Мантийные включения в щелочных базальтоидах вулкана Сверре, архипелаг Шпицберген: петрография, геохимия, платиноносность

Маслов, Всеволод Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Мантийные включения в щелочных базальтоидах вулкана Сверре, архипелаг Шпицберген: петрография, геохимия, платиноносность
ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Мантийные включения в щелочных базальтоидах вулкана Сверре, архипелаг Шпицберген: петрография, геохимия, платиноносность"

На правах рукописи

МАСЛОВ Всеволод Александрович

МАНТИЙНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В ЩЕЛОЧНЫХ

БАЗАЛЬТОИДАХ ВУЛКАНА СВЕРРЕ, АРХИПЕЛАГ ШПИЦБЕРГЕН: ПЕТРОГРАФИЯ, ГЕОХИМИЯ, ПЛАТИНОНОСНОСТЬ

Специальность 04.00.08 - Петрология, вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2000

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

В.Г.Лазаренков

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, старший

научный сотрудник В.ВЖданов

доктор геолого-минералогических наук, старший

научный сотрудник Л.П.Никитина

Ведущая организация: ГП Полярная Морская геолого-разведочная экспедиция (ГП ПМГРЭ).

Защита диссертации состоится 23 июня 2000 г. в 17 ч на заседании диссертационного совета Д 063.15.04 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. 1203.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 23 мая 2000 года.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета доктор геол.-минер. наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Цель работы. Изучены структурные, минералогические и химические особенности глубинных ксенолитов вулкана Сверре архипелага Шпицберген, термобарометрические условия их образования. Специально рассмотрены закономерности распределения элементов платиновой группы, определены минеральные фазы рудных, в том числе, благородных металлов.

Научная новизна. Впервые исследованы структурно-минералогические типы ксенолитов вулкана Сверре, поведение ряда литофильных элементов, изучена рудная минерализация и платинометалльная специализация мантийных включений.

Фактический материал и методы исследования. Данные исследования основываются на материалах, собранных автором в ходе полевых работ в составе Шпицбергенской партии Полярной Морской Геологоразведочной Экспедиции (ГП ПМГРЭ) на арх. Шпицберген в районе Вуд-фиорда, в 1995 г. Коллекция образцов представляет собой мантийные включения перидотитов и пироксенитов, обнаруженные в составе базанитов вулкана Сверре (о. Западный Шпицберген). Кроме того, в работе использованы образцы пород из коллекций сотрудников Шпицбергенской партии. Всего в

работе, в той или иной степени, исследовано около 45 мантийных ксенолитов и вмещающих их базанитов.

Аналитические исследования включают 15 полных силикатных анализов химического состава пород на 12 петрогенных элементов и 12 элементов-примесей (лаборатория ЛХиСА ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург, аналитик Б.А. Цимошенко, А.Н. Матвеева). Элементы платиновой группы анализировались пробирно (РЬ) - химико-спектральным методом, Os - кинетическим, в лаборатории ЗАО «Механобр - Аналит», Санкт-Петербург, (аналитик JI.A. Ушинская), контроль качества проведен по СОП 334-85 (институт «Гипроникель»). По методике В.В. Кнауфа из мантийных ксенолитов вулкана Сверре был выделен тяжелый концентрат, исследованный в дальнейшем на микрозондовой установке (АВТ-55(Япония) с энергодисперсионным спектрометром «LINR», чувствительность анализа 0,1%) ИГГД РАН (7 определений, аналитики М.Д. Толкачев, М.Р. Павлов). Также при помощи микрозондовой микроскопии были установлены химические составы породообразующих минералов (52 определения, аналитик И. М. Гайдамако, СПбГГИ). Статистическая обработка полученных результатов осуществлялась с применением современных программных пакетов для IBM PC. В работе обобщены и суммированы результаты некоторых более ранних исследований, а также обработан обширный литературный материал по объектам подобного рода в различных районах мира.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации обсуждались на заседаниях кафедры минералогии, кристаллографии и петрографии СПбГГИ (ТУ). Отдельные аспекты были представлены в материалах и докладах на Научных конференциях молодых ученых СПбГТИ (ТУ) «Полезные ископаемые России и их освоение» в 1996 - 1999 гг., научной конференции «Чтения А. Н. Заварицкого ИГиГ УрО РАН (Екатеринбург, 2000 г.), научном семинаре «Геохимия магматических горных пород», ГЕОХИ (Москва, 2000 г.)

Диссертационная работа была представлена для рассмотрения на конкурс грантов аспирантов и молодых ученых Санкт-Петербурга в 1998 г., где автор стал одним из победителей конкурса.

Публикации, По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Содержит 140 страниц машинописного текста, 20 таблиц, 25 рисунков и фотографий, а также список литературы из 80 наименований. В первой главе дается геологическая характеристика вулкана Сверре, района Вуд-фиорд. Во второй главе рассматриваются структурные типы мантийных включений, признаки реакционного взаимодействия ультрамафических ксенолитов вулкана Сверре с базанитовым расплавом, обсуждаются вопросы классификации базанитов вулкана Сверре, вулканические и анатектические стекла в мантийных ксенолитах. Третья глава посвящена минеральному составу мантийных ксенолитов вулкана Сверре, в ней обсуждается химический состав минералов, методика расчета формул минералов и пересчета на минеральный состав пород, Особое внимание уделяется акцессорной минерализации, в том числе минералам платины, самородным металлам, другим рудным микрофазам. Четвертая глава посвящена геохимическим особенностям мантийных ксенолитов вулкана Сверре. В пятой главе обсуждается генетическая история мантийных включений.

Выполнение диссертационной работы осуществлялось под руководством д.г.-м.н., проф. В.Г. Лазаренкова, которому автор выражает глубокую признательность. Автор благодарит сотрудников Шпицбергенской партии ПМГРЭ за предоставленные материалы. Большую помощь в подготовке проб, в проведении аналитических исследований оказали Б.А. Блюман, В.В. Жданов (ВСЕГЕИ), В.В. Кнауф, В.В. Михайлов (СПбГУ), И.М. Гайдамако (СПбГГИ). За ценные консультации и конструктивные замечания, особенно, на заключительном этапе работы над диссертацией, автор горячо благодарит Ю.Б. Марина и В.В. Доливо-Добровольского и всех сотрудников кафедры МКП. За помощь, поддержку, понимание и терпение на всем протяжении написания диссертации автор благодарит родных и друзей, в особенности А.Т. Маслова (с.н.с. ВСЕГЕИ).

ПЕРВОЕ ЗАЩИЩАЕМОЕ ПОЛОЖЕНИЕ

Мантийные ксенолиты вулкана Сверре представляют собой структурную эволюционную серию, представленную четырьмя типами в разной степени перекристаллизованных катаклазитов по ультрамафитам (шпинелевым гарцбургитам, шпинелевым лерцолитам, шпинелевым пироксенитам). I тип демонстрирует крупнозернистую протогранулярную структуру с наименьшей степенью катаклаза протоультрамафитов. П тип обнаруживает более высокую степень катакластических преобразований и обладает порфиротасттеской структурой со следами перекристаллизации. III и IV типы обладают роговиковой структурой и гетерогранобластовой структурой, соответственно. Структурный рисунок рассматриваемых ксенолитов сформировался в две стадии метаморфических изменений: мантийную (I и П типы) и стадию подъема в базанитовом расплаве (III и IV типы).

