Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Петрология базальтоидов и ультрамафитовых модулей некоторых вулканов Сирии и Приморья

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Петрология базальтоидов и ультрамафитовых модулей некоторых вулканов Сирии и Приморья"

р^ 0

К0®^ай|^с8£Фс1ВЕНШгй УНИШСИШ пм. Ц.В.ШШЮСОВА ШОШ'ИЧЕСКШ ФАКУЛЬТЕТ

кафедра патрологш

На правис рукописи

¿ДЩСАЛАМ Ш-ОТШНИ

ГЗК. 552.323.5+352,321.6(569.1+571.63)

ПЗТШОВЙ БАЕМЬГОЩОВ И УДЬТТАМШТОВЫХ Н0Д7ЛЕЙ ШКОТОЖХ ВУЛКАНОВ СИРИИ И ПРИМОРЬЯ

Слзцкашюотъ 04.00,0-3 - патрографзя я

вулканологяп

АВТОРЕФЕРАТ диссертаций яа ооясканив ученой степени кандидата гаолого-гшшрздогичсскшс наук

Иосква, 1994 г.

Работа выполнена на кафэдре петрологии геологического факультета Московского Государственного Университета ш. М.В.Ломоносова

Научшэ руководители - Академик РАН, профессор А.А.Ыаргщушэв.

- кандидат геолого-ьпшераяогичеокшс наук, доцвлт А.Н.Фоногекоа

Официальные оппоненты - доктор гаолого-минаралагатеодах наук,

В.А.Коиоаоьа (ИШ.1) - кандидат геолого-гланбралопгчеокЕХ наук, В.Д.Кспкгя (1ЩГТИ)

Ведущая организация , - Инатитут-минералоги, геохиыяЕ к крас-

таялохнмЕИ редких элементов (ШГРЭ)

Защита состоится ¿¡лиртЛут. г. Л ЧйО. в аул. 829 на заседании Специализированного Ученого Совэта (К.053.05.08) по петрографал, геозсшш л гоохе,шчоскем методам поисков кестороздзниа полезных аскопаазос геологического факультета ШУ

Адрес?: 119899, Москва, Воробьевы горы, МГУ, геологический факультет.

С диссертацией ыожао ознакомиться в библиотека геологического факультета ШУ, зона "А", 6 8Т8Е,

Автореферат разослан " / " 1994 г.

Ученый секретарь Специализированного Ученого Совета"

Л-1 ч-"1

ст.яаучя.сотр. А.Ы.Баталова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОШ.

Актуальность проблемы. Щелочные базальты с яодулкми уль-тра^афитовых -пород иироко распространены на планета и изучаются тоггмя исследователями. По составу нодулей в базальтах делаются попытки установления состава ыангян. Однако генезис но-дулой остается до сих пор дискуссионным и именно поэтому настоящая работа посвящена изучению нодулой в базальтах на базе большогог.каменного материала по двум вулканам. Объектами исследований явились: Сорочинскяй вулкан на Дальнем Востоке к севопу от г.Владивостока, л вулкан Тель-Да:!ун, располоязнный з кгной частя Сирии.

Цель и задача исследований, Цэльи данной работы является: I. Изучение эволюции вулканизма,с которым связана нодулэносные базальты, 2. Изучение распределения нодулвй по фазам 'вулканических пзверлвний. 3. Изучение вещественного состава нодулей. 4. Изучение контактовых взаимоотноаэнЕЙ нодулей: с вмещающими из базальтами. 5. Изучение характеристики нодулей (форма, разгар, зональность, ...). 6. Изучение некоторых физических свойств нодулей и гыощащях их пород (эффективная пористость, параметры насщания, плотность и индикатрисы скоростей продольных ультразвуковых волн). 7. Детальное изучение химического состава нодулей я Емэщашцих их базальтов, а такдэ пар нодуль-базальт. 8. Определение условий образования нодулей. 9. Выяснение генезиса ультргмафитовых нодулей щелочных базальтов.

Фактически материал. Фактический материал, положенный в основу диссертация, получен автором в результате полевых и лабораторных исследований 1990-1993 годов.

В хода работы выполнено около 80 оригинальных полных силикатных анализов по}юд нодулей и вмещающих их базальтов, изучено н описано более 500 петрографических шлифов, выполнено около 300 микрозондовых анализов минералов, определение эффективной пористости для 125 образцов.

. Методы исследования. Основными методами служили петрографические и пэтрохимяческяе исследования нодулей и вмещающих их базальтов и их геологического положения. Микрозондовые анализы были выполнены на микрозонде Са/И5сая_4 БУ с энергодис-персионнш рентгеновским микроанализатором {Ыпк ,А№0000) в Лаборатории электронной микроскопии и микроанализа кафедры

МГУ. В рудао-петрофизической лаборатории кафедры полезных ископаемых Геологического факультета М1У но методикам, разрабо-танньм В.Л.Старостиным (1979),наш исследовались физические, свойства модулей, и базальтов. 0 цель® определения темпера тур равновесия минералов нодулей использованы геотормомзтры 5 различные методов.

Каркая новизна работы.

1) Установлено распределение ультралафитовых нодулей черной и зеленой серий по разнил фазам: на вулкане Тель-Дапуп подули зеленой серая характерны для первой фазы вулканизма, а черной серии - для второй фазц, а на Сорочинском гулкане подули связаны со второй фазой вулканизма.

2) Впервые установлены высокие значения эффективной nopss-•гостя нодулей в огашчие от аналогичных интрузивных пород.

