты и серпентиниты, последние тяготеют к основанию массива, к зоне контакта с подстилающей толщей, сложенной вулканогенными, вулканогенно-осадочными и осадочными породами (зеленокаменными эффузи- вами, углеродистыми черными сланцами, известняками). В дунитах и серпентинитах локализованы шлировые, линзовидные и жилообразные хромитовые тела. Все породы в подошвенной части массива интенсивно деформированы. Они имеют многочисленные зоны дробления, признаки сдвиговых перемещений и зеркала скольжения. В зоне контакта серпентинитов и пород ильчирской свиты широко проявлено оталькование, развиты зоны актино- лит-тремолитового состава. Вулканогенно-осадочные породы сульфидизирова-ны, сульфидная минерализация приурочена к зонам рассланцевания. Сульфиды представлены пиритом и пирротином. Породы кумулятивной серии метамор-физованы в условиях эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций. Канавой вскрыт контакт реститовыхультрабазитов и метаморфизованной вулканогенной толщи ильчирской свиты, состоящей из перемежающихся метавулканитов основного, среднего состава субщелочной и щелочной серий.
Петрография перидотитов и вулканогенно-осадочных пород
Перидотиты и вулканогенно-осадочные породы в различной степени подверглись метаморфизму от зеленосланцевой до эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций и деформационным процессам. Реститовые перидотиты представлены серпентинизированными дунитами, гарцбургитами. Минеральный состав: оливин (Ю = 0,92-0,95), серпентин, хлорит, акцессорный хромшпинелид. Кумулятивные метаперидотиты по химическому составу соответствуют верлитам, пироксенитам, габбро-норитами и габбро, по минеральному составу - это амфибол-эпидот-альбитовая порода с различным соотношением породообразующих минералов. Метавулканитыпредставлены широким спектром пород. Метабазиты - хлорит-амфибол-эпидот- альбитовые кристаллические сланцы с гранобластовой структурой с элементами лепидобластовой и нематобластовой структур, обусловленной присутствием хлорита, мусковита, биотита. Андезибазальты имеют диабазовую структуру с реликтами клинопироксена - диопсид-авгита и плагиоклаза. Клинопироксен замещен актинолитом и хлоритом, плагиоклаз - эпидотом и альбитом. Вулканиты андезит-плагиодацитовой ассоциации имеют микро- порфировую структуру, состоящую из порфировых обособлений плагиоклаза-андезина и микрокристаллической основной массы, вмещающей биотит, измененный плагиоклаз и амфибол, в более кислых разновидностях встречается калиевый полевой шпат (Kfsp), кварц. Щелочные вулканиты интенсивно метаморфизованы и состоят из роговой обманки, плагиоклаза - андезина, калиевого полевого шпата, биотита, граната пироп-альмандинового ряда, ильменита, сфена, апатита, циркона, альбита.
Рис. 1. Схема геологического строения Улан-Сарьдагского гипербазитового массива. Карта составлена по данным [Скопинцев, 1995] с дополнениями
Геохимические особенности метавулканитов и метаперидотитов
По химическому составу метавулканиты разделены на четыре группы, каждая из которых обладает геохимическими особенностями и формой распределения LILE, REE, HFSE(табл. 1). Для характеристики магматических источников метавулканитов использованы распределение и соотношения редкоземельных и редких элементов и дискриминационные диаграммы. При этом мы основывались на допущении, что HFSE (Th, Nb, Ta, Zr, Hf, Y) являются практически неподвижными элементами при гидротермальных и метаморфогенных процессах [Sun, Nesbitt, 1978; Ludden, Gelienas, Trudel, 1982; atother]. Установлено, что в метавулканитах массива Улан-Сарьдаг встречается весь спектр метавулканических пород с геохимическими характеристиками от срединно-океанических базальтов до базальтов (андезитов) океанических островов. По отношению редких элементов (Zr/Ti-Nb/Y) отмечается повышенная щелочность ряда образцов (см. табл.), что, вероятно, является признаком повышенной щелочности расплава.