Первые геологические исследования проводились шведскими геологами под руководством Нордшельда еще в конце 19- го века. В начале 60 гг. 20 - го столетия геологические исследования начали проводиться советскими геологами. В 1995 г работы проводились Шпицбергенской партией Полярной Геологоразведочной Экспедиции (ГП ПМГРЭ) с участием автора в районе Бокк - фиорда.

Четвертичный комплекс представлен тремя вулканическими постройками - самый северный стратовулкан Сверре, затем трубки взрыва Халвдан и Сигурд. Возраст Сигурда - 2,7 млн. лет, Халвдана - 2 млн. лет, а вулкан Сверре, по последним данным (1997) полученным ПМГРЭ, активизировался дважды: 10000 и 6000 лет назад. Важно отметить, что четвертичный вулканизм претерпевает изменения как географически, так и по возрасту: с юга на север идет повышение щелочности пород и их омоложение - от Сигурда до Сверре. Исследуемый район является частью так называемого Девонского грабена, его история развития, а также наличие в базанитах четвертичных вулканов мантийных включений свидетельствует о глубинном характере регионального разлома Брейбоген - Бокк-фиорд. Вулканические постройки кайнозоя приурочены именно к глубинному Брейбогенскому разлому, заложенному на заключительной стадии байкальской,

или на начальных этапах каледонской складчатости (амплитуда смещения - 1500 м).

Вулкан Сверре располагается в северо-западной часта о. Западный Шпицберген на западном побережье Бокк-фьорда. Сверре - стратовулкан, имеет вид конуса высотой 506 м. Площадь основания вулкана 2 км2. Породы, слагающие конус вулкана Сверре и вмещающие ксенолиты мантийных пород, представлены базанитами. Эффузивные породы вулкана Сверре, разными авторами именуются по-разному. По нашим данным - это базаниты или лимбургиты - для стекловатых разновидностей базанита. Среди базанитов, отчетливо выделяются разновидности, различающиеся по степени раскристализованности. На « С1Р\¥ нормативной № - АЬ диаграмме», используемой для разделения нефеленитов и базанитов, базаниты вулкана Сверре попадают в поле базанитов в пограничной области с нефелинитами.

В среднем по вулкану включения составляют 10 -15 %, иногда до 50 % объема породы. Мантийные ксенолиты вулкана Сверре, как и включения из других районов мира, делятся на «зеленую» и «черную» серии. Исследуемые включения относятся к зеленой серии. Они представлены перидотитами и пироксенитами с характерной темно-зеленой до яблочно - зеленой окраской. Их парагенезис - оливин, ортопироксен, клинопироксен, шпинель. Мантийные ксенолиты в подавляющем большинстве имеют форму трехосного эллипсоида или караваеобразную, сфероидальную форму. Размер включений колеблется - от 1 до 10 см. Текстура ксенолитов массивная, пятнистая, часто полосчатая, сланцеватая за счет струйчатого распределения хромшпинели и вытянутых капель вулканического стекла. В базанитах встречаются ксенокристаллы авгита, бронзита, редко оливина, хромдиопсида от долей мм до первых см.

Обломки мантийных включений в базанитах испытали процесс механической дезинтеграции (термин Н. Боуэна) в результате раскалывания и разобщения единых, крупных ксенолитов на более мелкие части, сцементированные как тончайшими магматическими жилками, так и более мощными прожилками базанитов.

В мантийных включениях вулкана Сверре довольно отчетливо выделяются четыре структурных типа (1-1У, рис.1).

1тип Птип Штип IV тип

Рис. 1. Структура мантийных включений I - IV типов

I тип.

По своему минеральному составу рассматриваемый тип ксенолитов соответствует шпинелевым гарцбургитам или близким к гарцбургитам оливиновым ортопироксенитам (40-55 % ортопироксена, 40-50 % оливина). Ортопироксен размером до 6 мм представлен энстатитом (Те - 10 - 12 мол. %). Оливин содержит 8-11 мол. % Ба. Подобное содержание молекул Ре и Ра свойственно всем ксенолитам, что свидетельствует об относительном постоянстве состава этих минералов.

Структурный рисунок ксенолотов I типа определяется крупными зернами оливина 1 генерации и ортопироксена неправильной, полуугловатой формы, слагающими до 80 - 90 % его объема (рис.3). Оливин 1 генерации (1-6 мм) обладает волнистым погасанием, обнаруживает трещины скола, полисинтетические двойники скольжения (полосы излома), т.е. все признаки стрессовых деформаций. Не менее отчетливо эти признаки представлены в кристаллах ортопироксена, демонстрирующих характерное «верегеновидное» строение и деформационные ламмели. Межгранулярная, интенсивно трещиноватая масса, слагающаяЮ - 20 % породы, представлена мелкими и субидиоморфными зернами изометричного, полигонального оливина 2 генерации размером от 0.1 до 0.6 мм, зернами хром-диопсида, очень редко хромовой шпинели, карбонатных минералов и редко стеклом.

В отличие от оливина 1 генерации, оливин 2 генерации не проявляет признаков стрессовых катакластических деформаций. Он возникает при дроблении и перекристаллизации зерен оливина 1 генерации, а также оргопироксена. Реставрация полуугловатой или субидиморфной формы крупных зерен оливина 1 генерации и оргопироксена до идиоморфных ограничений позволяет представить себе крупнозернистую, изометрическую структуру ксенолитов I типа, подвергшуюся катаклазу.

Описываемый структурный тип ксенолитов вулкана Сверре, скорее всего, соответствует «протогранул ирной» структуре Ж. Мерсье и А. Никола (1975). По сравнению с другими структурными типами в ксенолитах вулкана Сверре I тип встречается редко.

II тип.

Структура ксенолитов П тала является наиболее распространенной, и она может быть определена как порфирокластичсская. В основной массе, слагающей 70 - 85% объема породы, находятся крупные порфирокласты - реликты оливиновых и ортопироксеновых зерен размером до 7 мм. В основной массе хорошо фиксируется полуугловатая обломочная форма зерен оливина и оргопироксена размером 1 - 2 мм. В основной массе присутствует хром-диопсид изумрудно-зеленого (до 15 %) и шпинель коричневого и буровато-зеленого цвета. В трещинах располагаются карбонатные минералы совместно со стеклом и рудными фазами. Главное отличие порфирокластической структуры II типа от структуры I типа состоит в том, что в ней уничтожаются признаки структуры первичной породы. Объем раздробленной массы доминирует над реликтами первичной структуры.

Термин «порфирокластическая структура» является наиболее употребительным для многих ксенолитов штшнелевых лерцолитов (Mercier, Nicolas, 1975; Harte, 1977). По своему количественно-минеральному составу П структурный тип ксенолитов вулкана Сверре соответствует шпинелевым лерцолитам и гарцбургитам.

III тип.

Эта структура особенно характерна для мелких включений (размером до 7 см) с яблочно-зеленым оттенком породы. Макроскопически она очень похожа на основную массу ксенолитов П типа, от которой ее отличает отсутствие порфирокластов, а также более мелкий размер зерен (рис. 3).

Среди минералов ксенолитов Ш типа также можно выделить редкие полуугловатые зерна оливина 1 генерации, но не со столь крупными размерами, как в ксенолитах II шла. 1 генерация оливина составляет 10 - 20 %. Энстатит представлен зернами размером до 2 мм. Шпинель встречается в количестве 2-3 %. Порода демонстрирует типичную мозаичную, роговиковую, гранобластовую структуру. По сравнению со структурами I и П типов, для Ш типа признаки катакластических деформаций проявлены в наименьшей степени, что, по всей видимости, связано с более высокой степенью перекристаллизации.