S) Установлена закономерная связь тонических составов яо-дулзй и вмещающих их базальтов.

4) Установлено преобладание караваеобразной фор.ш нодулей.

5) ПодтЕврздено калоглубинное образование нодулей.

Апробация работы и публикации. Основные результате и по-

лоаедия работы докладывались на: I. Международном геологическом конгрессе в Японии в ISS0 г. 2, Петрографической секции ГЛ01Ш 1990 г. 3. Научных чтениях, посвященных памяти И.Ф.Трусо-вой в 1992 и 1993 г. 4. Научной конференции 15ГШ 1990. По гаю диссертации автором опубликовано гк работ и 3 находятся в печати.

■ Объем и структура работы. Работа состоят из 8 глав, введения.а заключения, содержит -j/¿б* страниц текста, 68 шшзстра-цеи, 25 таблиц, з. списке литературы 168 наименований.

Диссертация выполнена на кафедре петрологии и в рудно-пет-рофнзической лаборатории кафедры полезных ископаемых Геологического факультета ШУ, под руководством Академика РАН, профессора А.А.Маракушева и кандидата геолого-минералогических наук доцента А.Н.йеногенова, которым автор выражает глубокую благодарность за постоянное внимание к работе и помощь в процессе ее выполнения. Автор выражает признательность зав.кафедрой полезных ископаемых профессору Б.И.Старостину за критические.замечания, ценные советы и за консультации. Автор выражает большую благодарность за помощь в ряде вопросов, доценту А.Л.Дерга-

чеву я А.Б.Волкову. Автор тапка признателен гсему коллективу кафедры петрологии за чуткое отношение и внимание к моей работе.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛССЕНШ:

1. Впервые для вулкана Толь-Даяун установлены три фазы вулканической деятельности, а для Сорочинского вулкана - две фазы о разрывом во времени около 7 шыьлэт.

2. Впервые определено распределение ультрамафитовых нодулей по фазам вулканизма: дая вулкана Толь-Лапун о первой фазой одевши яодули только зэлопой серии, а подули черной оерия ассоциируют только с базальтами второй фази. В вулканитах Соро-пишшго вулкана иодуленоенши являются молансфелиниш второй фазн.

3. Впорзые проводеяо массовое определение эффективной по -раотоотя'ультрамафитсвых модулей, что позволило установить фор-аарованле нодулей в субвулкаякческих условиях или на малых глубинах, по исклкчакдЕХ ях мантийное становление. Это же положение шдтЕэрздено и опрвделениемкоэффицивнтов упругой анизотропии п индикатрис скоростей продольных ультразвуковых волн.

Для нодуленооаых баэалътопдов второй фазн Сорочинского вулкана е их нодулей индикатрисы скоростей продольных ультразвуковых воля емоэт близкое строение узоров изолиний, указываю- • цее, что как нодуля, гак я базальтоиды-не попытали каких-либо заметных деформаций после своего образования, а наблюдаемые в них ориентировки минералов характеризуют условия приповерхностной закрытой системы.

Эффвктйвная пористость улыграыафиговых яодулей на порядок к более провнааат эффективную.пористость аналогичных по мпнз-ральксму составу интрузивных ультршафятсв, что доказывает ма-логлубиняое образование нодулей.

4. Кавдый.нодуль характеризуется автономным закономерным распределением летучих, отражаемых значениями эффективной пористости, находящимися в строгом соответствии с формой нодулей о увеличением аффективной пористости в прихровлевой части нодуля по сравнению с его подошвой, что доказывает кристаллизацию нодуля из того начального объема расплава, который равен' объему ныне существующего нодуля.

Концентрически зональные текстуры.нодулей с обогащением периферической зоны хромдиопсидоы подтверждают автономный ха-

рактер формирования каждого нодуля ез малого объема расплава.

5. Сходство ранних минеральных фаз (оливина) базальта и нодулей указывает на родство их образования, а резкое отличие поздних минеральных фаз (хромшпинели) нодулей от хромшинели аналогичных интрузивных пород не позволяет идентифицировать но-дули с мантийными образованиями. Родство нодулей и шещащих их базальтов подчеркивается корреляцией химического состава пар этих пород.

Таким образом, все приведенные факты дают возможность утверждать , что изученные ультрамафитоЕыо кодуля в щелочных базальтах вулкана Тель-Дануя и Сорочиякского вулкана образовались либо в приповерхностных условиях, либо на малых глубинах, до не являвтся ксенолитами мантии. Наиболее вероятный механизм их отделения от щелочно-базальтового- расплава - лкквационное расщепление исходного расплава.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОМ

Во введении показана актуальность работы, сформулирована ое цель, научная новизна я практическая значимость.

Глава I. История исследований ультраыафптовых нодулей в базальтах к проблема их генезиса.

Ультраосяовяые нодуля в щелочных, базальтах были обнаружена около 150 лег назад и интенсивность их изучения постепенно возрастала. В настоящее время им посвящено около.500 работ на русском языке и около 1000 - на других языках. Среда нодулей выделены две группы. Одна группа нодулей содержит изумрудно-зеленый богатый хромом дяопопд шш хромовый субкальциевый авгит я отнесена к зеленой серии, в которую входят шпинелевые и гранатовые лерцолиты, магнезиальные вэбстериты, рола верявты я диопсидаты. Другая группа содержит практически бесхромовый високотитанистый авгит и выделена в черную сери», к которой относятся главным образом пирокеечиты, нередко с керсутагом, и подули вэрлитового парагенезиса.

