Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Оценка термической истории метаморфических комплексов по зональным гранатам

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Королюк, Владимир Николаевич

1. Методика изучения зональных гранатов на шкро-зовде.

2. Частота встречаемости однородных-неоднородных гранатов.

3. Особенности распределения отдельных окислов.

4. Типы сочетании концентрационных профилен.

Глава 2. ПРОЦЕССЫ дйб^ЗЖ В КРИСТАЛЛАХ.

1. Количественные характеристики диффузии.

2. Дефекты кристаллической структуры.

3. Механизмы диффузхш.

4. Роль механизмов массопереноса.

5. Зависимость коэффициентов диффузии от температуры и давления.

6. Концентрационная зависимость коэффициентов диффузии.

7. Зависимость коэффициентов диффузии от кристаллографических направлении.

8. Дзюущие силы диффузшх.

9. Особенности диффузии в гранатах и плагиоклазах

Глава 3. Г.ЮДЕЛИ ОБРАЗОВАНИЯ ЗОНАЛЬНЫХ ГРАНАТОВ.

1. Ыодель фракциошхровашш.

2. Сегрегационная модель.

3. Диффузионная модель.

4. Реакционно-диффузионная модель.

5. ДифхТузпонно-ростовая модель.

6. Неизотершческая модель фракционирования.

Глава 4. ТЕОРЕЮТСКОЕ РАСПРЕДЕЛЕНА ЭЛЕМЕНТОВ Б КРИСТАЛЛАХ.

1. Реакщтпно-дпийузпонная зональность.

2. Постреакционпое перераспределение.

Глава 5. КЙНЕ1ЖЛ КРШТШПЗДЩП ТВЁРДОГО РАСТВОРА

МЬВИТ-АНОРТНТ ИЗ РАС1ШВА.

1. Обзор представлений о росте зональных плагиоклазов.

2. Образование реакщошю-дибхТузиошюй и ростовой зональности.

3. Оценка коэффициентов диффузии в плагиоклазах.

4. Определение размеров кристаллов.

5. Возникновение зональности в период кристаллизации.

6. Постреакщонное перераспределение состава.

7. Зональность при анатексисе и ассшшлящш пород 102 8» Причины появления осцшшарующей зональности.

Глава 6. ЖШША РОСТА ЗОНАЛЬНЫХ ГРАНАТОВ В ДОВАРйАНТ

ШХ ШаРАГЕНЕ31ICAX.НО

1. Дяаграшы состояния парагенезиса Корд+Гр+Спл+Кв НО

2. методы расчёта концентрационных распределении.

3. Способ определения размеров кристаллов-.

4. Зональность бездиффузнойного роста.

5. Реак^юнно-диффузионная зональность роста и растворения.

Глава 7. РАСШНУРОВКА TEPIIHECKO-i ИСТОРИИ РУШАНСКОГО И

САНППСАРСКОГО I.IETAHOPCTECKHX КОГ.ПНЕЖШ.

I. Возможности оценки длительности регрессивного этапа метаморфизма.

2. Пути определения продолжительности шнералооб-разоваиия шоговариантных систем (г.залошшеральных пара генезисов).

ЗАШШШЕ.

Введение Диссертация по геологии, на тему "Оценка термической истории метаморфических комплексов по зональным гранатам"

В связи с широким распространением неоднородного распреде-лешхя химических элементов в кристаллах природных гранатов п в других шнералах переменного состава возник вопрос о значимости и информативности концентрационных профилен для определения эволюции во времени Р-Т параметров и длительности процессов манера л о образования вообще и метаморфизма в частности.

Восстановление этапности метаморфизма и термической истории метаморфических комплексов является одной из вашшх и актуальных проблем современно!! петрологии, Решешш этой проблемы и посвящена настоящая работа:

1) Предложено два способа количественного анализа маргаща, кальция, железа и магния в кристаллах гранатов по концентрационным профилям элементов, записанным на микрозонде с помощью самописца - по регрессионным уравнениям связи и путём подбора эталонов, близких по составу к исследуемым образцам;

2) С использованием методических разработок получены распределения концентраций элементов в более чем 800 кристаллах гранатов различного генезиса;

3) На основании собственных и литературных данных выделены типы зональности в гранатах метаморфических и магматических пород;

4) Критически проанализированы модели, объясняющие происхождение зональности в кристаллах плагиоклазов и гранатов;

5) Найдено математическое решение задачи об образовании неоднородного распределения концентрации компонентов в твёрдых фазах на кристаллизационном и постростовом отрезках времени;

6) На базе полученных материалов рассмотрена динамика роста зональных кристаллов плагиоклазов и гранатов применительно к дивариантньш ассоциациям;

7) Даш оценка термической истории Руна некого и Сангикар-ского метаморфических комплексов, т.е. предпринята попытка найти практическое приложение изложенных в диссертации методов определения продолжительности минералообразующих процессов.

Основные защищаемые положения. I) Более 95$ кристаллов гранатов из где та морфиче с ких пород характеризуются неоднородным распределением окислов. Относительное количество незональных зёрен с увеличением степени метаморфизма повышается, но даже в породах амфиболитовон фации оно не превышает 10$.

2) В гранатовой, ставролитовой зонах и в глаукофановых сланцах кристаллы имеют прогрессивную, в дистеновой, силлимани-товой зонах и в амфиболитовой фации прогрессивную, сложную, регрессивную, а в гранулитовой фации - только регрессивную зональность.

3) Прогрессивная зональность в гранатах из дивариантного парагенезиса Корд+Гр+Сил+Кв не должна сохраняться. Фиксируемые в них регрессивные оторочки возникают в результате частичной обратимости реакции смещённого равновесия и отражают стремление сосуществующих минералов приспосабливаться к изменяющимся термодинамическим факторам метаморфизма.

4) Плагиоклазы, кристаллизующиеся в водных магмах, должны &ть зональными,

Фактическую основу работы составляют концентрационные профили Мгс, Са,Ре и Mcj , записанные в кристаллах гранатов различных метаморфических комплексов. С привлечением литературных данных статистически обработано около 1300 проб.

Расчёты теоретических распределений концентраций анортито-вого компонента в плагиоклазах и марганца, кальция, железа и магния в гранатах базируются на известных диаграммах состояний и коэффициентах ддафгсузии в твёрдом теле.

Применительно к минералам из дивариантпых парагенезисов впервые дано на основе диаграмм состояния математическое описание возникающих концентрационных распределений с учётом диффузии в твёрдой фазе и динамики изменения Р и Т. Показано, . что плагиоклазы магматических пород должны быть неоднородными. Для гранатов из ассоциации Корд+Гр+Сил+Кв с помощью разработанного метода расчёта построены профили с прямой, обратной и сложной зональностью в зависимости от скорости и направления изменения давления. Показано, что прогрессивная зональность в них на уровне амфиболитовой-гранулитовой фавдй не сохраняется.

Непосредственное практическое применение полученных результатов работы по определению продолжительности отдельных этапов метаморфизма проиллюстрировано на примере расшифровки термпчес-кой истории отдельных кристаллов гранатов Рушанского и Санги-карского метаморфических комплекс ов.

С применением разработанных в работе методов изучены гранаты из метаморфических пород Канской глыбы и Базыбайского выступа (Восточный Саян), прошедших сложную термическую историю. На основе полученных данных в том и другом районах выделены два этапа метаморфизма. Материалы исследований по Канской глыбе включены з специальную главу производственного отчёта Кингаиь ской ГСП Ивановской KIP3 ЕГО "Красноярскаология" 1ЛГ РСФСР, что зафиксировано актом о внедрении.

Результаты исследования доложены на Всесоюзном совещании "Докембрийско-раннепалеозойская история развития Урала" (г. Ми-асс, 1980) и на 1У Всесоюзном симпозиуме по кинетике и динамике геохимических процессов (г. Киев, 1883). По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Работа выполнена в соответствии с планом иаучно-псследоваt тельских работ ИГиГ СО АН СССР. Автор участвовал в разработке некоторых разделов теш "Изучить условия регионального метаморфизма разных типов, его геохимию и связь с геологическими структурами и стадиями их развития" Од гос. регистрации 8I0702I6).

Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения, содержит 156 страниц машинописного текста, 29 рисунков, 13 таблиц и список литературы из 79 наименований.