По количественно-минеральному составу Ш тал ксенолитов соответствует шпинелевым гарцбургитам и лерцолитам. Описываемый тип ксенолитов вулкана Сверре соответствует гранулобластаческой структуре Б. Харта или «гранулярной» Ж. Мерсье и А. Никола.

IV тип.

Структура ксенолитов IV типа крайне своеобразна. Ее основу на 90% составляют небольшие зерна угловатой и полуугловатой формы катакластического генезиса (см. рис. 1). В этой обломочной массе (в среднем по данному типу) наблюдается стекло в количестве около 0.2 - 0.5 %. Хром-диопсид (до 70 %) изумрудно-зеленого цвета представлен удлиненно-призматическими зернами, размер которых колеблется от долей мм до 2 - 3 мм, определяя мелко-среднезернистый характер структуры ксенолитов IV типа. Под микроскопом он имеет изумрудно-зеленоватый оттенок, наблюдается отчетливая спайность. Очень редко встречаются зерна другой разновидности диопсида, они имеют более крупные размеры (до 5 мм) и несут следы структурных деформаций. Ортопироксен представлен редкими, крупными зернами (до 5 мм). Оливин - округлыми зернами двух генераций: крупных — 2-3 мм и мелких - доли мм. Структура гетерогранобл истовая. По количественно-минеральному составу IV тип соответствует оливиновым вебстеритам.

Все четыре структурных типа ксенолитов вулкана Сверре относятся к разряду катакластических структур, демонстрирующих разную степень изменений. Во всех типах в качестве главных структурных элементов различаются обломки оливина и ортопироксена 1 генерации - реликты

протоультрамафита и обломки этих минералов 2 генерации -продукты их дробления. Соотношения этих двух структурных элементов меняются от одной структуры к другой. Структуры представленные в ксенолитах позволяют называть эти породы катаклазитами.

Мантийные ксенолиты шпинелевых перидотитов в базанитах вулкана Сверре образовывались при давлении от 2.0 ± 0.5 ГПа, или 20 ± 5 Кбар, по двупироксеновому термометру предложенному Wells P.R.A., температура равновесия изученных включений находится в диапазоне 850° - 950° С. Анализ полос излома в оливине показывает развитие подобной системы скольжения, которая становится активной при температуре 800° - 950° С (на основе экспериментальных исследований Raleigh C.B. и Carter N.L.). Федоровским методом, в шлифах была исследована ориентировка оптических осей оливиновых зерен. Наблюдаемая предпочтительная оптическая ориентировка осей индикатрисы возможна при развитии в кристаллах систем скольжения по (100) и (или) {110} в направлении [001] и является следствием единого деформационного процесса, протекавшего в мантии. В целом, можно предполагать, что прото гранулярная и порфирокластаческая структуры I и П типа являются мантийными формированиями, образование которых происходило в условиях общего сжатия с участием ориентированного давления.

Базанитовый расплав играл роль транспортера мантийных ксенолитов. Главным агентом влияния на ксенолиты мантийных пород в ходе подъема в расплаве являлся процесс декомпрессии, вызывавший разрыхление структуры ксенолитов и способствовавший проникновению флюидной фазы базанитов. Вторым фактором воздействия могла быть температура, если на глубине захвата, мантия была холоднее инъецирующего расплава. Стекловатая и тонкозернистая структура базанитов на контактах с мантийными ксенолитами демонстрирует такой же закалочный эффект, который мы наблюдаем на поверхности эндоконтактов даек с вмещающими породами. С геологических позиций «холодность» мантийных пород под вулканом Сверре вполне реальна, т.к. Г. Амундсеном (1987) было отмечено, что земная кора в этом районе имеет мощность всего 27 км. В таком случае, мантийные включения Ш типа вулкана Сверре могли

подвергнуться термальному прогреву, отжигу и перекристаллизации с образованием роговиковой гранобластовой ("гранулярной") структуры. Т.е., в отличие от структур I и II типа гранобластовая структура ксенолитов Ш типа своим происхождением могла быть обязана контактовому воздействию базанитовой магмы.

Велика роль и летучих компонентов (третий фактор влияния), которые, проникая во включения по зонам межгранулярного катаклаза, ускоряли реакционное метасоматическое взаимодействие ксенолитов с магмой. Поскольку ультрамафические ксенолиты вулкана Сверре в основном сложены более высокими членами реакционной серии Н. Боуэна (оливин, орто пироксен) по сравнению с минералами базанитов (клинопироксен, плагиоклаз, нефелин), то базанитовая магма путем предварительной метасоматической проработки могла «выровнять» состав ксенолитов с составом магмы, в первую очередь, «клинопироксенизировать». Возможно, IV тип ксенолитов представляет собой наиболее измененный тип переработки ультрамафитовых включений в базанитовом расплаве, где главным фактором было влияние летучих компонентов, способствовавшие выравниванию состава ксенолитов с составом магмы - их клинопироксенизации.

ВТОРОЕ ЗАЩИЩАЕМОЕ ПОЛОЖЕНИЕ

На стадии подъема под действием флюидного щелочно-карбонатного метасоматоза мантийные ксенолиты вулкана Сверре обогатились петрогенными элементами (№, Са), элементами магматических эманаций (Р, Б, Бе), некоторыми некогерентными элементами (Сг, Ва, Ьа, Се, и). Ксенолиты испытали процесс карбонатизации, клинопироксенизации, шиинелизации, формирования анатектических стекол и рудных микрофаз.

Анализ пегрохимического состава ультрамафитовых ксенолитов вулкана Сверре в эволюционной серии I - IV типов на базе диаграмм «оксид-петрогенный элемент - оксид магния» показывает наличие трех типов таких диаграмм с прямой, обратной корреляцией и отсутствием таковой. Обратная корреляция отношений СаО/М^О, АДОз/^О, Ыа20/Мс0, Сг2Оз/М^О,

свидетельствует об увеличении Са, А1, Иа, Сг в ксенолитах на фоне понижения их магнезиальности от I к IV типу. По аналогии, с наличием карбонатных жилок в мантийных ксенолитах и обогащением их кальцием и углекислотой, можно предполагать, что в ходе переработки в базанитовом расплаве мантийные включения вулкана Сверре обогащались также А1, Ыа, Сг.

Помимо петрогенных элементов в мантийных включениях были изучен и широкий спектр элементов-примесей (табл.1). Среди них были определены ряд когерентных и некогерентных элементов.

Сравнение их содержаний в ксенолитах с количествами в средних типах по Е. Ягущу (1979) и Б. Лущу (1975) указывает на повышенное содержание большинства некогерентных элементов, в особенности элементов магматических эманаций (ЭМЭ) -фосфора, серы; селена, щелочноземельного бария; редкоземельных лантана, церия; радиоактивного урана. Т.е., в составе метасоматического флюида определенно участвовали элементы, которыми был обогащен базанитовый расплав. Наиболее выразительными в этом смысле оказались Р, Б, 8е и Ва. Интересно, что диаграммы зависимости между пегрогенными элементами, другами элементами-примесями и барием, показали отсутствие корреляции, что, возможно, свидетельствует о обогащенности мантии под Шпицбергеном барием. Геохимические особенности мантийных включений вулкана Сверре во многом определяются взаимодействием последних с флюидными потоками магмы, а также с самой базанитовой магмой во время подъема на поверхность Земли.