Таблица Химический состав метавулканитов и метаперидотитов массива Улан-Сарьдаг
|
ppm |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
|
Cs |
0,6 |
0,4 |
0,4 |
6,0 |
0,1 |
2,5 |
2,3 |
1,2 |
4,1 |
1,4 |
1,5 |
0,1 |
0,1 |
0,2 |
0,2 |
0,7 |
|
|
Rb |
16,5 |
14,5 |
12,2 |
63,9 |
8,2 |
35,7 |
51,7 |
31,2 |
59,6 |
43,5 |
70,3 |
0,9 |
1,2 |
30,3 |
8,5 |
14,5 |
|
|
Ba |
128,3 |
150,9 |
111,7 |
393,0 |
35,8 |
251,3 |
398,2 |
447,2 |
395,0 |
579,1 |
505,8 |
116,7 |
90,7 |
883,1 |
215,1 |
66,4 |
|
|
U |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
1,6 |
0,1 |
2,8 |
1,4 |
1,2 |
1,6 |
3,1 |
3,3 |
0,5 |
0,4 |
1,9 |
0,8 |
0,1 |
|
|
Th |
0,2 |
0,2 |
0,3 |
0,3 |
0,1 |
6,7 |
4,6 |
4,3 |
3,6 |
9,2 |
12,2 |
1,7 |
1,5 |
2,5 |
2,6 |
0,4 |
|
|
Ta |
0,2 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,1 |
3,0 |
1,3 |
0,7 |
4,0 |
2,5 |
6,4 |
0,4 |
0,3 |
0,6 |
0,4 |
0,4 |
|
|
Nb |
3,3 |
3,4 |
4,3 |
4,3 |
0,9 |
41,5 |
16,6 |
9,7 |
56,9 |
32,4 |
93,7 |
7,0 |
6,2 |
12,5 |
5,8 |
4,5 |
|
|
La |
3,1 |
4,5 |
4,9 |
3,5 |
1,3 |
38,8 |
28,8 |
31,6 |
43,7 |
31,8 |
66,3 |
25,0 |
21,1 |
22,6 |
14,1 |
5,7 |
|
|
Ce |
7,7 |
11,3 |
12,1 |
7,7 |
2,4 |
76,9 |
55,8 |
59,2 |
90,9 |
68,9 |
115,7 |
47,6 |
40,2 |
44,3 |
27,9 |
13,3 |
|
|
Sr |
158,0 |
207,6 |
250,7 |
132,4 |
249,5 |
227,2 |
138,6 |
488,1 |
366,2 |
432,6 |
138,2 |
541,2 |
625,7 |
546,4 |
408,0 |
294,6 |
|
|
Pr |
1,2 |
1,7 |
1,8 |
1,1 |
0,4 |
9,5 |
6,8 |
6,5 |
11,5 |
8,6 |
12,1 |
5,5 |
4,7 |
5,2 |
3,5 |
2,2 |
|
|
Nd |
5,3 |
8,3 |
9,6 |
5,8 |
1,6 |
38,0 |
23,4 |
22,6 |
48,2 |
30,2 |
40,2 |
21,2 |
18,5 |
19,0 |
14,9 |
10,1 |
|
|
Zr |
43,2 |
56,4 |
69,3 |
51,1 |
26,0 |
366,6 |
189,1 |
504,7 |
273,6 |
451,8 |
261,5 |
102,8 |
90,2 |
683,2 |
83,5 |
68,3 |
|
|
Hf |
1,2 |
1,5 |
1,8 |
1,4 |
0,7 |
8,9 |
4,8 |
10,7 |
6,1 |
9,8 |
5,5 |
2,3 |
2,2 |
13,6 |
2,3 |
1,9 |
|
|
Sm |
1,8 |
2,4 |
3,0 |
1,8 |
0,5 |
8,8 |
5,1 |
4,4 |
10,6 |
5,9 |
1,8 |
3,8 |
3,5 |
3,9 |
3,3 |
3,2 |
|
|
Eu |
0,7 |
0,9 |
1,2 |
0,8 |
0,1 |
2,1 |
1,2 |
1,5 |
3,3 |
1,9 |
5,9 |
1,2 |
1,2 |
1,7 |
1,1 |
1,1 |
|
|
Gd |
2,1 |
2,7 |
3,8 |
2,3 |
0,8 |
9,9 |
5,2 |
3,9 |
9,2 |
5,6 |
1,4 |
3,5 |
3,2 |
4,2 |
2,7 |
3,4 |
|
|
Tb |
0,3 |
0,5 |
0,7 |
0,4 |
0,1 |
1,6 |
0,8 |
0,6 |
1,3 |
0,8 |
0,5 |
0,5 |
0,4 |
0,6 |
0,4 |
0,6 |
|
|
Dy |
2,1 |
2,9 |
3,8 |
2,7 |
0,9 |
10,1 |
4,4 |
3,0 |
6,6 |
4,2 |
2,58 |
2,7 |
2,6 |
3,4 |
2,4 |
3,4 |
|
|
Ho |
0,5 |
0,6 |
0,8 |
0,6 |
0,2 |
2,1 |
0,9 |
0,7 |
1,2 |
0,9 |
0,48 |
0,6 |
0,5 |
0,7 |
0,5 |
0,7 |
|
|
Y |
12,0 |
15,1 |
22,2 |
16,7 |
7,2 |
64,6 |
25,5 |
19,7 |
31,8 |
23,5 |
14,38 |
15,4 |
13,2 |
22,0 |
11,4 |
17,9 |
|
|
Er |
1,2 |
1,6 |
2,3 |
1,8 |
0,8 |
6,4 |
2,7 |
2,0 |
3,1 |
2,4 |
1,37 |
1,6 |
1,5 |
2,4 |
1,2 |
2,0 |
|
|
Tm |
0,2 |
0,2 |
0,4 |
0,3 |
0,1 |
1,0 |
0,4 |
0,3 |
0,4 |
0,4 |
0,22 |
0,2 |
0,2 |
0,4 |
0,2 |
0,3 |
|
|
Yb |
1,1 |
1,5 |
2,4 |
1,8 |
0,9 |
7,2 |
2,4 |
2,3 |
2,6 |
2,4 |
1,52 |
1,5 |
1,4 |
2,6 |
1,0 |
1,9 |
|
|
Lu |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