Существует несколько гипотез образования нодулей. Большинство исследователей считают все нодули ксенолитами вещества верхней мантии. Часть исследователей нодули зеленой серии относят к обломкам или .ресгятам мантийных образований, а нодули черной серии - к кумулатам щелочно-базальтовой магмы.

Э.Дис.Сирл(1960)придерживается точки зрения, что нодули

образоЕались на небольшой глубине.

А.А.Маракушав рассматривает два варианта: I. Замещение ультраосновных интрузивных тел базальтовым расплавом. 2. Расплавление. мантийного, вещества под воздействием глубинных флюидов я последуодая лшшация на глубине в очаге на щедочно-ба-зальтовый расплав л ультраосяовной. А.Н.Феногенов выдвинул ги-потззу ликвационного отщепления нодулей от щелочно-базальтово-,. го расплава на малой глубине.

Глава 2. История геологических исследований в Юняой части Сирия.

. Впервые ультрзмафятовыэ яодули в базальтах Део6оль-Элъ-Араб (ЕЬшая Сирия) были отаачвны 7такз (О¡акг , 1970), впоследствии изучались многими исследователями з том числа и геологами из СССР. Нодуля зеленой серия вулкана Тель-Дануя рассматривались как фрагменты верхней мантии, а яодули черной серил . считаются кумулат&мя - продуктами кристаллизации базальтового расплава. .

Глава 3. Геологическое строение района вулкана Тель-Даяуя.

Кайнозойские и четвартичша лавы такого района Сирии, вклю-чащиэ. ультраосяовные яодули, принадлежат континентальной ассоциации щелочных оливиновых базальтов. Вулкан Таль-Данун является одним из вулканов, размещащихся в горах Джебель-Эль--Араб (тная;часть Сирии), я относится к наиболее молодым В^ - это - вулкан центрального типа-, изварзения, он известен как один из многих некимберлитовых источников вклкязняй перидотитов. Вулкан Таль-Данун представляет собою конус высотой около 225 м, я осйованда в диаметра около 1000 м, сложенный вулканогенными базальтоидншя породами трёх фаз изваркений, прад-ставлояяых щэлочшши'базальтояд&чи калий-натриевого ряда или даяа натриевого ряда низкоглиноземисгкми.

Ранняя фаза представлена базальтами с пузыристой текстурой, содержащими ладили, бомбы, многочисленные яодули дунигов, парддотитов, магнезиальных вебстеригов.

Вторая фаза представляет собой базальты о менее, пузыристой, текстурой. 0 этим базальтом связаны нодули пироксенитов, корт-ландитов и кароутит-титан-авгитов й мегакристаллы керсутита,' относящиеся у. черной серии.

. Третья фаза характеризуются более.плотным сложением и почти полным отсутствием включений нодулей ультрамафитов.

Глава 4.' Геологическое строение района Сорочинкского вулкана (Приморский край) и его геология.

Сорочинкский вулкан' входит в группу Свиягинских вулканов, j расположенных в относительной близости.к железнодорожной станции Свиягяно Приморского края, и является ещё одним местона-хоадением ультраосновных нодулей в щелочных базальтоидах Приморья. Сорочинкский вулкан относится к трещинному типу извержения и сформировался в две фазы. Вмещающими породами, в которых находятся нодули Сорочинкского вулкана, являются две разновидности базальтов, близких по химическому составу, но четко различающиеся по содержанию ультраосновных нодулей и разорванных во времени. Базальты обеих фаз относятся к миоцену, но мезду фазами был значительный перерыв, определение абсолютного возраста методом (К-Аг) двух фаз дали величину для первой фазы (17,3+0,7)(17,2+0,7) млн.лет и для второй фазы (9,%;0,8) (11,7+0,9) млн.лет.

Глава 5. Петрография д пегрохимия базальтов вулканов Тель-Данун и Сорочинкского.

Базальты вулкана Тель-Данун во всех фазах по своему химическому составу относятся к щелочным базальтам. Базальт первой фазы ближзк:о.тавяяовымщелочным базальтам, а базальт третьей фазы является наиболее щелочным и относится к базаяиту. Базальт первой фазы всегда более магнезиальный и с меньшей суммой щелочей по сравнению с остальными фазами извержения.

По-химическому составу нодуленосные базальтоиды первой фазы Сорочинкского вулкана очень близки к базальтоидам первой фазы, но отличаются повышенный содержанием суммы окислов щелочей, обе фазы представлены ыеланефелияитами. Появление нодулей зеленой серии Сорочинкского вулкана в базальтоидах второй фазы, как и в других регионах Мира (вулк. Шаварый-Царам МНР, вулк. Нойшаль, КНР), указывает на формирование нодулей в голове магматической . колонны в подводящем канале в период остановки излияния базальтового расплава.

. Глава 6. Ультрамафитовые нодули вулканов Тель-Данун и Сорочинкского. ..'

Щелочные базальты и базальтоиды вулканов Тель-Данун и Сорочинкского содержат многочисленные включения нодулей, представленных дуяяташ перидотитами вебстеритами (зеленая серия) и пкроксенитами, керсутит-титанавгитигами(черная серия).