В ультрамафических ксенолитах вулкана Сверре наблюдаются многочисленные признаки реакционного взаимодействия с базанитовой магмой, и в первом, приближении их можно подразделить на три группы:

1. Присутствие в ксенолитах реакционных оторочек и признаков

процесса наложенной перекристаллизации.

2. Появление в ксенолитах новообразованных минеральных фаз.

3. Наличие в ксенолитах стекол.

Важным признаком реакционных взаимоотношений ксенолитов и магмы являются реакционные клинопироксеновые оторочки.

Таблица 1. Элементы-примеси в мантийных включениях вулкана

Сверре, г/т.

Компонент I тип II тип III тип IV тип Среднее содержание ЯгугцЕ. ЛущБ.Г.

Перидотит Гранатовый пртитютит

Элементы магматических эманации

Р 44.00 264.00 220.00 83.60 152.90 60 -

8 70.00 222.50 200.00 210.00 175.63 8 -

Бе 1.00 1.45 1.00 3.00 1.61 0.01 -

Аь 0.03 020 - 0.11 0.14 -

Элементы группы железа

№ 2190.00 2159.85 513.50 1621.12 1950.00 2500.00

Со 125.00 116.70 - 120.85 100.00 112.00

V 25.00 29.14 100 51.38 83.00 90.00

Бс 6.77 14.20 - 10.48 16.9 21

Халькофильные элементы

РЬ 0.66 <3.0 <3.0 <3.0 | 0.66

Щелочноземельные элементы

Ва 69.90 191.25 197.50 80.00 134.66 6.90 33.00

Бг 21.73 21.99 29.00 23.00 23.93 25.00 43.00

У <1.5 1.96 2.00 <1.5 1.98 4.60 1.80

Редкоземельные элементы

Ьа 0.82 0.81 - 0.82 0.35 -

Се 1.81 2.05 - 1.93 1.41 -

Элементы с большим радиусом и зарядом

71 2.65 6.04 12.00 3.80 6.12 11.00 50.00

№ 0.21 - - - 0.1 1.00 1.50

Щелочные элементы

кь 0.92 1.01 1.15 <1.0 1.02 0.80 3.40

Радиоактивные элементы

и 0.06 0.35 <2.0 0.21 0.02 0.10

тъ 0.09 0.23 <2.0 0.16 - 0.28

Количество измерений 4 15 8 5 32 - -

Примечание. Анализы выполнены в лаборатории ЛХиСА ВСЕГЕИ

аналитики Цимошенко Б. А., Матвеева А.Н.

Они представлены микрозернистыми перекристаллизованными агрегатами с размером зерен 0.1 - 0.2 и каймами клинопироксена на контактах ортопироксена, оливина и прожилков карбонатных

минералов. Последние присутствуют во всех ксенолитах и проявлены в тонких трещинах на продолжении жилок вулканического стекла, либо встречаются самостоятельно, полностью выполняя трещины. Наиболее часто в II и IV типе встречены карбонатные стекловатые фазы, которые располагаются в виде цепочек концентрически зональных овоидов. Их зональность выражается в смене сферических полос от темно-коричневого до светло-серого цвета. По нашему мнению их образование является важным следствием карбонатного метасоматоза. С этим процессом связано образование хром-диопсида. Пространственная связь этого минерала с межгранулярной, трещиноватой, структурной частью ксенолитов, широко варьирующее количество (от 5 до 70 %), весьма неравномерное распределение и мелкие размеры - все это позволяет смотреть на этот минерал, как на вторичное мегасоматическое образование. По нашим данным и данным других авторов, состав хром-диопсида сильно варьирует на фоне удивительного постоянства составов оливина и ортопироксена. Непостоянство состава хромдиопсида вполне гармонирует с представлениями о его метасоматическом генезисе. По сходному сценарию в мантийных ксенолитах вулкана Сверре шло образование шпинели.

В мантийных ксенолитах I - IV типов шпинель представлена 2 генерациями. Зерна первой генерации размером до 0,5 мм заключены в оливине и ортопироксене. Они наиболее часто представлены хорошо образованными окгаэдрическими кристаллами темно-бурого цвета. Зерна шпинели второй генерации (до 5-6 мм), располагающиеся в межзерновых пространствах, обладают струйчатой, червеобразной, удлиненно-угловатой формой, со сложными очертаниями границ. Внутри второй генерации шпинели наблюдаются разновидности, заметно отличающиеся друг от друга под микроскопом окрашенностью: темно-коричневой, коричневой и зеленовато-коричневатой (цвета «хаки») шпинель. В IV типе шпинель представлена, в самых больших количествах (до 5 %), редко первой, и часто, второй генерацией с вариациями коричневого оттенка. На роль метасоматоза при ее образовании определенно указывает не только цепочечно-прожилковый характер развития шпинели в ксенолитах, но и широкая вариативность состава. В шпинелях, на фоне

медленного роста железистости (10.7-11.5-11.8 %) и магнезиальности (19.8-19.9-20.3 %), происходит закономерное изменение состава от малохромистых, обогащенных алюминием шпинелей до сильнохромистых (43 %), с низким содержанием АЬ03(20%).

Стекло присутствует в виде стекловатых агрегатов с пузырьками на контакте оливина и пироксенов, так и в трещинах различной ширины (от долей мм до 1 - 2 мм). В изученных включениях содержание стекла колеблется от 1 до 7 % объема породы.

До сих пор, наиболее наглядным средством изображения составов, особенно, стекловатых магматических пород остается диаграмма А.Н. Заваридкого. Нами, на диаграмму были нанесены фигуративные точки составов базанитов вулкана Сверре, составов анатектических стекол из ксенолитов этого вулкана, и аналогичных стекол по ксенолитам С-3 Шпицбергена и другим районам мира - Австралии, о. Кергелен, Азорским, Коморским островам. Состав стекол не соответствует составу базанитов. Фигуративные точки анатектических стекол сосредотачиваются с одной стороны, в верхней части диаграммы в поле кислых и щелочных пород, около точек средних составов риолитов, щелочных риолитов и трахитов, фонолитов. С другой стороны, они концентрируются в нижней части этой диаграммы в области точек составов средних клинопироксенитов по А.Н. Заварицкому. Ряд стекол при этом занимает промежуточное положение между этими двумя главными областями.

В генетическом отношении анатекгаческие стекла в ксенолитах I - IV сгруиурного типа, по нашему мнению, образовывались под влиянием флюидной фазы, выделившейся из базанитовой магмы. Об этом свидетельствует также такой установленный нами факт, как наличие характерных карбонатных сфероидальных образований не только в мантийных ксенолитах, но и в мелких миндалинах в самих базанитах. Образование щелочных расплавов, соответствующих трахитам и фонолитам, несомненно, свидетельствует о миграции в ультрамафические ксенолиты щелочей, которых очень мало в самих ксенолитах, но зато много в базанитах вулкана Сверре. В широком петрологическом смысле анатекгаческие стекла в ультрамафических ксенолитах демонстрируют как бы пример природного эксперимента в области

мантийного анатексиса с выплавлением магм под влиянием щелочно-карбонатного мантийного метасоматоза Не исключено, что карбонатный метасоматоз играет в мантии значительную роль при образовании формации щелочноультраосновных пород с карбонатиггами, выплавлении клинопироксенитовых магм и при «юпшопироксенизации» и «верлитизации» мантии (Когарко, 1999).