1,1 |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
0,23 |
0,2 |
0,2 |
0,4 |
0,1 |
0,3 |
|
|
Nb/Ta |
13,7 |
12,5 |
14,4 |
16,1 |
15,0 |
13,9 |
13,0 |
14,8 |
14,3 |
12,9 |
14,70 |
19,5 |
18,8 |
20,9 |
13,8 |
12,6 |
|
|
La/Yb |
2,9 |
2,9 |
2,1 |
1,9 |
1,4 |
5,4 |
12,0 |
13,7 |
16,6 |
13,5 |
43,47 |
17,1 |
15,3 |
8,7 |
14,1 |
3,0 |
|
|
Zr/Nb |
13,3 |
16,7 |
16,1 |
11,8 |
29,0 |
8,8 |
11,4 |
51,9 |
4,8 |
13,9 |
2,79 |
14,8 |
14,6 |
54,9 |
14,5 |
15,1 |
|
|
La/Nb |
1,0 |
1,3 |
1,1 |
0,8 |
1,4 |
0,9 |
1,7 |
3,2 |
0,8 |
1,0 |
0,71 |
3,6 |
3,4 |
1,8 |
2,4 |
1,3 |
|
|
Th/Nb |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,1 |
0,3 |
0,13 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,4 |
0,1 |
|
|
Nb/Y |
0,3 |
0,2 |
0,2 |
0,3 |
0,1 |
0,6 |
0,7 |
0,5 |
1,8 |
1,4 |
6,51 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,1 |
|
|
Zr/Y |
3,6 |
3,7 |
3,1 |
3,1 |
3,6 |
5,7 |
7,4 |
25,6 |
8,6 |
19,2 |
18,19 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,2 |
0,3 |
|
|
ANb |
0,1 |
0,0 |
0,1 |
0,2 |
-0,2 |
0,1 |
-0,1 |
-1,3 |
0,2 |
-0,6 |
0,14 |
1,5 |
1,5 |
1,2 |
1,5 |
1,4 |
Примечание: 1-4 - метабазиты(Chl-Ep-Abсланцы), 5 - андезибазальт, 6 - андезит, 7 - рассланцованныйдациандезит, плагиодацит, 9-11 - щелочные метавулканиты, 12-16 - метаперидотиты.
Метабазальты. По соотношениям {SiO2-(K2O+Na2O)} и {SiO2- (FeO*/MgO)} и индикаторным редким элементам {(Nb/Y)-(Zr/Ti)} породы относятся к базальтам толеитовой серии (рис. 2, а, б). Породы имеют слабую положительную аномалию по Sr, низкоеLa/Yb= 1,89-2,94 (E-MORB- 2,66), Nb/Y= 0,19-0,27. Метабазальты имеют распределение REE, HFSE, соответствующее обогащенным базальтам срединно-океанических хребтов (E-MORB), за исключением LILE (Cs, Rb, Ba, U) (рис. 3, a-б). Метабазальты соответствуют островодужнымтолеитам, формировавшимся из обогащенного Ti, Ta, Nbмагматического источника (E-MORB). Метабазиты с E- MORBгеохимическими характеристиками, вероятно, являются реликтами базальтов, формировавшихся в спрединговой обстановке при участии вещества нижней мантии.
Рис. 2.Бивариантные диаграммы: а) SiO2-(Na2O+K2O), б) Nb/Y-Zr/Ti(г/т) для метавулканитов. 1-4 - метабазиты, 5 - андезибазальт; 6-8 - андезит-плагиодацитовая ассоциация; 9-11 - щелочные метавулканиты; 12-16 - метаперидотиты. Нумерация образцов в соответствии с табл. 1
Андезибазальты. По соотношениям {SiO2-(K2O+Na2O)}; {SiO2- (FeO*/MgO)} и {(Nb/Y)- (Zr/Ti)} (см. рис. 2, а, б)породы соответствуют андезибазальтуизвестково-щелочной серии с геохимическими характеристиками N-MORB, для которого характерны низкие концентрации REEи отрицательные аномалии HFSE (Nb, Ta, Ti). Он имеет явно выраженную позитивную аномалию по Sr, низкоеLa/Yb= 1,41 (N-MORB- 0,82); Nb/Y= 0,12. По формам распределения REEи мультиэлементного спектра на спайдер-диаграмме соответствует бониниту (см. рис. 3, в-г). Формирование бонинитов связано с ранней стадией развития энсиматической островной дуги и плавления дебетированного (обедненного) мантийного источника.