. I. Распределение и размер нодулей. Нодули вулкана Тель-Данун закономерно распределены по фазам базальтового вулканизма. Нодули зеленой серая приурочиваются к первой Фазе извержения, и поэтому встречаются в нижней подошвенной части вулкана. Их преобладающий размер 10 см. но отдельные нодули до 40 см. Нодули черной серия связаны с базальтом второй фазы, выбрасываясь о пирокластамя начала второй фазы. Размер этих нодулей не превышает 10 см. Нодули.зеленой серии вулкана Тэль-Даяун составляют почти от общего числа нодулей и их количество и размеры убывают в стратиграфическом разрезе снизу вверх - в япжюй части конуса, довольно часто встречаются нодули до 20-'40 см, в диаметре, в верхней их количество заметно убывает к .диаметр нодулей уменьшается. Наличие нодулзй зеленой серии в нижней части вулкана, соответствует их формированию в голова колонны поднимающегося базальтового расплава.

В пределах Сорочинкского вулкана базальтоиды первой фазы на значительной площади содержат ультраосновные включения,, по встречаются они спорадически и их количество обычно мало-от нуля до 1-5 включений на I \г? при размерах от 2-3 мм. до• I см. по длинной сторона, редко - до 1,5-2 см. Базальтоиды-второй фазы являются типичными нодуленоснкш с размером нодулей:; до 5-15 см, крайне редко до 20 см. Расчет по формуле Стокса: дает необходимые скорости для подъема из мантии ксенолита диаметром 40 см более 600" км/час для вязкости базальтового расплава 10 пуаз и более 60 км/час при вязкости 100 пуаз.,Такие скорости истечения магмы представляются нереальными..В Приморье ,С.А.Щека ойзсал ещё более крупные многотонные нодули ультра-ыафитов.

2. Форш нодулей довольно разнообразные, но резко преобладающей является караваеобразная, т.е. округло-овалыше,.ко о одной уплощенной стороной, являющейся подошвой нодуля. Караваеобразная форма составляет 60$ от общего числа форм нодулей. Подобная форма характеризует направленное движение капли менее вязкого расплава в более вязком и не несет признаков об- . ломочного характера.

3. Текстура перидотитовых нодулей вулканов Тель-Данун и' Сорочинкского обычно массивная, но изредка полосатые, в которых полосчатость обусловлена цепочечным' расположением хромшпя-нелидов, не доходящих до краев нодуля, примерно, на Г см. Од-

нако наиболее важными для решения геяезиса нодулей являются значительно реже встречающиеся яодуля с кояцзятрячески-зояаль-ншш текстурами, обусловленными сменой минеральных ассоциаций обогащение ядра оливином, а периферии -хромциоЕспдом. . Отмечается и изменение зернистости:в периферия размер зерна оливина 1-2 им, а в ядре - 2-5 ш до 6-8 т. Естественно в гсркз-динамических условиях мантии, где формируются гомогенные образования, подобные концентрически зональные текстуры я структуры, характеризующие нодули, возникать яе могут.

4. Зернистость нодулей.йередко в пределах одного вулкана, одного потока находятся рядом яодуля разной зернистости: от мелкозернистых, до крупнозернистых. Мелкозернистые ультрама-фиты с размером зерен менее I та. характерны для малых глубин в условиях быстрого охлаждения расплава, что исключается душ мантийных условий.

5. Минеральный состав нодулей.

Оливин в перидотитах' отвечает по химическому составу Го 90-92. Оливин внутри нодуля имеет,практически одинаковый состав и в центре и в кайме кагдого отдельно взятого зерна. Однако в контакте с базальтом резко меняет свой состав в сторону увеличения келезистости (рис.Г), но .уже в О,Г мм от контакта устанавливается состав, характерный для яодуля в целом. Состав олявяяа яодуля в контакте с базальтом отвечает составу внешней кайлы олявина вкрапленников вмещающего базальта (рис.2). Это взаимодействие сопровождалось не плавлением нодуля, а< его доращиваяием подобно растущим порфировым выделениям оливина в атом не базальте, что подтверждается ростом железястости сшпшяа нодуля на контакте с базальтом в точном соответствии с ростом лелезистости вкрапленников к их периферии* т.е. но-дуль в целом ведет себя подобно гигантскому порфировому, выделению.'

Ортопироксен в нодулях вулкана Тель-Данун составляет 3-75 в'5-25% в нодулях Сорочянкского вулкана и соответствует по сос таву Бп 90-91,

Клинопяроксея в яодулях и в базальтах относятся к поздяе-магматяческой стадии, в нодулях выполняя межзерновые пространства между зернами оливина я ортопироксеяа, а в базальте входя в состав основной массы в виде микролитов. По составу кляяопи-роксен нодулей отвечает хромдиопсиду, в базальтах - титан-ав-

Жмезпотоота олтсяга ■

та, 1 .Игмгнвягэ' жояезготоотл.' оливина ногулаЗ от контакта

с вмецшждал базальтемз к центру модуля.

Рис. 2 .Изменение жеяззпстооот фшокристаллов оливина из базальта.

Желездастость- оливина 0,38 0,360,340,32 0,3 0,28 0,260,24 0,220,2 0,180,160,14 0,12 ОД 0,03 0,06-

---,-----Г—

контакт 30 мкм от контакта*, центр с базальтом. зерна.

-ез-шш

ГЕТу. '

Шпинель является постоянным минералом, присутствующим во включениях, составляет около 5%, В шпинели четко вырагена зональность с увеличением СГ2О3 к центру зерна, т.е. процесс кристаллизации расплава завершается образованием хроышпинели-дов. Однако ¿о. отношению А^Од и С^з шпинель нодулей хорошо отличается от шпинели аналогичных интрузивных пород, это указывает и на разные источники расплавов (рис.3),

6. Порядок кристаллизации во всех изучещшх нами нодулях хорошо устанавливается по структурным взаимоотношениям минералов п строго закономерен, что однозначно определяет магматическую природу яодулей. По петрохимин яодули зеленой серия вулкана Таль-Данун по сравнению с аналогичными нодулямя Сорочинкского вулкана более магнезиальны, одновременно ыагнвзиалыюсть нодулей тесно связана с изменением ыагнезкалыюсти базальтов. Базальты рассматриваемых двух вулканов отчетливо разделились по содержанию СаО п АЗ^Од (рис.4). Интересна обратная зависимость ыезду глинозомистостыо нодулей я вмещающих 1« базальтов: з нодулях Сорочинкского вулкана А!^Од'несколько больше, чем в соответствующих нодулях вулкана Тель-Данун, а глиноземистость оргопироксенов нодулей находится уне в прямой зависимости от валового содержания глинозема в нодуле. Объяснение этому возможно заключается в различной степени дифференциации нодуль-базальтовый расплав. В- таком случае в расплавах Тель-Данун этот процесс прошел значительно глубае (полнее) и, может быть, благодаря этому появились нодули черной серии, связанные с извержением второй фазы, а на Сорочинкском вулкане нодули черной серии вообще отсутствуют. Отчетливо видна различная контрастность составов нодулей (рис.4) и вмещающих юс базальтов: меньшая для Сорочинкского вулкана и большая - для вулкана Тель-Данун. Если ультрамафитовые яодули принять за ликвациошше обособления из вмещающих их базальтов, то фигуративные точки нодулей и базальтов Сорочинкского вулкана, как менее контрастные фазы, сойдут на лвквацношюм куполе более высокое положение (рис.5), т.о. более высокотемпературная ассоциация, чем соответствующие .образования вулкана Тель-Данун. Это положение по£-твердается по температура!,! равновесия, определенным разнили методами. Очень ваяно выявление фрагментов зоны_

#2°3

аШ

^сй0з5Р|.

Рис. 3 . Диаграмма А^Од-Сг^О^ для ультра-мафитов нодулей и интрузивных пород.

нодули шпинелевых лэрцолитов Сорочинкского вулкана, нодули шпинелевых лерцолитов вулк.Телъ-Данун. Д'нодули шпинелевых вебстеритов вулк.Тель-Данун. В нодули черной серии. вулк.Тель-Данун. ^ нодули вулк.Ндонью Ойхора С.Танзаеия. • V Лерцолит Нуралинского массива. О Ультрамафиты' габброидного комплекса Семейл. [] Ультрамафиты- массива Елашке-Айлендс. , ■ф Ультрабазитовый Комплекс Войкар-Сыньинского. массива, ф Ультрабазитовый Неширокий"'- массив... П Ультрабазитовый Кондерскйй массив . □ Дунит из Тарлашкинского массива. @ Дунит из Сальджерского массива, ■^ч] Дунит из массива Еор-Урях. У Дунит из Тулинского плутона. ■

Рис. 4 .

Петрохшличесяая дааграька в (тсс.$) ноду&еЁ и вмещающих их пород вулканов Тель-Данун и .

сорочинкского (МдО+РёО+Рё^-СаО-А^Оз^

л.

О Базальт (первая Фаза) вулк. Теяь-.Панун

д Нодуля (зеленая » серия) вулк. Тель-Данун

Базальт (вторая ^ фаза) Сорочинкского вулкана

Л Нодули (золеная у серия) Сорочинкскогс вулкана

Q Базальт (вторая фаза вулк. Тель-Данун

г-] Нодули (Черная серия 1-1' вулк. Тодь-Данув

,60А120З

Рис. 5 . Схематическое положение составов нояулей (1»3) и вмещающих их базальтоидов (2,4) Сорочинкского вулкана (1,2) и вулкана Тель-Цануи (3,4) на лик-вационном куполе.

закещки у нодулей, которая проявляется в углублениях поверхности нодулей в виде микроззрнистого олявинового агрегата, пе-роходящего по направлению внутрь яодуля в зону стебельчатого скелетного оливина, утолщающегося по мере удаления от контакта о базальтом. Молду стебельчатыми булавовидными кристаллами оли-вяяа располагаются мелкие кристаллики хроццяопсяда я глтало-магнетита, погруженными в стекловатую массу с деццритовыми структурами закалочной кристаллизации, что противоречит пред ставлоняям о расплавлении нодулей под воздействием базальтово- ' го 'расплава.

Глава 7. Физические свойства ультраыафиговых нодулей щелочных базальтов вулканов Тель-Даяун (САР) л Сорочинкского вулкана (Приморский край).

А. Э^хзктлЕяая пористость Шэфф) является ваиным физическим свойством интрузивных горных порой, характеризующим глубину становления интрузива: чем меньше глубина, тем вкле Пзфф. • Нами определена эффективная пористость для-125 образцов нод*"-лей п интрузивных пород методом свободного вододасыщеняя на специально подготавливаемых образцах. •

В результате исследования установлено следующее:

1. Значение Шзфф) нодулей зеленой серии вулканов Тель-Данун я Сорочинкского варьирует от I до

2. Значение (ШзфЗ) нодулей черной серия вулкана Тель-Даяун я аналогичных нодулей из Шпицбергена з пределах 3,5-6,5% (рис.6).

3. Образцы интрузивных дунитов из Афганистана а с горн Соловьевой (Урал) даля значения 0,2-0',3-0,7$,

4. Эффективная пористость значительно изменяется от нодуля к нодулю; она не коррелируется я с размерами нодулей, то есть кшхдай нодуль ведет себя как обособленная самостоятельная магматическая система.

5. Для выяснения характера распределения флюидов в объеме кристаллизующегося нодуля было проведено определение (Пэф$) 12 образцов нодулей из щелочных базальтов Сорочинкского вулкана

в соответствия с предполагаемой первичной ориентировкойнодулей. Эти нодули были разрезаны на три пластинки, параллельные подошве нодуля. Эффективная пористость нодулей иеняется от подошвы к центру, и от центра к кровле, самое высокое значение порис-

£

ъ

а

щ Среднее значение. Пределы колебаний..

диорит гранодиорит. гранит лейкогранит

Цэфф *

8 7 ■ 6

5

4 3

На щитах

в: §

+ о

е»

в ец о

щ

о

К

а

и , ш

а

Нодули б щелочных базальтах

..1 I—ь

.Глубина.

абиссальные

гипабиссалышэ

зеленая черная серия ' серия

Рис. б . Распределена ультрашфитошх нодулей щелочных.

, базальтов в координатах"пористость-глубина", и по

сравненЕэ с данными

Верх кодуляг. 3-

Средпна иодуля.2-

Поиошва нодулл. "].

345 67 8

Пэф %

Рис.- 7 . Схема изменения значения биективной пористости ультрамафятових нодулей Сорочанкского вулкана от пояоевы к кровле .яодуля.

1 = СВ-405

2 = СВ-429

3 = СВ-478

4 = СВ-422

5-= СВ-524

6 = СВ-382

7 = СВ-68

8 = СТ-23

тости б верхней части нодулей (рис.7). Б. Па^а^етры насьщения. '

Из параметров насыщения исследовалась динамика заполнения пор шдаостыо. Установлено (В.И.Старостин, 1979), что скорость заполнения породы жидкостью является функцией структуры поро-вого пространства. В исследованных нодулях преобладают два класса пор - крупные (25-80$ от общего их объема) и мелкие (17-61$). Поры среднего размера либо отсутствуют, лябо представлены небольшим их числом. Для базальтов характерна иная структура порового пространства. Во всех их видах резко преобладают иелкие поры (70-80$). Однако, в базальтах второй фазы, содержащих нодуля, всегда имеется около 20$ крупных пор и, как и в нодулях, отсутствуют поры среднего размера. В базальтах первой фазы крупные поры отсутствуют, а средние представлены небольшим объемом (20-22$).

Коэффитщенты упругой анизотропии и индикатрисы скоростей , продольных ультразвуковых волн. Нодуля имеют значение: петроструктурной анизотропии около.21$ и связанной с микропорястостью 30-70$, среднее приращение ЛУр -- 1,0-2,0 км/с.

Базальты с нодулями характеризуются близкими значениями анизотропии: петроструктурной 20-30$ я связанной с¡пористостью 50-60$, среднее приращениеД Ур= 0,36 км/с.

Базальты без нодулей более гомогенны и однородны. В них петроструктурная анизотропия 13$ и связанная с микропорнстостьв - ^ 50$, среднее прярощение А ^ = 0,25 км/с. В. Индаатрисы скоростей. . _ •

Нодуля. На петроструктуряых диаграммах нодуля имеют один . отчетливый, контрастный минимум и обширный почтя кольцевой максимум. Текстурный узор значений ^характеризуется одной плоскостью симметрии, проходящей через главный минимум. На диаграммах, связанных с микропористостью, сохраняется в целом характер узора изолиний скоростей. Максимумы и минимумы сохранят аналогичное, как я на петроструктуряых диаграммах, пологение. Подобную позицию имеет я одна главная плоскость симметрии. ■ Базальты с нодулями. На обоих типах - петростуктурном я связанным с микропористостю выявлены закономерности, аналогичные установленным для яодулей.- один главный минимум, через

который проходит плоскость симметрии,и обширный неоднородный кольцевой максимум скоростей продольных ультразвуковых волн.

Базальты без нодулей существенно отличаются а от упругой структуры нодулей и от базальтов второй фазы. На петроструктур-яых диаграммах в них выделяется линейный максимум и перпендикулярная к нему плоскость минимальных значений Vp . Это связано с ориентированным расположением слагающих -базальты микролитов. Максимум соответствует направлению течения лавы. На диаграмм, приращений Al^ нет четкой картины анизотропии. Ввделяется несколько второстепенных макет¡умов и минимумов и намечается плоскость симметрии, абсолютно не связанная с петроструктурной ориентировкой минералов.

Выводы

Таким образом, изучение физико-механических свойств нодулей и базальтов второй фазы Сорочинкского вулкана показало, что они сформировались одновременно с приповерхностных условиях в закрытой системе. Базальты первой фазы являются поверхности-"ли не дифференцированными лавовыми образованиями открытой системы.

Глава 8. Определение температуры образования нодулей по составам сосуществующих минералов.

Определение температуры равновесия нодулей ультраосновных состав из вулканов Тель-Данун я Сорочинкского по разнил методам (Перчук, imwvells 1977, Boyd .Nixon , ШЗ,Муяел 1976, Fabrics 1979) укладываются в диапозоне S25-II75°C, то-ость с разрывом в 350°С. Эти данные указывают на большое рас--хоздение яо только для оценок, сделанных по различным парам минералов, яо и для температур, полученных по одной паре по методам разных авторов. Такое колебание температуры равновесия яе позволило нам определять надежную температуру равновесия для нодулей и можно лишь предполагать, что эти температуры где-то около ЮОО°С.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ . В результате изучения ультрамафитовых включений и вмещающих их базальтоидов из двух различных вулканов Тель-Данун, находящийся в южной части Сирии, и Сорочинкский в Приморском крао на территория России - установлено:

. I. Формирование вулкана Тель-Данун проходило в три фазы извержений; для Сорочинкского.вулкана отчетливо фиксированы

две фазы извержений при наличии вскрытых контактов взаимных пересечений разных фаз, относящихся по^возрасту к миоцену: с разрывом во времени около 7 млн. лет .(I фазД - 17 млн. лат назад и 2-ая фаза - 10-11 млн.лет назад).

2. Вулканические породы первой и второй фазы вулкана. Тель-Данун относятся к щелочным оливиновым базальтам, третья фаза к базаниту, а в. Сорочинкском вулкане обе фазы представлены оливиновыми мелакефелинитами. '

3. Ультрамафитовые нодули встречаются в базальтах всех трех фаз вулкана Тель-Данун, но распределены по фазам неравномерно: в базальтах первой фазы - нодули только золеной серии; в базальтах второй фазы - нодули: черной серии; в базальтах третей фазы нодули единичны и встречаются спорадически.

■В Сорочинкском вулкане нодули приурочены к извершишям второй фазы и представлены только зеленой серией.

Обилие нодулей в базальтоидах второй фазы пзверкенля после стояния колошш расплава в подводящем канале в течение 7 шш. лет указывает на концентрацию нодулей в верхах этой колонны с учетом относительно малого объема расплава, выведенЕЭГо на дневную поверхность. Удержание высокошгагянх нодулей в щелочных расплавах, обладающих низкой вязкостью, в течение любого достаточно продолжительного времени невозможно^ т.к. в атом случае неподвижного или малоподвижного состояния расплава ультрамафитовые нодули погрузились бы на дао исходного питающего магматического очага, и базальтовый расплав второй фазы, бия (к лишен нодулей. Наличие нодулей в голове колонны расплава воз-., можно только при условии яараотавдей вязкости выедающего расплава, что, в свою очередь, может быть обусловлено охлаждением расплава до субсолядусных условий и именно к этому моменту должно быть приурочено появление ультрамафитовых нодулей, погруке-' яшо которых препятствует возрастающая вязкость расплава.

Аналогичные объяснения относятся тем более и к пироклас-тическим выбросам нодулей в начале извержений соответствующих фаз вулкана Тель-Данун. •

4. Ультрамафитовые нодули предетавлены.дунитами. гарцбур-.. гитами, лерцолитами, веряиташ, вебстеритами, клинопироксенита-ми и керсутиг-титанавгититша.

5. Размер нодулей колеблется от первых сантиметров до 40

см в диаметре яа вулкане Тель-Даяун и до 15-20 см - на Сорочянк-ском вулкане. С учетом плотности нодулей и низкой вязкости ще-лочно-базальтовых расплавов скорость подъема расплава для выноса нодулей из маятии на дневную поверхность должна достигать 60-600 юл/час, что представляется маловероятным при вулканических процессах.

6. Преобладающей формой нодулей является караваеобразная, характеризующаяся наличием одной уплощенной стороной, принт, в-мой за подошву нодуля и формирующейся в момент становления но- ' дуДя подобно жидкому веществу в жидком, но обладающем разной вязкостью я плотностью.

7. Минеральный состав нодулей весьма устойчив. Б нодулях зеленой серии разнообразие разновидностей практически определяется линь количественным соотношением четырех минералов: оливина, ортошроксена, хромдпопсида и хрошпинеля.

Оливин нодулей практически идентичен оливину фенокристов вмещающего базальта, что называет на их магматическое родс-во.

Клпнопароксея в нодулях и в базальтах относится к поздне-магматической стадия, в нодулях выполняя меязернсвые пространства меаду зернами олявияа и ортошроксена, а в базальте входя в состав основной массы в вида микролитов. Химический состав этих двух пироксеноз резко различен практически по всем петро-генянм элементам п в нодулях это хрсмдиопсид, а з базальте -титан-авгит.

Хроглпппнель характеризуется высокой гляноземистостью и ятакп.1 содержанием хрома по сравнению с хромшинеладачи аналогичных нодулям интрузивных пород, что дает возможность предполагать разные источники интрузивных ульграыафятов, несомненно предетавляпцих вещество мантии, и ультрамафитов нодулей в щелочных баз алътоидах.

Детальное изучение химического состава нодулей и вмещающих ш: базальтов, а тшехе пар нодуль-базальт, вмещающий данный но-дуль позволило выявить химическое родство нодулей я базальтов я зависимость изменений, их составов. Повышению магнезиальяоети нодулей, соответствует рост магнезиальноети бгяигьтз,а'содер-■ гяние глинозема дает обратное соотношение. С ростом глинозема в базальте увеличивается контрастность в составах нодуль-ба-

зальт, что проявлено в базальтах вулкана Тель-Данун, а в более высокотемпературных меланефелинята^ Сорочянкского вулкана контрастность составов снижается. . .