Увеличение степени интенсивности процесса анатектического «остеклования» ведет к изменению геохимического состава первичных мантийных ультрамафитов, в которых, помимо привноса - выноса вещества, шло его перераспределение между уже существующими минералами. Широкие вариации состава анатектических стекол указывает на химическую неравновесность метасоматического и магматического процессов их образования. Дискретное положение на диаграмме А.Н. Заварицкого точек стекол из разных районов мира, но, в общем, концентрирующихся в одной области, говорит о несколько разном составе флюидной карбонатной фазы.

В выделенном нами, тяжелом концентрате впервые был изучена рудная минерализация (см. рис 2,3).

Рис. 2. Самородное серебро. Рис. 3. Срастания свинца с

сурьмянистым оловом

Наиболее часто встречаются сульфиды - пирит и халькопирит, пользующиеся наибольшим распространением, а также борнит, блеклая руда, часто магнетит, титаномагнетит. Борнит с блеклой рудой часто образует субграфические, линзовидные структуры распада Также, впервые, в малом количестве обнаружены,

самородный свинец, медь, железо, олово, серебро и зерно станнида платаны (рустенбургит).

Самородное серебро представлено зернами неправильной, чаще удлиненной, изогнутой формы, в виде пластинок, листочков, размером 30 — 50 мкм. Имеет серебристо-белый цвет с типичным ярким металлическим блеском (рис. 2). Относительно низкотемпературный характер сульфидных акцессориев указывает на их поздний наложенный характер, скорее всего связанный со стадией посгмагматических процессов. Акцессорная минерализация мантийных включений, начиная от шпинелей и кончая сульфидами, несет на себе заметный отпечаток флюидного воздействия базанитового расплава.

ТРЕТЬЕ ЗАЩШЦАМОЕ ПОЛОЖЕНИЕ

Содержание элементов платиновой группы (ЭПГ) в мантийных ксенолитах вулкана Сверре соответствует среднему уровню концентраций ЭПГ в мантии и имеет характер распределения 1М>Р(>Ки>08>1г>1*Ь. Ксенолиты с большим содержанием хромистой шпинели содержат большее количество ЭПГ, ксенолиты с меньшим ее содержанием -меньшее количество ЭПГ. Собственный минерал ЭПГ представлен впервые обнаруженным рустенбургитом.

В отечественной и зарубежной литературе приводятся ограниченные сведения о концентрации ЭПГ и золота в мантийных включениях. Нами были получены первые данные о распределении элементов платиновой группы в мантийных включениях из базанитов вулкана Сверре (табл. 2). Поскольку известно, что в ультрамафитах часто существует корреляционная связь между содержанием хрошпинелида и платиноидов, нами для исследования распределения ЭПГ в мантийных ксенолитах было отобрано три разновидности этих шпинелевых перидотитов с разными количествами хромистой шпинели. Образец 11/3 в своем составе имеет минимальное количество шпинели (0.5 -0.9 %). В образце 18 количество шпинели - 1.0 - 1.5 %. В образце 27 наблюдается максимальное количество хромовой шпинели (2.0 -3.0 %).

Кроме того, этот образец несет в себе следы активного взаимодействия с базанитовой магмой в виде частичного

плавления ксенолита, появления в трещинах стекла, новообразованных минералов - в особенности клинопироксена.

Таблица 2. Содержание элементов платановой группы в мантийных _включениях вулкана Сверре, архипелаг Шпицберген, г/т.

Номер пробы Ш Рё яь 1г С*> Аи Сумма ЭПГ

11/3 0.008 <0.03 <0.002 <0.009 0.004 <0.01 <0.01 >0.012

18 0.007 <0.03 <0.002 <0.009 0.012 0.02 <0.01 >0.039

27 0.011 0.03 <0.002 <0.009 0.009 <0.01 <0.01 >0.052

Среднее 0.009 0.01 <0.002 <0.009 0.008 0.007 <0.01 >0.034

Мантийный перидотит (С. Сан, С. Варне, 1990) 0.009 0.004 0.002 0,004 0,006 0,004 - 0,032

Примечание. Анализы выполнены в лаборатории ЗАО «Механобр - Аналит», Санкт-Петербург, аналитик Л. А. У шинская.

Мантийные ксенолиты вулкана Сверре, архипелага Шпицберген, в среднем характеризуются низкими содержаниями элементов платиновой группы, что соответствует мировым данным (С. Сан, С. Варне, 1990). Однако образец 27 почти в 2 раза богаче ЭПГ, чем мантийный перидотит по С. Сану (рис. 4). Платтшометалльная геохимическая специализация

характеризуется преобладанием палладия и платины с предположительным типом распределения ЭПГ: Рё>Р1>Ки>С&>1г>К11 Полученные результаты наглядно показывают, что максимальные содержания ЭПГ соответствуют хромшпинелевым разновидностям мантийных ультрамафитов. Обедненные хромистой шпинелью ксенолиты наиболее бедны ЭПГ. Другими словами, наблюдается количественная зависимость — чем больше в ксенолите хромистой шпинели, тем больше в них платиноидов. Подобная зависимость установлена и для рудного хромшпинелида Кондерского массива (Лазаренков и др., 1992).

В ксенолите 27 , по-видимому, впервые - в мантийных включениях был установлен платиновый минерал -рустенбургит, (№,Рф£п. Зерно изометричной формы с резкими очертаниями границ, размером около 30 мкм, белого цвета с ярким металлическим блеском (рис. 3). Как и все описанные выше микрофазы акцессорных минералов, рустенбургит локально тяготеет к межзерновым пространствам.

Рис. 4. Вариационная диаграмма содержания ЭПГ в мантийных включениях вулкана Сверре, нормализованное к углистому хондриту С1.

С учетом этого обстоятельства, можно предположить, что ЭПГ принимали участие во флюидном процессе, но количественная роль этого участия требует дальнейшего уточнения. Элементы платиновой группы, при этом, перемещались по межзерновым

пространствам метасоматическими флюидами, и концентрировались в хромистой шпинели, а также образовывали собственные

" V, ■; ■■ ■

- \ \ 1

** ^¿«ф'

1 '-йч *

минеральные фазы. Они могли перераспределяться внутри ксенолитов с некоторым выносом, подобно другим когерентным элементам, но могли и привноситься в ксенолиты из базанитового расплава. Имеющиеся на сегодняшний день данные о содержании элементов платановой группы в щелочных базальтоидах Маймеча-Котуйской провинции

Рис. 5. Рустенбургит.

(Когарко и др., 1994) и других мест свидетельствуют о том, что эти породы обогащены этими элементами и, следовательно, отделяющийся от них флюид вполне мог привносить платиноиды в ксенолиты. Общий же первичный уровень содержания ЭПГ в мантийных ксенолитах вулкана Сверре, хотя и превышает среднестатистический, очень низкий и вполне мантийный.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Из общего рассмотрения мантийных ксенолитов в базанитах вулкана Сверре можно сделать следующие общие выводы:

1. При расшифровке генетической истории мантийных ксенолитов большой интерес представляет анализ структурных признаков, демонстрирующих эволюцию катакласгаческих превращений ксенолитов на мантийной стадии их существования и процессов роговиковой и метасоматической перекристаллизации на стадии подъема в базанитовом расплаве.