Андезит-плагиодацитовая ассоциация. По соотношениям {SiO2- (K2O+Na2O)} и {(Nb/YHZr/Ti)}^^. 2, а, б) породы согласуются с андезитами, плагиодацитами известково-щелочной серии, Mg# = 0,3^0,42. Они имеют незначительно выраженный отрицательный наклон кривых распределения (см. рис. 3, ж-з) и полностью соответствуют распределению REE, HFSE, LILEв континентальной коре (UCC), кроме положительной аномалии по Zr. Отношения La/Ybсоответствуют значениям 5^13 (UCC- 13,64); Nb/Yч- 0,49-0,65. Андезиты-плагиодациты имеют широкий спектр геохимических характеристик и соответствуют: базальтам срединно-океанических хребтов, известково-щелочным базальтам, островодужнымтолеитам (рис. 4, а, б). Вулканиты андезит-плагиодацитовой ассоциации являются производными острово- дужных магм, формирующихся в субдукционных обстановках.
Рис. 3.Спайдер-диаграммы, нормированные по примитивной мантии [Sun, McDonough, 1989], и диаграммы распределения редкоземельных элементов, нормированных по хондриту C1 [Anders, Grevesse, 1989], в метавулканитах и метаперидотитах массива Улан-Сарьдаг: а, б - метабазальтов; в, г - андезибазальтов, низкокальциевых (LCB), среднекальциевых (ICB), высококальциевых (HCB) бонинитов[Isotopicevidencefortheorigin ... , 1992]; д, е- андезитов-плагиодацитов; ж, з - щелочных вулканитов;и, к - метаперидотитов. 1-4 - метабазиты, 5 - андезибазальты; 6-8 - андезиты-плагиодациты; 9-11 - щелочные метавулканиты; 12-16 - метаперидотиты
Рис. 4. Дискриминационные диаграммы: a) (P2O5*10-MnO*10-TiO2), поля по [Mullen, 1983]; б) (Ta-Hf/3-Th), поля по [Wood, 1980]; в) (ТЬ/УЪ)-(ЫЪ/УЪ) по данным [Pearce, 2008].
Условные обозначения: MORB- базальты срединно-океанических хребтов, CAB- известково-щелочные базальты, IAT- ост- роводужныетолеиты, OIT - толеиты океанических островов, OIA - андезиты океанических островов; 1-4 - метабазиты, 5 - андезибазальт; 6-8 - андезит-плагиодацит; 9-11 - щелочные метавулканиты; 12-16 - метаперидотиты.
Щелочные метавулканиты. По соотношениям {SiO2-(K2O+Na2O)} и {(Nb/Y)-(Zr/Ti)} породы соответствуют щелочным базальтам, трахиандези- базальтам и трахиандезитам-латитам. Они попадают в поле толеитовой серии на границу с известково-щелочной. В породах проявлена отрицательная аномалия по Sr, высокиеLa/Yb= 13-43 (OIB- 17,43); Nb/Y= 1,38-1,65. Породы имеют концентрации и формы распределения REE, HFSE, идентичные базальтам океанических островов (OIB) (см. рис. 3, д-е). Щелочныеметавулканиты на диаграмме петрогенных компонентов (рис. 4, а) попадают в поле островодужныхтолеитов и известково-щелочных базальтов. Вероятно, это обусловлено тем, что магматический парагенезис не сохранился и соотношение петрогенных окислов сильно нарушено, кроме одного образца, попадающего в поле андезитов океанических островов. На диаграмме немобильных индикаторных элементов Th-Ta-Hfметавулканиты попадают в поле щелочных базальтов и на границу с островодужными вулканитами и ост-роводужнымитолеитами (рис. 4, б). Геохимические характеристики магматического источника для щелочных метавулканитов соответствуют характеристикам базальтов океанических островов [Weaver, 1991; Mantleplumesandentrainment..., 1992; Wilson, 1993].
Метаперидотиты. Спектры распределения РЗЭ в метаперидотитах (рис. 3, и-к) сходны со спектрами в габброидах и габбро-норитах (метаперидотитах) офиолитовых комплексов [Miao, Yu, Blunsom, 2016; Ханчук, Высоцкий, 2016]. Они имеют преобладание LREE, положительную аномалию по Eu, отмечаются отсутствием значительных аномалий по REE, тем не менее имеют небольшой отрицательный наклон от LREEк HREE. На спай- дер-диаграмме наблюдается отрицательная аномалия для Nb, Taи для Zr, за исключением одного образца метагаббро (эпидот-амфиболит-альбитовый кристаллический сланец), в котором присутствует положительная Zr- аномалия. На диаграмме NbN-ThN, использующейся для разделения постархейскихофиолитов[Saccani, Principi, 2016], метабазиты и андезибазальт (бонинит) ложатся на тренд N-MORB - E-MORB, близко к полю океанических островных дуг. Щелочные метавулканиты группируются вблизи точки OIB (рис. 4, в).
Обсуждение
Геохимические характеристики метавулканитовИльчирской свиты ультрабазит-базитового массива Улан-Сарьдаг отражают различные магматические источники и эволюционный тренд развития островной дуги от эн-симатической на этапе заложения (бониниты) до зрелой островной дуги (вулканиты андезит-плагиодацитовой ассоциации). Для бонинита характерны низкие концентрации REE и отрицательные аномалии HFSE (Nb, Ta, Ti). Это рассматривается как доказательство сильной деплетированнности их мантийного источника за счет одного или нескольких эпизодов экстракции базальтовых расплавов [Duncan, Green, 1980, 1987]. Наблюдается обогащен-ностькрупноионнымилитофильными элементами Rb, Ba, Cs, Sr, U по сравнению с N-MORB, что отражает вклад флюида, экстрагируемого из погружающегося слэба[Pearce, 1982]. Бониниты являются разновидностью вулканитов, которые однозначно могут свидетельствовать об их происхождении в надсубдукционных условиях энсиматических островных дуг [Щипан-ский, 2008; Бониниты и офиолиты: проблемы ... , 2016; Crawford, Fallon, Green, 1989; Le Bas, 2000]. Андезиты-плагиодациты генерировались из обедненных источников и источников со значительным вкладом коровой компоненты. Самыми дискуссионными, на наш взгляд, являются щелочные метавулканиты, которые находятся в тесной пространственной ассоциации с метабазитами, бонинитами и вулканитами андезит-плагиодацитовой ассоциации. Щелочные метавулканиты имеют высокое отношение La/Yb, что может указывать на низкую степень парциального плавления из более обогащенного источника.
Существует несколько гипотез, объясняющих присутствие OIB среди типично островодужных комплексов субдукционного генезиса:
1) вовлечение нижнемантийного источника в зоны магмогенерации - излияние OIB из изолированного обогащенного резервуара;
2) метасоматоз субдуцирующей плиты, обогащенной Nb(в этом случае невозможно объяснить высокие содержания LREE, поскольку subductedoceanicslabmantlesourceдеплетирована этими элементами [Sun, McDonough, 1989]);
3) обогащение нормального мантийного перидотита путем его плавления при низких, но переменных степенях плавления в поле стабильности граната и/или карбонатитовом метасоматозе [Kamber, Collerson, 2000; Dasgupta, Hirschmann, Smith, 2007]. Карбонатитовый или карбонатносиликатный расплав, возникший из субдуцированной плиты или даже от границы ядро - мантия, может быть основным источником несовместимых элементов для обогащения OIB-источников.
Другой гипотезой является перескок зоны субдукции с разрывом субдуцированной плиты с образованием slab-window. В разрыв плиты происходит апвеллинг горячей подсубдукционной мантии, что вызывает формирование плюма, при подъеме которого возможно декомпрессионное плавление и апвеллинг горячей подсубдукционной мантии [Linkbetweenridge... , 1995; Thorkelson, 1996; Plume-subduction interaction ... , 2011].
Учитывая локальную площадь развития щелочных метавулканитов и небольшой масштаб их проявления, а также признаки взаимодействия обогащенных расплавов со «зрелой» островной дугой, мы предполагаем модель slab-windowдля объяснения присутствия щелочных метавулканитов. Кроме того, породы претерпели интенсивный метаморфизм, это свидетельствует о том, что щелочные метавулканиты формировались до обдукцииофиолитов. Данная проблема, несомненно, требует дальнейших изотопных и геохронологических исследований.
Заключение
Метаперидотиты и метавулканиты Улан-Сарьдагского массива имеют геохимические характеристики, соответствующие супрасубдукционным офиолитам, что не противоречит ранее полученным данным по Дунжугур-ской островной дуге. Метабазальты соответствуют островодужнымтолеи- там, формировавшимся из обогащенного магматического источника (E- MORB). Андезибазальт соответствует бониниту, образующемуся на ранней стадии развития энсиматической островной дуги и плавления дебетированного (обедненного) мантийного источника. Вулканиты андезит-плагиодацитовой ассоциации являются производными островодужных магм, формирующихся в субдукционных обстановках.
Геохимические характеристики магматического источника для щелочных метавулканитов соответствуют источникам для базальтов океанических островов. Тесная ассоциация щелочных и островодужныхметавулканитов, возможно, связана с проявлением локального плюмовогомагматизма по механизму slab-windowв субдуцированной плите.
Список литературы
Бониниты и офиолиты: проблемы их соотношения и петрогенезисабонинитов / Е. В. Скляров, В. П. Ковач, А. Б. Котов, А. Б. Кузьмичев, А. В. Лавренчук, В. И. Переля- ев, А. А. Щипанский // Геология и геофизика. 2016. Т. 57, № 1. С. 163-180. https://doi.org/10.15372/GiG20160109.
Кузьмичев А. Б. Тектоническая история Тувино-Монгольского массива: раннебайкальский, позднебайкальский и раннекалеодонский этапы. М. : Пробел-2000, 2004. 192 с.
Кузьмичев А. Б., Ларионов А. Н.Неопротерозойские островные дуги Восточного Саяна: длительность магматической активности по результатам датирования вулкано-платики по цирконам // Геология геофизика. 2013. Т. 54, № 1. С. 45-57.
Скопинцев В. Г. Геологическое строение и полезные ископаемые верховьев рек Гарган, Урик, Китой, Онот; результаты поисковых работ на участке Китойском (Восточный Саян) // Отчет Самартинской и Китойской партий. 1995. Кн. 1. 319 с.
Состав и эволюция платинометалльной минерализации в хромитовых рудах Иль-чирскогоофиолитового комплекса (Оспино-Китойский и Харанурский массивы, Восточный Саян) / О. Н. Киселева, С. М. Жмодик, Б. Б. Дамдинов, Л. В. Агафонов, Д. К. Белянин // Геология и геофизика. 2014. Т. 55, № 2. С. 333-349. https://doi.org/10.11016/jrgg.2014.01.010.
Ханчук А.И., Высоцкий С.В. Разноглубинные габбро-гипербазитовые ассоциации в офиолитах Сихотэ-Алиня (Дальний Восток России) // Геология и геофизика. 2016. Т. 57, № 1. С. 181-198. https://doi.org/10.15372/GiG201601010.
Щипанский А. А.Субдукционные и мантийно-плюмовые процессы в геодинамике формирования архейских зеленокаменных поясов. М. :Изд-воЛКИ, 2008. 560 с.
Analysis of geologic reference materials for REE and HFSE by inductively cou- pledplasma mass spectrometry (ICP-MS) / I. V. Nikolaeva, S. V. Palesskii, O. A. Koz'menko, G. N. Anoshin// Geochemistry International. 2008. Vol. 46, N 10. P. 1016-1022. https://doi.org/10.1134/S0016702908100066
Anders E., Grevesse N. Abundances of the elements: meteoritic and solar // Geochim. Cosmochim.Acta, 1989.Vol. 53. P. 197-214.
Crawford A. J., Fallon T. J., Green D. H. Classification, petrogenesis and tectonic setting of boninites// Boninites/ A. J. Crawford (ed.). London : Unwin Hyman, 1989. P. 2-44.
Dasgupta R., Hirschmann M. M., Smith N. D. Water follows carbon: CO2 incites deep silicate melting and dehydration beneath mid-ocean ridges // Geology. 2007. Vol. 35. P. 135138. DOI: 10.1130/G22856A.1.
Discovery of Miocene adakiticdacite from the Eastern Pontides Belt (NE Turkey) and a revised geodynamic model for the late Cenozoic evolution of the Eastern Mediterranean region / Y. Eyuboglu, M. Santosh, Y. Keewook, O. Bekta§, S. Kwon // Lithos. 2012. Vol. 146147. P. 218-232. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2012.04.034
Dobretsov N. L., Konnikov E. G., Dobretsov N .N. Precambrian ophiolitic belts of Southern Siberia, Russia, and their metallogeny// Precambrian Research. 1992. Vol 58, N 14. P. 427-446.
Duncan R. A., Green D. H. Role of multistage melting in the formation of oceanic crust // Geology. 1980. Vol. 8, N 1. P. 22-26. https://doi.org/10.1130/0091- 7613(1980)8<22:ROMMIT>2.0.CO;2
Duncan R. A., Green D. H. The genesis of refractory melts in the formation of oceanic crust // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1987. Vol. 96, is. 3. P. 326-342. https://doi.org/10.1007/BF00371252.
Isotopic evidence for the origin of boninites and related drilled in the Izu-Bonin (Ogasawara) forearc at Sites 782 and 786 (ODP Leg 125) / J. A. Pearce, M. F. Thirlwall, G. Imgram, B. J. Murton, R. J. Arculus, S. R. Van der Laan// Proceedings of the ocean drilling program, scientific results / P. Fryer, J.A. Pearce, L. B. Stokking (ed.). Vol 125. P. 237-261.
Kamber B. S., Collerson K. D.Zr/Nb systematics of ocean island basalts reassessed - the case for binary mixing // Journal of Petrology. 2000. Vol. 41. P. 1007-1021. https://doi.org/org/10.1093/petrology/41.7.1007.
KiselevaO. N., Zhmodik S. M. PGE mineralization and melt composition of chromitites in Proterozoic ophiolite complexes of Eastern Sayan, Southern Siberia // Geoscience Frontiers. 2017. Vol. 8, N 4. P. 721-731. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2016.04.003
Le Bas M. J. IUGS reclassification of the high-Mg and picritic volcanic rocks // Journal of Petrology. 2000. Vol. 41. P. 1467-1470. https://doi.org/10.1093/petrology/41.10.1467
Link between ridge subduction and gold mineralizationin southern Alaska / P. J. Haeussler, D. Bradley, R. Goldfarb, L. Snee, C. Taylor // Geology. 1995. Vol. 23. P. 995-998. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1995)023<0995:LBRSAG>2.3.C0;2
Ludden J., Gelienas L., Trudel P. Archean metavolcanics from the Rouyn-Noranda distinct, Abitibi greenstone belt, Quebec: 2. Mobility of trace elements and petrogenetic constraints // Canadian Journal of Earth Sciences. 1982. Vol. 19. P. 2276-2287. https://doi.org/10.1139/e82-200
Mantle plumes and entrainment: isotopic evidence / S. R. Hart, E. H. Hauri, L. A. Oschmann, J. A. Whitehead // Science. 1992. Vol. 256. P. 517-520. https://doi.org/10.1126/science.256.5056.517Miao Y.-S., Yu L., Blunsom P. Neural variational inference for text processing // Proceedings of the International Conference on Learning Representations. 2016. P. 1727-1736.
Mullen E. D. Mn0/Ti02/P205: a minor element discriminant for basaltic rocks of oceanic environments and its implications for petrogenesis // Earth and Planetary Science Letters, 1983. Vol. 62. P. 53-62.
PGE mineralization in ophiolites of the southeast part of the Eastern Sayan (Russia) / S. M. Zhmodik, O. N. Kiseleva, D. K. Belyanin, B. B. Damdinov, E. V. Airiyants, A. S. Zhmodik // 12th International Platinum Symposium. Abstracts / E. V. Anikina[et al.](eds.). Yekaterinburg: Institute of Geology and Geochemistry UB RAS, 2014. P. 221-225.
Pearce J. A. Trace elements characteristics of lavas from destructive plate boundaries: andesites, orogenic andesites and related rocks / R. S. Thorpe (eds.). Wiley, Chichester, 1982. P. 525-548.
Plume-subduction interaction in southern Central America: Mantle upwelling and slab melting / E. Gazel, K. Hoernle, M. J. Carr, C. Herzberg, I. Saginor, P. Van den Bogaard, F. Hauff, M. Feigenson, C. Swisher III // Lithos, 2011. Vol. 121, is. 1-4. P. 117-134. https://doi.org/10.1016/j. lithos.2010.10.008.
SaccaniE., Principi G. Petrological and tectono-magmatic significance of ophiolitic basalts from the Elba Island within the Alpine Corsica-Northern Apennine system // Mineralogy and Petrology. 2016. Vol. 110, is. 6. P. 713-730. https://doi.org/10.1007/s00710-016-0445-3Safonova I., Santosh M. Accretionary complexes in the Asia-Pacific region: tracing archives of ocean plate stratigraphy and tracking mantle plumes // Gondwana Research. 2014. Vol. 25, is. 1. P. 126-158. https://doi.org/10.1016/j.gr.2012.10.008
Santosh M., Kusky T. Origin of paired high pressure-ultrahigh-temperature orogens: a ridge subduction and slab window model // Terra Nova. 2010. Vol. 22, is. 1. P. 35-42.
Sun S. S., Nesbitt R. W. Geoc...
Подобные документы
Геохимическая характеристика позднедокембрийских магматических пород поднятия Енганепэ. Блоки гранитоидов из зоны серпентинитового меланжа енганепэйского комплекса. Анализ петрографии пород массива Южный. Геологическая позиция конгломератов и гравелитов.
дипломная работа [84,0 K], добавлен 13.02.2016Состояние массива горных пород в естественных условиях. Оценка горного давления в подготовительных выработках. Схема сдвижения массива при отработке одиночной лавы. Виды разрушения кровли угольных пластов. Расчет параметров крепи очистной выработки.
учебное пособие [11,5 M], добавлен 27.06.2014Сущность интрузивного магматизма. Формы залегания магматических и близких к ним метасоматических пород. Классификация хемогенных осадочных пород. Понятие о текстуре горных пород, примеры текстур метаморфических пород. Геологическая деятельность рек.
реферат [210,6 K], добавлен 09.04.2012Исследование характера и закономерностей проявления горного давления в очистных выработках. Техника проведения измерений методом разгрузки. Классификация методов оценки напряженного состояния массива горных пород. Измерение деформаций области массива.
реферат [2,8 M], добавлен 23.12.2013Построение температурного профиля горного массива по глубине (в гелиотермозоне, криолитозоне) и оценка мощности распространения вечномерзлых горных пород. Вычисление годового изменения температуры пород на разных глубинах в пределах гелиотермозоны.
контрольная работа [82,4 K], добавлен 14.12.2010Особенности оценки напряженно–деформированного состояния массива в многолетних мерзлых породах в зависимости от теплового режима выработки. Оценка видов действующих деформаций. Расчет распределения полных напряжений в массиве пород вокруг выработки.
контрольная работа [47,6 K], добавлен 14.12.2010Классификация горных пород по происхождению. Особенности строения и образования магматических, метаморфических и осадочных горных пород. Процесс диагенеза. Осадочная оболочка Земли. Известняки, доломиты и мергели. Текстура обломочных пород. Глины-пелиты.
презентация [949,2 K], добавлен 13.11.2011Общее описание и характерные черты осадочных горных пород, их основные свойства и разновидности. Типы слоистости осадочных горных пород и структура. Содержание и элементы обломочных пород. Характеристика и пути образования химических, органогенных пород.
реферат [267,1 K], добавлен 21.10.2009Геологическая съемка в районах развития вулканогенных образований. Предполевое дешифрирование аэрофотоматероалов и составление предварительной геологической карты. Методика опробования вулканогенных пород для выявления их минералогических особенностей.
реферат [24,5 K], добавлен 12.12.2010Особенности состава и происхождения Арктического шельфа России, современные методы его изучения (геофизические, геологические и геохимические). Основные черты геологического строения архипелагов Шпицберген и Новая Земля, хребта Пай-Хой, Печорской впадины.
курсовая работа [12,6 M], добавлен 02.07.2012Физико-химические свойства нефти и газа. Принципы и показатели классификации видов нефти и применение тригонограмм. Макроскопическое описание осадочных горных пород. Особенности пород-коллекторов и покрышек. Аспекты построения геологического профиля.
методичка [379,3 K], добавлен 25.10.2012Исследование особенностей осадочных и метафорических горных пород. Характеристика роли газов в образовании магмы. Изучение химического и минералогического состава магматических горных пород. Описания основных видов и текстур магматических горных пород.
лекция [15,3 K], добавлен 13.10.2013Изучение коллекторских свойств пород на больших глубинах и их нефтегазоносности. Факторы, влияющие на качество пород разных типов. Эволюция осадочных пород при погружении, возникновение в них нового порового пространства в процессе их погружения.
курсовая работа [590,2 K], добавлен 24.05.2012Общая характеристика осадочных горных пород как существующих в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры. Образование осадочного материала, виды выветривания. Согласное залегание пластов горных пород, типы месторождений.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 08.02.2016Геолого-гидрогеологические характеристики калийных месторождений. Типовые задачи управления сдвижением горных пород при подземной разработке. Расчет параметров, характеризующих изменение напряженно-деформированного состояния подрабатываемого массива.
курсовая работа [642,8 K], добавлен 22.08.2012Формирование геологических тел осадочного происхождения. Вещественно-генетические составляющие осадочных пород. Аутигенная природа минералов. Первичный и вторичный минеральный состав осадочных пород. Формирование отшнурованных и остаточных бассейнов.
курсовая работа [230,1 K], добавлен 13.11.2011Разработка угольных месторождений. Факторы, влияющие на параметры процесса их сдвижения: вынимаемая мощность пласта, глубина горных разработок и угол падения пород, строение горного массива и физико-механические свойства пород, геологические нарушения.
контрольная работа [65,8 K], добавлен 15.12.2013Параметры устойчивости откосов борта карьера и его уступов. Физико-механические свойства массива. Взаимосвязь напряжений и деформаций пород в массиве. Геологические структурные особенности залегания пород, инженерные методы расчета их устойчивости.
курсовая работа [85,9 K], добавлен 25.09.2009Принципы классификации обломочных пород, основные представители осадочных пород. Характеристика свойств грубообломочных пород. Глыбовые, галечные и щебеночные, гравийные и дресвяные породы, специфика классификации песчаных отложений, минеральный состав.
реферат [15,9 K], добавлен 24.08.2015Анализ технологичности месторождения, геологическая характеристика, границы, запасы. Горно-геологические условия разработки месторождения и гидрогеологические условия эксплуатаций. Управление состоянием массива горных пород вокруг очистного забоя.
курсовая работа [705,3 K], добавлен 09.12.2010