8. Структуры нодулей характеризуют типичный магматический ход кристаллизации и не несут никаких признаков перекристаллизация. Более того по эндоконтактовой оторочке нодулей часто фиксируется развитие зоны закалки, выраженной микрозерняотым агрегатом оливина с подчиненным количеством хромдаопсида я вулканического стзкла и с переходом ыикрозсрнястого оливина в стебельчатый оливин, увеличивающийся в размерах от контакта о базальтом внутрь но,дуля. Подобные зоны закалки возможны только в приповерхностных условиях я исключашся в регионально стабильных высокотемпературных условиях мантия.

Еще одной ранэз не отмечаемой особенностью нодулей является разрастание нодуля за счет базальта. Периферия зерен ола-вина нодулей в контакте с базальтом не оплавляется, а наращивается идентично фенокристаы базальта с тем кэ ростом желазпо-тости в кайме этих зерен оливина нодуля. Кайма нарастания отчетливо фиксируется по обилию включений в ней микролитов тл-таномагнетита, характерных для вмещающего базальта.

Для решения вопроса генезиса ультрамафитовых нодуеей одним из важных факторов должен рассматриваться текстурный рисунок нодулей. Среди нодулей Сорочинкского вулкана редко (а может бытв и не очень редко) встречаются, как уже отмечалось( яодули с концентрически зональным сложением: центральная час обычно обогащена оливином, а периферия - хромдиопсидом. Предположение, что мантия слагается концентрячески-зоналъниж: породами, представляется невероятным, а тем более выкалывание . 'обломков мантии в виде подобных овоидов,

.10. Определение эффективной пористости и размеров пор в базальтах и нодулях, а также коэффициентов упругой анизотропна и индикатрис скоростей продольных ультразвуковых воля позволяло установить, что формирование базальтоидов первой фазы Сорочинкского вулкана, не несущих крупных ультрамафитовых нодулей, проходило в условиях открытой системы, т.е. при излиянии магмы на дневную поверхность, тогда как базальты второй фазы и содержащиеся в них нодуля образовались в закрытой системе, но на малой глубине, т.е. в подводящем канале вулкана и до из-

-is-

вораения этой порции магмы. Высокая эффективная пористость (2-я более) яодулей, превышающая на порядок эффективную пористость, аналогичных интрузивных пород, исключает возможность фор-шроваяия нодулей в условиях мании.

Закономерное изменение распределения значений эффективной пористости в пределах кавдого отдельно взятого нодуля и значительные колебания этих величин от нодуля к нодулю однозначно 'указывает на автономность формирования кавдого "нодуля и на i. -возможность отнесения яодулей к какому-то ранее единому мантийному телу, которое в значительных объемах в условиях мантии, долено обладать достаточно однородным сложением.

II. Использование различных геогермометров для изученных яодулей показало большой разброс з температурах равновесия (око-до 300°С). По литературным данным определение температур равновесия для аналогичных нодулей по 16 геотермометрам дало разброс n 40Q-5G0°G (700-1200 а 800-1200).(Basso.R., DellaJG.A, IS80). Исходя из неоднозначности геогермометров, представляется яехорректнш построение-каких-либо выводов о генезисе яодулей на основа температур равновесия. Однако, при использовании кзддого отдельно взятого катода возможно определеше относительных температур,' особенно при выявлении направленности температурных изменений в случав зональных образований. .

Изложенный материал вступает в-противоречие с трактовкой яодулей з.щелочных 'базальтах-как реститоз шш оттортанцев мантии. Не находит подтверждения и гипотеза кумулатявяого слипа- ■ нзя 'ранних фаз кристаллизации с образованием нодаей. Однако лшагационннй механизм- возникновения* ультрамафитовых нодулей из щелочно-баз&чьтового расплава сшгаает все противоречия, .включая-удержание- высокоплотны;: яодулей в верхних частях магматической колонны менее плотного щелочно-базальтового расплава.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях: '

1. Аль-Туркмани A.A. О происхождении ультрамафитовых нодулей щелочных базальтов вулкана Тель-Данун (Сирия). Балл. 1.10Ш. Отд. геол. 1992. т.67, вып.1. с.284.

2. Туркмани A.A. Распределение ультраосновных нодулей по фазам базальтового вулканизма вулкана Тель-Данун (Сирия). Балл. МОИП. Отд.геол., 1993. Т.68. вып.4. с.123. •

3. Фаногенов A.H.-, A.A.Туркмани, А.Л.Дергачев. Пористость ультрамафитовых нодулей в. базальтах как критерий генезпса нодулей. Бшл. МОИП. отд.геол. 1993, т.68, вып.4. С. 130.

4. Turkman i. А. А ,Fenogenov. A .N. On the origino/ indu, sions of ultrabasic rocks in alkali basalt of theTel.Danun volcano (Syria). 29the Inter.Gebl.Congress.24oug.3sepU992.Abstracts.V2j3 $75.

В печати находятся три-статьи: . - '

1. Феногенов .А.Н., А.А.ТУркмани, А.Л.Дергачев. Пористость ультрамафитового нодуля из базальтов вулкана Тель-Данун (САР). Докл. АН (Россия). ' : ;

2. Туркмани A.A., А.Н.Феногенов, Б.И.Старостин. О происхождении ■ ультраосновных нодулей в базальтах Сорочшшс-кого вулкана (Приморский-край).

3. Туркмани A.A., А.Н.Феногенов Новые данные о происхождении ультрамафитовых нодулей щелочных базальтов вулканов Тель-Данун (САР), и Сорочинкский (Приморский край).

Формат 60<4V/¿¿ ЪзхлъЛЯ-

Тираж

Подписано» печать «¿J pZ 04 Усл. пгч. л.

Типография Россельхозахадемии