2. В процессе подъема мантийные ксенолиты испытывают разную степень процесса реакционного взаимодействия с базаниговым расплавом в полном соответствии с принципами нормального гибридизма, насыщаясь теми компонентами, которыми обогащены базаниты, и, отдавая тс, которыми обогащены ультрамафиты, т.е. выравнивая свой состав с составом базанигов. Минералогически это проявляется в клинопироксенизации и шпинелизации ксенолитов.

3. Одной из форм взаимодействия мантийных ксенолитов с базаниговым расплавом являются процессы частичного плавления минералов ксенолитов под действием флюидной фазы базанигов, проникающей в них по микротрещинам и порам. Состав расплавных фаз оказывается достаточно разнообразным и неравновесным. Он складывается из смеси вещества расплавленных минералов ксенолитов и привнесенных компонентов флюидной фазы, т.е. является гибридным. Содержание ЭПГ в мантийных ксенолитах вулкана Сверре является таким же низким, как и в мантийных включениях других районов земного шара Обращает на себя внимание хромшпинелевый контроль ЭПГ на стадии шпинелизации мантийных включений, возможно, с некоторым привносом ЭПГ флюидной фазой базанитового расплава. Вероятно, в

«непереработанных» мантийных включениях и в мантии содержание ЭПГ было еще более низким.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Маслов В.А. Микроструктурный анализ оливина и элементы микростроения включений шпинелевых лерцолитов -гарцбургитов (архипелаг Шпицберген). // Сб. Трудов молодых ученых СПбГга (ТУ), 4-й выпуск, 1999, с. 11 -14.

2. Маслов В.А., Лазаренков В.Г. Структурные типы мантийных ксенолитов из базанитов вулкана Сверре (Шпицберген). // Известия ВУЗов: Геология и Разведка, 1999, №6, с. 45 - 52.

3. Маслов В.А., Лазаренков В.Г. Первые данные о распределении элементов платиновой группы в мантийных включениях шпинелевых перидотитов из базанитов вулкана Сверре (Шпицберген). // Реферативный журнал ВИНИТИ, 2000, с. 23.

4. Маслов В. А. Тектоника района Вуд-фиорда (арх. Шпицберген). // Полезные ископаемые России и их освоение. Тезисы докл. конф. СПбГГИ (ТУ), 1996, с. 36.

5. Маслов В.А Мантийные включения перидотитов в щелочных базальтах вулкана Сверре (арх. Шпицберген). // Полезные ископаемые России и их освоение. Тезисы докл. конф. СПбГГИ (ТУ), 1997, с. 25.

6. Маслов В.А. Петрография и термобаромеггрия глубинных ксенолитов Северо - Западного Шпицбергена. // Полезные ископаемые России и их освоение. Тезисы докл. конф. СПбГГИ (ТУ), 1998, с. 13.

7. Лазаренков В.Г. Маслов В.А., Таловина И.В. Анатектические стекла в мантийных ксенолитах вулкана Сверре, Шпицберген: Пример природного эксперимента в области образования щелочноультраосновных пород с карбонатигами. // Тезисы докладов 14-го научного семинара «Магматические горные породы». ГЕОХИ, Москва, 2000, с. 7.

8. Лазаренков В.Г., Таловина И.В., Маслов В.А. Расплавные включения в дунитах Уральско-Кондерского типа и анатектические стекла в мантийных ксенолитах С-3 Шпицбергена на диаграмме «А.Н. Заварицкого». // Тезисы докладов УШ научной международной конференции «Чтения А.Н. Заварицкого». ИгиГ УрО РАН, Екатеринбург, 2000, с. 8-9.

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Маслов, Всеволод Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВУЛКАНА СВЕРРЕ, РАЙОНА ВУД-ФИОРДА, (АРХИПЕЛАГ ШПИЦБЕРГЕН)

1.1. Геологическое положение вулкана Сверре

1.2 Общая характеристика ксенолитов

1.3. Основные черты геологического строения района Вуд-фиорда

Выводы

ГЛАВА II. ПЕТРОГРАФИЯ МАНТИЙНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ ИЗ БАЗАНИТОВ ВУЛКАНА СВЕРРЕ, АРХИПЕЛАГ ШПИЦБЕРГЕН

2.1. Структурные типы мантийных ксенолитов

2.2. Признаки реакционного взаимодействия ультрамафических ксенолитов вулкана Сверре с базанитовым расплавом

2.3. Базаниты вулкана Сверре, вулканические стекла в мантийных ксенолитах

2.4. Анатектические стекла в мантийных ксенолитах вулкана Сверре

Выводы

ГЛАВА III. МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ МАНТИЙНЫХ КСЕНОЛИТОВ ВУЛКАНА СВЕРРЕ

3.1. Расчет количественно-минерального состава мантийных ксенолитов

3.2. Породообразующие минералы мантийных ксенолитов вулкана Сверре

3.3. Акцессорные минералы в мантийных ксенолитах вулкана Сверре

Выводы

ГЛАВА IV. ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

МАНТИЙНЫХ КСЕНОЛИТОВ ВУЛКАНА СВЕРРЕ

4.1. Геохимические особенности петрогенных элементов включений

4.2. Геохимические особенности редких элементов 108 включений

4.3. Платиноносность мантийных включений

Выводы

ГЛАВА V. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ МАНТИЙНЫХ

КСЕНОЛИТОВ ВУЛКАНА СВЕРРЕ

5.1. Мантийный период

5.2. Период подъема 130 Выводы

Введение Диссертация по геологии, на тему "Мантийные включения в щелочных базальтоидах вулкана Сверре, архипелаг Шпицберген: петрография, геохимия, платиноносность"

Актуальность темы. Щелочные базальтоиды, пользующиеся распространением в различных районах мира, выносят на земную поверхность глубинные, мантийные включения. Исследование ксенолитов позволяет определить состав и элементы структуры литосферы, ее тепловой режим, глубины зарождения магматических расплавов, с которыми связаны месторождения многих полезных ископаемых. Изучаемый материал дает основу для выяснения степени гетерогенности вещества верхней мантии, оценки различных петрологических гипотез происхождения исследуемых вулканитов, содержащих ксенолиты. Развитие представлений о составе верхней мантии и геологических процессах в ней - это одна из важнейших проблем теоретической геологии. Изучение платиноносности мантийных включений, а в частности первые данные о содержании элементов платиновой группы (ЭПГ) и их геохимической специализации в ксенолитах Шпицбергена, дает возможность выяснить потенциальный источник появления ЭПГ в природе. Платиноиды относятся к благородным металлам, которые имеют большую ценность, этим обуславливается необходимость увеличения их сырьевой базы.

На защиту выносятся следующие защищаемые положения.

Первое защищаемое положение. Мантийные ксенолиты вулкана Сверре представляют собой структурную эволюционную серию, представленную четырьмя типами в разной степени перекристаллизованных катаклазитов по ультрамафитам (шпинелевым гарцбургитам, шпинелевым лерцолитам, шпинелевым пироксенитам). I тип демонстрирует крупнозернистую протогранулярную структуру с наименьшей степенью катаклаза протоультрамафитов. П тип обнаруживает более высокую степень катакластических преобразований и обладает порфирокластической структурой со следами перекристаллизации. Ш и IV типы обладают рогоеиковой структурой и гетерогранобластовой структурой, соответственно. Структурный рисунок рассматриваемых ксенолитов сформировался в две стадии метаморфических изменений: мантийную (I и II типы) и стадию подъема в базанитовом расплаве (Ш и IV типы).

Второе защищаемое положение. На стадии подъема под действием флюидного щелочно-карбонатного метасоматоза мантийные ксенолиты вулкана Сверре обогатились петрогенными элементами (Ка, Са), элементами магматических эманаций (Р, 8, Бе), некоторыми некогерентными элементами (Сг, Ва, Ьа, Се, Ц). Ксенолиты испытали процесс карбонатизации, клинопироксенизации, пшинелизации, формирования анатектических стекол и рудных микрофаз.

Третье защищамое положение. Содержание элементов платиновой группы (ЭПГ) в мантийных ксенолитах вулкана Сверре соответствует среднему уровню концентраций ЭПГ в мантии и имеет характер распределения Рс!>1ЧЖи>08>1г>КЬ. Ксенолиты с большим содержанием хромистой шпинели содержат большее количество ЭПГ, ксенолиты с меньшим ее содержанием меньшее количество ЭПГ. Собственный минерал ЭПГ представлен впервые обнаруженным рустенбургитом.

Научная новизна. Впервые исследованы структурно-минералогические типы ксенолитов вулкана Сверре, поведение ряда литофильных элементов, изучена рудная минерализация и платинометаяльная специализация мантийных включений.

Фактический материал и методы исследования. Данные исследования основываются на материалах, собранных автором в ходе полевых работ в составе Шпицбергенской партии Полярной Морской Геологоразведочной Экспедиции (ГППМГРЭ) на арх. Шпицберген в районе Вуд-фиорда, в 1995 г. Коллекция образцов представляет собой мантийные включения перидотитов и пироксенитов, обнаруженные в составе базанитов вулкана Сверре (о. Западный Шпицберген). Кроме того, в работе использованы образцы пород из коллекций сотрудников

Шпицбергенской партии. Всего в работе, в той или иной степени, исследовано около 45 мантийных ксенолитов и вмещающих их базанитов.

Аналитические исследования включают 15 полных силикатных анализов химического состава пород на 12 петрогенных элементов и 12 элементов-примесей (лаборатория ЛХиСА ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург, аналитик Б. А. Цимошенко, А. Н. Матвеева). Элементы платиновой группы анализировались пробирно (РЬ) - химико-спектральным методом, Ов - кинетическим, в лаборатории ЗАО «Механобр - Аналит», Санкт-Петербург, (аналитик Л. А, Упшнская), контроль качества проведен по СОП 334-85 (институт «Гипроникель»), По методике В. В. Кнауфа из мантийных ксенолитов вулкана Сверре был выделен тяжелый концентрат, исследованный в дальнейшем на микрозондовой установке (АВТ-55(Япония) с энергодисперсионным спектрометром «ЬШК», чувствительность анализа 0,1%) ИГГД РАН (7 определений, аналитики М.Д. Толкачев, М.Р. Павлов). Также при помощи микрозондовой микроскопии были установлены химические составы породообразующих минералов (52 определения, аналитик И. М. Гайдамако, СПбГГИ). Статистическая обработка полученных результатов осуществлялась с применением современных программных пакетов для ЮМ РС. В работе обобщены и суммированы результаты некоторых более ранних исследований, а также обработан обширный литературный материал по объектам подобного рода в различных районах мира.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации обсуждались на заседаниях кафедры минералогии, кристаллографии и петрографии СПбГГИ (ТУ). Отдельные аспекты были представлены в материалах и докладах на Научных конференциях молодых ученых СПбГГИ (ТУ) «Полезные ископаемые России и их освоение» в 1996 - 1999 гг., научной конференции «Чтения А.Н. Заварицкого ИГиГ УрО РАН (Екатеринбург, 2000 г.) научном семинаре «Геохимия магматических горных пород», ГЕОХИ (Москва, 2000 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Заключение Диссертация по теме "Петрография, вулканология", Маслов, Всеволод Александрович

ВЫВОДЫ

Оценивая в целом поведение мантийных ксенолитов вулкана Сверре в ходе их подъема к поверхности Земли следует заключить:

1. Даже, возможно, кратковременный период пребывания ксенолитов в базанитовом расплаве не прошел для них бесследно. Базанитовый расплав вызывал общую перекристаллизацию ксенолитов и локальные процессы щелочно-карбонатной (неоднородной, избирательной) метасоматической переработки, а также клинопироксенизацию и шпинелизацию. Элементы платиновой группы при этом частично привносились метасоматическими флюидами и концентрировались в шпинели, а также образовывал собственные минеральные фазы.

2. Метасоматический процесс способствовал образованию дискретных мелких капель анатектического расплава, состав которых изменяется от нормальных и щелочных риолитов до трахитов и фонолитов.

3. Петрохимический состав мантийных включений вулкана Сверре не испытал сильных изменений, тогда как состав элементо-примесей и, особенно, элементов магматических эманаций изменился достаточно сильно.

4. Все превращения ксенолитов находятся в полном соответствии с механизмом переработки ксенолитов в магмах в процессе нормального гибридизма. Как видно, этот процесс справедлив не только для коровых, но и для мантийных ксенолитов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. При расшифровке генетической истории мантийных ксенолитов большой интерес представляет анализ структурных признаков, демонстрирующих эволюцию катакластических превращений ксенолитов на мантийной стадии их существования и процессов роговиковой и метасоматической перекристаллизации на стадии подъема в базанитовом расплаве.

2. В процессе подъема мантийные ксенолиты испытывают разную степень процесса реакционного взаимодействия с базанитовым расплавом в полном соответствии с принципами нормального гибридизма, насыщаясь теми компонентами, которыми обогащены базаниты и отдавая те, которыми обогащены ультрамафиты, т.е. выравнивая свой состав с составом базанитов. Минералогически это проявляется в клинопироксенизации и шпинелизации ксенолитов.

3. Одной из форм взаимодействия мантийных ксенолитов с базанитовым расплавом являются процессы частичного плавления минералов ксенолитов под действием флюидной фазы базанитов, проникающей в них по микротрещинам и порам. Состав расплавных фаз оказывается достаточно разнообразным и неравновесным. Он складывается из смеси вещества расплавленных минералов ксенолитов и привнесенных компонентов флюидной фазы, т.е. является гибридным.

4. Содержание ЭПГ в мантийных ксенолитах вулкана Сверре является таким же низким, как и в мантийных включениях других районов земного шара. Обращает на себя внимание хромшпинелевый контроль ЭПГ на стадии шпинелизации мантийных включений, возможно с некоторым привносом ЭПГ из базанитовго расплава. На это же обстоятельство указывает и находка относительно низкотемпературной платиновой микрофазы в межзерновых пространствах ксенолитов. Возможно, часть ЭПГ была привнесена в ксенолиты из базанитового расплава флюидной фазой, т.е. в непереработанных мантийных включениях и в мантии содержание ЭПГ было еще более низким.

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Маслов, Всеволод Александрович, Санкт-Петербург

1. Ащепков И.В. Глубинные ксенолиты Байкальского рифта. Новосибирск: Наука, 1991.

2. Бергер Г.С., Ефимов И.А. Методы выделения мономинеральных фракций. Госгеолтех, 1963.

3. Булах А.Г. Руководство и таблицы для расчетов формул минералов. М.: Недра, 1967.

4. Глубинные ксенолиты и верхняя мантия. Новосибирск: Наука, Сиб. отд., 1975.

5. Грачев А.Ф., Николайчик В.В., Трубицын В.П. О природе правильной формы ультраосновных ксенолитов в базальтах и закономерностях их распределения по размерам // ДАН СССР, 1985, Т. 285, №6, С. 14331436.

6. Заварицкий А.Н. Изверженные горные породы. М.: АН СССР, 1956. Зильберштейн А.Х. Термобарометрия и оптические свойства деформированных кристаллов. Л.: Наука, 1992.

7. Кабри Л.Дж., Наидретт А.Жд. Природа распределения и концентрации элементов платиновой группы в различных геологических средах. // 27-й Международный геологический конгресс. Доклады, 10, минералогия. М.: Наука, 1984, с 10-27.

8. Казицын Ю.В., Рудник В.А. Руководство к расчету баланса вещества и внутренней энергии при формировании метасоматических пород. М.: Недра, 1968.

9. Кепежинскас В.В. Кайнозойские щелочные базальтоиды Монголии и их глубинные включения. М.: Наука, 1979.

10. Кутолин В.А. Проблемы петрологии базальтов. Новосибирск: Наука, 1972.

11. Лазаренков В.Г. Формационный анализ щелочных пород континентов и океанов. Л.: Недра, 1988.

12. Лазаренков В.Г., Лутков B.C. Распределение элементов платиновой группы в «зеленых» и «черных» клинопироксенах из мантийных включений в щелочно-базальтоидных трубках южного Тянь-Шаня // ДАН, 1993,331, №5,668-681.

13. Лутц Б.Г. Химический состав континентальной коры и верхней мантии Земли. М.: Наука, 1975. 166 с.

14. Магматические горные породы. Под ред. O.A. Богатикова. Т. 1 6, 1987.

15. Маслов В.А., Лазаренков В.Г. Первые данные о распределении элементов платиновой группы в мантийных включениях шпинелевых перидотитов из базанитов вулкана Сверре (Шпицберген). // Реферативный журнал ВИНИТИ, 2000, с. 23.

16. Маслов В. А., Лазаренков В.Г. Структурные типы мантийных ксенолитов из базанитов вулкана Сверре (Шпицберген). // Известия ВУЗов: Геология и Разведка, 1999, №6, с. 45 52. Мантийные ксенолиты и проблема ультраосновных магм. Новосибирск: 1983.

17. Маракушев A.A. Петрография. М.: Изд-во МГУ, 1986.

18. Методы минералогических исследований. Справочник. М.: Наука,1985.

19. Мозгова H.H., Цепин А.И. Блеклые руды. М.: Наука, 1983.

20. Петрография изверженных пород. Типичные структуры. Методические указания. Л.: СПГГИ, 1991.

21. Петрология и минералогия базитов Сибири. М.: Наука, 1984. Петрология и структурный анализ кристаллических образований. Л.: Наука, 1970.

22. Плаксенко А.Н. Типоморфизм акцессорных хромшпинелидов ультрамафит-мафитовых магматических формаций. Воронеж: Изд. Воронеж. Ун., 1989.

23. Похиленко Н.Г., Соболев Н.В., Бойд Ф.Р., Пирсон Д.Г. Мегакристаллические пироповые перидотиты в литосфере Сибирской платформы: минералогические, геохимические особенности // Геология и геофизика, 1993, №1, с.74-85.

24. Проблемы петрологии ультраосновных и основных пород. М.: Наука, 1972.

25. Рудашевский Н.С., Мочалов А.Г. Состав включений хрошпинелида в зернах платиноидов из пород ультрамафической формаций. // Геология и геофизика, 1985, №8, С. 56-69.

26. Рудник В.А. Объемно и нормативно-атомные петрохимические системы пересчетов. М.: Недра, 1978.

27. Семевский Д.В. К вопросу о возрасте вулкана Сверре // Материалы по геологии Шпицбергена. Л.: НИИПА, 1965, С. 260-271.

28. Семенова В.Г., Соловьева Л.В., Владимиров Б.М. Глубинные включения в щелочных базальтах Токинского становика. Новосибирск: Наука, 1984.

29. Сироткин А.Н., Шарин В.В. Возраст проявлений четвертичного вулканизма в районе Бокк-фьорда (архипелаг Шпицберген) // Геоморфолгия, 2000, №1, с.95 105.

30. Соболев B.C. Глубинные ксенолиты и верхняя мантия. М.: Наука, 1975. Сульфосоли, платиновые минералы и рудная микроскопия. М.: Наука, 1980.

31. Татарский В.Б. Кристаллооптика и иммерсионный метод. М.: Недра, 1965.

32. Шпинелиды мантийных пород. Киев: Наукова думка, 1989.

33. Шубина H.A., Уханов A.B., Геншафт Ю.С., Колесов Г.М. Редкие ипородообразующие элементы в перидотитовых нодулях из базальтов

34. Северо-западного Шпицбергена: К проблеме неоднородности верхнеймантии//Геохимия, 1997, №1, С. 21-30.

35. Электронная микроскопия в минералогии. М.: Мир, 1979.

36. Amundsen H.E.F. Evidence for liquid immiscibility in the upper mantle //

37. Nature. 1987. V. 327. P. 692 695.

38. BVTP, Basaltic volcanism on the terrestrial planets (Lunar and Planetary Institute). 1981.

39. Carter N.L., Ave'Lallement H.G. Higt-temperature flow dunite and peridotite // Bull. Geol. Soc. Amer. 1970. V. 81. P. 53 63.

40. Fumes H., Pedersen R.B., Maaloe S. Petrology and geochemistiy of spinel peridotite nodules and host basait, Vestspitsbergen // Norsk Geologisk Tidsskrift. 1986. V. 66. P. 53 68.

41. Harte B. Rock nomenclature mith particular relation to deformation and reciystallization in olivine bearing xenolith. // Jour. Geol. 1977. V. 85. P. 279 Hess Paul S. Origins of igneoces Rocks. 1989

42. Me Donough W.F., Sun S.S. The composition of the Earth // Chemical Geology. 1995. V. 120. P. 223 253.

43. Mercier J.C., Nicolas A. Textures and fabrics of upper mantle peridotites as illustrated by xenoliths from basalts // J. Petrol. 1975. V. 16. 101- 119(454 -487).

44. Naldrett A. J., Gorton M.P. The origin of the fractionation of platinum -group elements in terrestrial magmas. // Ghem. Geol. 1985. V. 53. № 3/4. P. 303-323

45. Raleigh C.B. Mechanisms of plastic deformations of olivine // J. Geophys. Res. 1968. V. 73. P. 5391-5406.

46. Schiano P., Bourdon B. On the preservation of mantle information in ultramafic nodules: glass inclusions within minerals versus interstitial glasses. // EPSL, 1999, v. 169,173 189.

47. Kogarko L.N., Henderson C.H., Pacheco H. Primary Ca-rich carbonatite magma and carbonate-silicate-sulphide licuid unmisibility in the upper mantle. CMP, 1994,v. 121, p. 267 274.153

48. Евдокимов A.H., Германов Е.В., Дашевская Д.М., Друбецкой Е.Р. Кайнозойский вулканизм, гидротермальная активность и рудоносность разломной зоны Экман-фьорд Вуд-фьорд (Шпицберген). JL: Отчет НПО «Севморгеология», ВНИИ «Океангеология», 1991.

Информация о работе

Маслов, Всеволод Александрович
кандидата геолого-минералогических наук
Санкт-Петербург, 2000
ВАК 04.00.08

Диссертация

Мантийные включения в щелочных базальтоидах вулкана Сверре, архипелаг Шпицберген: петрография, геохимия, платиноносность - тема диссертации по геологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы