Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Вертикальная зональность Эльджуртинского гранитного массива (Северный Кавказ, Россия)

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Вертикальная зональность Эльджуртинского гранитного массива (Северный Кавказ, Россия)"

РГ8 ОД

МОС^ОбСкт, ГГГОО^ДАрСТВЕННЫй УНИВЕРСИТЕТ имени 1*1. В. ЛОМОНОСОВА

I '_>__ ¡-/С._0___

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра Петрологии

На правах рукописи

ЧЖУ Юн-фзн

УДК 522.321.1

ВЕРТИКАЛЬНАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ ЭЛЬДЖУРТИНСКОГО ГРАНИТНОГО МАССИВА ( СЕВЕРНЫЙ КАВКАЗ, РОССИЯ )

Специальность 04.00.00,. петрография и геохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

МОСКВА 1993

Работа выпопнена на кеФедрг петрологии Геологического Факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

доктор геолого-минералагических наук, ведущий научный сотрудник

Р,. Н. Ссбопев

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор В.В. Ляхович

(Институт литосферы РАН) кандидат геолсго-минералогических наук, ст.н.сотр. К. К. Подлесский (ИЭМ РАН)

Ведущая организация: Институт геологии рудных месторождений, петрографии,минералогии и ,геохимии. РАН (ИГЕМ)

Защита состоится 21 мая 1993 г., № час., в ауд-Х2,7на заседании, специализированного. Ученого,Совета К.053.05.08. по петрографии, геохимии и геохимическим методам поискав геологического Факультета МГУ ( Москва, 119699, МГУ, геологический факультет.)..

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического Факультета МГУ,сектор А,6-й этаж.

Автореферат разос лан < < . > > апреля 1993 г.

Ученый секретарь специализированного Ученого Совета

ст.н.сотр. А.И. Батанова

- 1 -ВВЕДЕНИЕ Работа посвящена петрографическому, минералогическому и термобарогеохимическому изучению вертикальной зональности Эльджуртинского гранитного массива.

Актуальность темы предлагаемой диссертационной работы заключается в выявлении вертикальной зональности Эльджуртинского масс ива.

Цель работы состоит в выявлении вертикальной зональности Эльджуртинского массива. В соответствии с: этой целью при проведении исследований были определены следующие задачи: I) детальное изучение петрографических и петрохимических особенностей гранитов,2) выявление изменения химического сост ва породообразующих минералов в вертикальном разрезе массива, 3) анализ изменения структурного состояния щелочного полевого шпата по вертикальному разрезу массива,4) исследование расплавных и.Флюидных включений и выявление термобарогеохимических характеристик образования Эльджуртинского гранитного массива.

Материалы и методика исследований. Материалы были отобраны из керна скважин 600,104,1500 и 4000. Были изучены и списаны около 100 прозрачных шлифов.Для исследования химического состава поро-дообразуютих минералов был выполнено свыше 700 анализов на микрозонде,выполнено 26 анализов горных пород и изучено 50 пластинок для исследования термобарогеохимической условий кристаллизации и остывания Эльджуртинского гранитного массива.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Установлена вертикальная зонапьность на уровне породы, слагающих ее минералов, химического состава минералов, расплавных включений. Петрографическая зональность выражается в том, что структура гранитов меняется от резко порФировидной в апикальной зоне до почти средиезернистой з нижней зоне массива, и с глубиной постепенно исчезает микропегматитовая структура. Пегрохимическая зональность выражается в том, что содержание ЗЮ2 с глубиной >ве-личивается, а суммарное количество Ре0+Ре203+Мд0 - уменьшается. Минералогически это выражано в том, что с глубиной содержание биотита уменьшается.

2. С глубиной структурное состояние ш.. п „ш. закономерно изменяется ; гомогенный промежуточный и низкий санидин в апикальной

зоне массива постепенно сменяется высоким ортоклазом,а затем промежуточным в наиболее глубокой зоне массива.Это обусловно как режимом охлаждения магмы,так и воздействием высокотемпературных Флюидов.

3. Щелочность (и основность) гранитов с глубиной уменьшается. Минералогически это-выражено в том,что общее количество плагиоклаза увеличивается с глубиной,а содержание топочного полевого шпата . (щ. п .ш. ) - наоборот. В этом же направлением уменьшается температура кристаллизации магмы.

4. Установлен разный порядок кристаллизации.породообразующих минералов в вертикальном разрезе Эльджуртинского массива:в верхних зонах массива кварц кристаллизовался за плагиоклазом и до кристаллизации щ.л.ш.,а биотит на самой последной стадии;в нижней зоне кварц кристаллизовался на самой последной стадии эволюции магмы.

Апробация результатов исследования. Результаты работы докладывались и обсуждались на Международном симпозиме Флюидных включений (COEFI) 1992, Пекин j на VIII Симпозиме по включениям ( г. Александров, 1992).

Объем и структура работы. Диссертация содержит 170 страницы текста,13 таблиц, 48 рисунков, 14 фотографий, список литературы 137 наименований и состоит из введения, в глав и заключения.

Благодарности: Автор считает своим приятным долгом высказать глубокую благодарность своему научному руководителю Р.Н. Соболеву за постоянную заботу,помощь и консультации при обсуждении различных вопросов,возникших при разработке темы диссертации. Также автор благодарен профессору Ф. Г1.Мельникову,который постоянно оказывал помощь и консультации,особенно при изучении включений,кандидату г.-м.наук Л.Н.Каплуник за помощь и консультации при изучении структурного состояния щ.п.ш. Автор также благодарен доц. 0. В. Кононову за постоянные консультации и ценные советы,особенно за его помощь в полевой работе.

Глава 1- ПРОБЛЕМА ВЕРТИКАЛЬНОЙ ЗОНОЛЬНОСТИ КИСЛОГО

МАГМАТИЧЕСКОГО МАССИВА Проблема вертикальной зональности гранитных массивов является далеко не решенной. Причиной этого является то, что массивы, которые вскрыты от подошвы до кровли,очень редки.Многие редкоме-тальные месторождения,связанные с гранмтоидами, приурочены к их

апикальным Фациям. Изучение вертикальной зональности гранитных интрузивов поможет не только более глубокому изучению особенностей формирования гранитных массивов и выявлению распределения в них элементов - примесей по вертикали, ио и в поисках месторождений полезных 'ископаемых. Поэтому выявление вертикальной занопь-ности в зависимости от глубины, позволит решать вопрос о перспективности или неперспективности данного интрузивного тела в отношении оруденения.

Глава 2. Геология Зльджуртинского гранитного массива

К Пшекиш-Тырныаузской зоне тяготеют разнообразные магматические породы. К комплексу неоинтрузий относится Эльджуртинский биотитовый гранитный массив,вскрытый ущельем р.Баксаи и в виде отдельных выходов прослеживаются вдоль Центрального сброса. Массив сформировался в 4 Фазы примерно 2 млн.лет назад.В данной диссертации мы изучили только главное тело массива — серый гранит ( II Фазы).

Глава 3. Петрография Эльджуртинского гранитного массива

Эльджуртинские серые биотитовые лорфировидные граниты, это светлосерая полнекристаллическая порода. Текстура массивная; структура изменяется от резко лорФировидной в апикальной зоне массива до почти равномернозернистой гранитной структуры в нижней зоне массива.Породообразующими минералами являются плагиоклаз,щелочной полевой шпат,кварц и биотит.Акцессорные минералы: апатит, циркон,магнетит, сФен и др.

Породообразующие минералы образуют три генерации ( структурные группы). Первую структурную группу образуют плагиоклаз, щелочной полевой шпат,кварц и биотит - это вкрапленники. Вторая структурная группа (основная масса) сложена плагиоклазом, щ.л.ш., кварцем и биотитом? третью структурную группу образуют микропе!— матитовые срастания кваГрца и ш,. п .ш. Первая и вторая структурные группы четко отличаются друг от друга по величине зерен; различие второй и третьей групп не всегда четкое - иногда вторая структурная группа постепенно переходит в третью структурную группу.

Структура породы с глубиной постепенно изменяется от четко порФировидной в апикальной зоне до почти равномернозернистой в нижней зоне массива, в этом же направлении увеличивается и размер минералов основной массы. В верхней зоне массива наблюдается мик-

ропегматитовая структура,с глубиной такая структура встречается реже. Таким образом,по характеру изменения структуры гранита вертикальный разрез Зльджуртинского массива можно разделить на четыре зоны;

апикальная зона: от абсолютной отметки 2013 до 1813м, веркная зона: от абсолютной отметки 1813 до 638м,

средная зона: от абсолютной отметки 638 до -376м,

нижная зона: от абсолютной отметки -376 до -2680м.

Апикальная зона характеризуется наличием четкой лорфировидной структуры. Основная масса очень мелкозернистая ( средний размер зерен минералов основной массы! 0.01-0.Эмм, вкрапленников -2.0-15.0мм). Кварц вкрапленников испытал растворение магмой. Это показывает, что краевые части кварца вкрапленников не находились в равновесии с магмой в период кристаллизации минералов основной массы.Это может служить указанными на то что кварц вкрапленников кристаллизовался не на месте,а был принесен магмой с глубины. Поскольку плагиоклаз идиоморнее кварц,вероятно он тоже начал кристаллизовался в более« глубоких зонах, также как и щ.п.ш. вкрапленников. В этой зоне иногда встречается крупный биотит (до 3.0мм), поскольку в этой зоне,по-видимому,магма охлаждалась достаточно быстро, вряд ли в очень коротком интервале времени из которого кристаллизовалась основная масса,в магме может образовать такой крупный биотит.Значит,он тоже кристаллизовался не на месте,а в более глубоких зонах.

.Верхная зона отличается от апикальной зоны тем,что зерна минералов основной массы здесь более крупные (С/.3-0.5мм для плагиоклаза,кварц и щ.п.ш.,0.05-0.2мм для биотита). В этой зоне особенно часто встречается микропегматитовая структура. Часто встречаются вкрапленники кварца, у которых растворены краевые части.

Средная зона отличается от верхней тем, что здесь не наблюдается участков с микропегматитовой структурой.Структура основной

I

массы гипидиоморфнозернистея. '

Нижная зона отличается от других тем,что размер минералов основной массы здесь значительно больше чем в других зонах (0. 5-1.0мм для плагиоклаза, кварца п .<и. ;0.2 - 0.3мм для биотита). Только в этой зоне установлен мусковит и сфен. Наличие мусковит (меньше 1 объем.Это показывает,что РН20 в этой зоне было гораздо выше чем в предыдущих зонах.

Глава 4 Петрокииия Эльджуртииского гранитного массива

На основании изучения петрохимических анализов установлено» что содержание 8102 по разрезу колеблется в интервале ¿6.08 -73.48V. и с глубиной увеличивается; наибольшие колебания содержания характерны для апикальной и верхней зон» т.е.' в этих зонах отчет-•ливо вывражена дискретность содержания 5Ю2, Это означает что, во первых,расплавы силикатов имеют сильно выраженную микронеоднородную структуру, определяющую многообразие их поведения в зависимом-ти от скорости охлаждения и Флюидного режима; во вторых,как подчеркнули А.А.Маракушев и Н.И.Безмен, такая дискретность "обусловленная развитием жидкостной несмесимости, широко проявляющейся в гранитных системах" (1992,с.261). По экспериментным данным этих авторов такие ритмичные,текстуры отражают условия быстрого охлаждения ликвирующих расплавов. Суммарное количество Ре0+Ре203+Мд0 с глубйнои уменьшается. Минералогически это выражается в уменьшении содержания биотита с глубиной. Биотит является единственным цветным породообразующим минералом гранитов Эльджуртииского массива ( содержание магнетита незначительное). Полученные данные по распределению этик элементов и биотита показьтают, до кристаллизации биотита в камере интрузава распределение Ге и Мд было негомогенное; их количество уменьшается с глубиной по вертикальному разрезу массива.

Введение понятия ¿г-рЧМара кушев,1973) раскрывает возможности расчета термодинамических показателей общей основности горных пород. Результаты вычисления показателей общей основности ( ¿^тк) гранитов Эльджуртииского массива проанализированы с помощью пет— рохимической диаграммы. Из анализа диаграммы следует,что основность пород Эльджуртииского массива в нижней зоне ниже чем в верхний зонах. В целом,эволюция расплава направлена преимущественно в сторну понижения основности пород, связи с этим,процесс кристалпизации магмы Эльджуртинского массива происходил сверху вниз,результаты чего явилось понижение основности пород.

На диаграмме (З-АЬ-Ог химические составы пород Эльджуртинского массива образуют две группы: А и Б (рис.1).В группе А находятся породы из верхних зон массива, а в группе Б - из нижней зоны. Процесс остывания и кристаллизации магмы происходит сверху вниз* Значит, что с глубиной эволюция магмы Эльджуртинского массива характеризуется кварцевым трендом. Мы принимаем, что магма из

- ь -

Рис. I Тренд изменения химического состава

Зльдкуртинокого массива по вертикальному разрезу (нормативные составы гранитов) А породы из верхних зон массива, Б - породы из нижней зоны массива.

верхних зон массива кристаллизовалась при относительно постоянной температуре и снижении химического потенциала кислотного компонента, т.е. в условиях когда кристаллизация расплава сопровождается его дегазацией,что обусловлена широким развитием трещин в породах кровли,относительно высоким содержанием в расплаве летучих и ДР-, а магма в нижней зоне массива кристаллизовалась при снижении температуры за счет накопление Н20 6 остаточном расплаве, в результате чего по мере снижения температуры должна снижаться щелочность гранитов.

Глава 5. Характеристика породообразующих минералов Эльджуртинского массива

5.1. ЩЕЛОЧНЫЕ ПОЛЕВЫЕ ШПАТЫ

Как вышеуказанм, »елочный лолево» шпат образует три генерации, Мы Более детально изучали вкрапленники щ.п.ш. Рентгенографические исследования выполнены на порошковом дифрахтометре ДРОН-УН-1 с управляющей вычислительной машиной "Искра 1030" ( Реку -излучение, Со - Фильтр) в лаборатории кристаллохимии и рентге-ноструктурного анализа кафедры кристаллогии геологического ф-та

МГУ. Ступенчатое сканирование велось в интервале 20-70 градусов по 26 с интервалом сканирования 0,05 градуса и временем экспозиции 2 сек. Анализ полученных дифракционных спектров, идентификация с банком данных, индйцирование и расчёт параметров элементарной ячейки проведен на( вычислительной машине "Искра 1030" с использованием пакета специализированных программ РФА.

Все исследованные щ^л.ш. имеют моноклинную симметрию. Среди исследованных щ.п.ш. установлены:санидины (промежуточный и низкий) и ортоклазы (высокий и промежуточный).На рис. 2а отчетлива

'2(90

1500

21, 2У Х.Р.

0,60 0,70 0,73 оэо 20 М $0 Г Л77 И9 П

1 2.

Рис. 2 Изменение структурных состояний (а), угла олтических осей (б), и характера распада (Х.Р.) (в) щ.п.ш. в вертикальном разрезе Зльджуртинского массива. Г - гомогенный, КЛ - криптопертитовый,

МК - микропертитсвый, Л - пертитовый; 1 - вкрапленники, 2 - основная масса.

с

- Q -

бидно,что с глубиной упорядоченность ш.. п . ш. увеличивается. На рис. 26 проведены данные об изменении величины угла оптических осей (2V) щ.п.ш. Сопоставление с рентгеновскими данными показывают хорошую корреляцию между 2V и 2tl.Для 2v основной массы щ. л . ш. имеются та же самая тенденция.

С глубиной лроисходит и К - Na упорядочения вкрапленников щ.п.ш., что характеризуется увеличением 'размеров пертитовых вроет ков ( рис . 2 в ) . В «зпи кал ькой зоне интр узива at. л. ш. преимущественно- гомогенный. Лалее на протяжении около 1100 м практически все вкрапленники имеют крилтолертитовое строение,которое затем смйннегея микроперТитовым.Изменение характера К - Na упорядочения ш..п.ш. основной массы с глубиной имеет ту же закономерность.

Bbiполненное исследование показывает, что существует четкая связь между пространственным положением образца в вертикальном сечении массива и такими характеристиками щ.л.ш.как химический состав, степень K-Na и Si-Al упорядоченности.При этом отчётливо установлено, что. химический состав щ.п.ш.зависит от условий кристаллизации расплава,а степень упорядочения также и от посткристаллизационной истории минерала.

Стелень упорядочения возрастает с глубиной и при этом, у вкрапленников в большей с тепени чем у ш.п.ш.основной массы.Процесс упорядочения иь.п.ш. вкрап ленн и ков начался до начала кристаллизации т,.п«ш. основной массы и продолжался вместе с последними и на магмагической и на послемагматической стадиях.

5.2. Ниогмты

Ьиотит образует две генерации - вкрапленники и основная масса. Чтобы показать общую глиноземистость биогита С.А.Коренбаум {1987) предложил использовать параметры п (п-[А1 VI + Al IV -1]/2),и d ( d = LAI VI -Al IV +Ц/2). Чем больше величина п,тем выше общая глиноземистость 6иотлта;чем выше значение с!,тем больше алюминия концентрируется в октаэдрической пазиций относительно к тетризд-рической позиции* На диаграмме п - а (рис.3) видно,что с глубиной глиноземистость биотита увелиниваетьсн и алюминия относительно концентрируется в октаздрической позиций.Это обусловлено тем.что в четверной координации атомы упакованы менее плотно»чем в шее терной.

А.А.Маракушев и И. А.Тарарин(1965) предложили диаграмму.на которой показана зависимость состава биотита из гранитоидов от того в каких типах гранитоидов по щелочности он находится. Диаг~

1,0 0,80,6-

I

0.4 0,24

п

УЛЬТРАСИ ДЕР0--ФИЛЛИТ

СИДЕРОФИЛЛИТ-

ИСТОНИТ /

МУСКОВИТ

ФЕНГИТ

ЛЕИКО-

ФЛОГОПИТ-АННИГ -ФИЛЛИТ

0,0

1

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 о-Центр. с1 ¿Р-Нрай.

а-Вкрапленник.

&-Основная масса.

Рис. 3 Положение химического состава биотитов Элъджуртинского массива в коддинатахП- а I - апикальная зона, 2 - верхняя хона, 3 - средняя зона, 4 и 5 - Нижняя зона

31/41

2.5

2.0 _

1.5

1.0

Од

1.0

О

Д I

1.5

2.0

■- 2

2.5 (Мв+Рв)/А1

Рис .4 Изшнение химического состава биотитов на

• диаграмма А.А.Маракушвва и М.А.Тарарина (1965) I - вкрапленники, 2 - основная масса

]

, - и -

рамма разделена на шесть полей так,что щелочность гранитоидов нарастает в порядке I --VI. Химические составы биотитов Эльдж/р-тинских гранитов на этой диаграмме находятся в полях I - IV (рис. 4). Для биотита вкрапленников в попе IV находятся биотит из апикальной зоны, большая часть составов сконцентрированы в поле III и поэтому мы разделили его на два равных подполя"а"и "б".В подполе Illa находятся биотиты из верхней зоны,в подполе III6 находятся биотиты из средней зоны,в поле II и I находятся биотиты из нижней зоны.Итак по щелочности гранитов составы биотитов вкрапленников в вертикальном разрезе Эльджуртинских гранитах четко разделились на пять групп,(обозначены А, Б, В,Г,Д в рис.4)» с глубиной щелочность магмы уменьшается от группы А к группе Д. Для основной массы группы А и Б не выделяются, имеется 4 группы .соответственно А+Б,В,Г,и Д.

Таким образом, с глубиной щелочность гранитов уменьшается. Значит, до кристаллизации биотита, магма по вертикальному разрезу не была гомогенная, вней произошло расслоение по щелочности..

Щелочность магмы находится в'прямой зависимости от температуры кристаллизации.Чем выше щелочность магмы,из которой кристаллизовался биотит, тем выше температура кристаллизации биотита. Поэтому температура христаллизации биотита также должна падать с глубиной по вертикальному разрезу массива.

Итак,мы пришли к выводу,что в вертикальном разрезе Эльджур-тинского массива с глубиной: 1) щелочность магмы падает; 2) общая глиноземистость биотита растет, 3) температура кристаллизации биотита падает; 4) вертикальный разрез разделен на 4 зоны: в апикальной зоне биотит кристаллизовался раньше биотитов из других зон разреза и при самой высокой температуре,самой высокой щелочности магмы,и низком содержании .Al (мощность апикальной зоны около 200м)jверхная зона имеет мощность около 900м,в этой зоне биотит кристаллизовался несколько позже,температура кристаллизации и щелочность магмы также немного ниже,а глинозимистость биотита относительно выше по сравнению с той, которая характерна для апикальной зоне; биотиты из средней зоны имеют средное значение всех вышеуказанных параметров,средная зона разреза имеет мощность около 1300м;нижная зона имеет мощность около 2300м. В этой зоне разреза биотит кристаллизовался самыми последними по времени по сравнению с биотитами из других зон,при самой низкой температуре, в условиях самой низк-ой щелочности магмы,самой высокой глинозе-

мистости биотита, и максимальной концентрации Al в' шестерной ко-ординации.Все вышерассмотренные параметры постепенно изменялись с глубиной.Содержания Ti,Fe с глубиной незначительно уменьшаются,а содержания Мд,С1 увеличиваются от апикальной зоны до верхной зоны, а от верхней зоны до нижней зоны они уменьшаются.

5.3. ПЛАГИОКЛАЗЫ

Плагиоклаз образует две .генерации в гранитах Эльджуртинского массива. Он резко зональный,состав вкрапленников колеблется в пределах в центре No36—28,на периферии No20-15; дпя основной массы в центре No23-18, на периферии No 20-10. В общем,состав плагиоклаза по вертикальному разрезу изменяется незначительно,хотя с глубиной становится кислее.Интересно,что наиболее часто встречается плагиоклаз с содержанием Ап 20-25 mol.7.,как для центра* вкрапленников,так и дпя центра основной массы. У плагиоклаза вкрапленников существует еще два максимума встречаемости,которые находятся в интервале: 30 - 35 Ап и 40 - 45 Ап, у основной массы таких пиков нет. Это означает, что кристаллизация центрапьных-частей зерен плагиоклазов происходила в три стадии,а плагиоклаза основной массы только в одну стадию. В интервале 15-20 Ап кристаллизовалось большинство краевых частей зерен плагиоклазов,как во вкрапленниках,так и в основной массе, при этом, пик частоты встречаемости находится в интервале 15-20 Ап, и для вкрапленников,, и для основной массы.

Таким образом,мы полагаем,что центральные части зерен плагиоклаза кристаллизовалась в промежуточном очаге до подьема. магмы, а лотом с магмой поднимались на разную высоту. Именно поэтому,в вертикапьном разрезе состав плагиоклаза не сильно отличается. После подьема магмы, в процессе ее кристаллизации в камере интрузива образовывались краевые части зерен плагиоклазов вкрапленников и плагиоклаз основной массы.

Глава 6 Парагенетическим анализ минеральных ассоциаций Эльджуртинского массива

6.1 Температура равновесия сосуществующих полевых шпатов

На основании петрографических наблюдений можно заключить, что центральные части вкрапленников щ.п.ш. начали кристаллизоваться одновременно с промежуточной зоной вкрапленников плагиоклаза. С этого момента в магме одновременно происходил рост двух полевых шпатов - плагиоклаз и щ.п.ш.

Мы использовали геотермометр ' (РегсИиск а1,1991) для

оценки температуры равновесия сосуществующих полевых шпатов Зль-джуртинского массива исходя из следующих положений:

1. Центр щ.л.ш. вкрапленников находиться в равновесии с промежуточной зоней плагиоклаза вкрапленников.Эти части минералов кристаллизовались до внедрения магмы в камеру интрузива* Мы условно принимаем, что они кристаллизовались при Р = 4Кбар.

2. Краевые части зерен плагиоклаза и щ•л»ш.находились в рав-« •

новесии и они кристаллизовались в камере интрузива.Общое давление в магме при её кристаллизации меняется с глубиной от О.бКбар в апикальной зоне массива до 3 Кбар в самой низкой точке изученного вертикального разреза массива.

3. Центральная часть зерен плагиоклаза основной массы находилась в равновесии с центральной частью щ.л.ш. основной массы,а края плагиоклазов основной массы находились в равновесии с краями щ.л»ш» основной массы.

Исходя из этого мы получили температуры равновесия сосуществующих полевых шпатов на разных стадиях их кристаллизации. Получено 3 группы температур равновесия,примерно отвечающие трем стадиям кристаллизации сосуществующих щ.п.ш» и плагиоклазов:

группа полученна по составу промежуточной зоны плагиоклаза вкрапленников и центра щ.п.ш. вкрапленников: 593 - £>93°С;

группа 2. полученна по составу края щ.п.ш. и плагиоклаза вкрапленников,и центра щ.л.ш.и плагиоклаза основной массы: 456 -556°С;

группа 3. полученна по составу края щ.п.ш. и плагиоклаза основной массы: 384 - 519°С.

Эти данные показывают,что щ.п.ш. и плагиоклазы Эльджур-тинского массива находились в равновесии при примерно Т в 70О °С (при Р = 4 Кбар) до подъема магмы в камере интрузива»самая •лоследная стадия равновесия сосужествующих щ.п.ш. и плагиоклаза достигалась при Т =500.С в апикальной зоне массива и Т = 400-450° С 1в более глубоких зонах Эльджуртинского массива.

6.2 Парагенетическмй анализ минеральных ассоциации Установлена устойчивость следующей ассоциации Эльджуртинского массива:кеарц+щ.п.ш.+ппагиоклвз+биотит,в состав минералов которой входят следующие компоненты:5Ю2,А1203,К20,Ма20,Са0,Мд0,Ре0. Для упрощения задачи анализа системы придется пренебречь несовершенством изоморфизма (РеО изоморфно с МдО).

Приняв Кварц за избыточный минерал-компонент»сводим число виртуальных инертных компонентов к трем: А1203 — СаО - (Mg,Fe)0. На диаграмме A1203-Ca0-(Fe,f1g )0 нанесены химические составы всех породообразующих минералов (кроме кварца) Зльджуртинского массива (рис.5)•

В соответствии с изложенным- выше материалом,процесс кристаллизации плагиоклаза и ш,.л.ш.направлен в сторону уменьшения компонента Ап(содержания СаО),процесс кристаллизации биотита направлен в сторону увеличения содержания А1203. По основани петрографического изучения нам известно,что биотит вкрапленников в Эльджур-тинском массиве начинал 'кристаллизоваться примерно одновременно с промежуточной зоной зерен плагиоклаза вкрапленников. Мы принимаем что вкрапленники биотита и щ. п .ш, начинали кристаллизоваться одновременно. Состав плагиоклаза в его промежуточной зоне колеблется около Ап25 (Ап 20-30).На диаграмме А1203-СаО-(Fe,Mg)0 точка А представляет средний состав промежуточной зоны плагиоклаза вкрапленников,точка С - состав ш,,п.ш.. вкрапленников на самой ранней- стадии их кристаллизации,точка В — состав биотита его самой ранней стадии кристаллизации.Соединив точки ABC на диаграмме Са0-А1203 - (Fe,Mg)0 получаемся треугольник ABC,в котором расположены все точки химического состава пород Зльджуртинского массива. На этой стадии состав плагиоклаза представляется Ал25АЬ72.50г2.5, - средний состав ни п.ш. - Anl.ЗАЬЗООгбЭ.5. Как показана выше, в процессе эволюции магмы путь кристаллизации плагиоклаза направлен в сторону уменьшения компонента Ап и Ог, и увеличения АЬ, а для щ.п.ш. в сторону уменьшения Ап и АЬ,и увеличения Ог» Допустим,что в какой-то момент в магме сосуществующие полевые шпаты имеют состав:

Ап(25-т) АЬ( 72. 5+г>) Ог (2. 5-q) , - плагиоклаз

Ап(1.5-т')АЬ(30-п")0r(ó8.5+q') - ц.л.ш.

' i

где т = О - 17.5, т'= О - 1.5,п = О - 19.5, п'«О - 20,q = О -2.0, q'= 0 - 21.5. Поскольку величины п и п' очень близки То, чтобы упростить дальнейший анализ,мы условно считаем что они равны.Таким образом, получаем следующие уровнение реакции:

Пл I + щ.п.ш.1 * Or(q-q) = Пл11 + щ.п.ш.11 + Ал(m+m' ) .....(1)

(где I означает первая стадия,II означает вторая стадия равновесия ) у т.е. эволюция химического состава двух сосущес т в уют, и к поповых шпатов направлена к увеличению содержания компонента 0г и уменьшению компонента Ап. Уравнение (1) можно написать следующим

CaO

Рис. 5 Парагенвтическая диаграмма Элвджуртинского гранитного массива

образом:

Пл I + щ.п.ш.1 + (К20) а Пл 11 + щ.п.ш.П + (СаО) ........(2)

Значит»эволюция сосгава расплава (остаточной магмы) направлена к уменьшению щелочности магмы за счет исчезание компонента К20 по уровнению (2),и вероятно,что изобыточный компонент СаО входит в состав акцессорных минералов - апатита (Са5(Р04)ЗР) и сфена (СаНЭ^ОЭ) .

На диаграмме Са0-А1203-(Ре,Мд )0 ДА'В'С представляет Самую последнюю стадию равновесия сосуществующих минералов - плагиок-т лаз,щ.п.ш. и биотит Зльджуртинского массива. 6 Д А'В'С входят те t<шнepanЫf которые расположены в самой глубокой зоне массива.Это значит,что самая последная стадия кристаллизации магмы завершилась именно в самой глубокой зоне массива. Присутствие сфена только в этой зоне и внутри кристалла щ«п«ш#означает,что уравнение (2) сильно сдвинуто вправо, т.е.избыточный компонент СаО из реакции (2) в нижной зоне главном образом пошел на образование сФена. С другой сторны, из уравнения (2) видно,что интенсивно исчезает К20. В связи с этом в нижной зоне массива щелочность гранитов значительно ниже чем в расположенных выше зонах, как эта дакаэано на основании изучения химического состава биотита Зльджуртинского массива.

Глава 7. Характеристика расплавно—флюидных включений в • минерапак Зльджуртинского гранитного массива

Расплавные включения установлены в апатите,цирконе,плагиоклазе, щелочном полевом шпате и кварце; Флюидные включения находятся в кварце,плагиоклазе, щелочном полевом шпате. Всего выделено три типа включений: расплавные,расплавно-Флюидные,Флюидные включения.

Нами установлено,что с глубиной по вертикальному разрезу массиву количество расплавных включений в плагиоклазе уменьшается .Отчетливо видно, что с глубиной размеры расплавных включений уменьшаются,в том же направлении уменьшается и количество газовой Фазы во включениях.Это позволяет сделать вывод, что флюидный режим в расплаве во всем исследованном интервале не был постоянным в период кристаллизации вкрапленников плагиоклаза, Флюидсодержа-ние в глубоких зонах магматической камеры было ниже,чем в верхних. Это, вероятно, обусловлено миграцией Флюидной фазы в направлении к апикальной зоне как до начала,так и во время кристаллизации.

Интересными особенностями расппавных включений в плагиокла-

зе основной массы и в кварце основной массы в гранитах апикальной зоны массива является низкое содержание в них газовой Фазы,что свидетельствует о ее более низкам содержании 'в этой зоне массива (ло сравнении» с его верхней зоной).Это согласуется и с данными о кристаллизации расплава от пород кровли к центру интрузивами о неодновременности и дискретности этого процесса.В условиях апикальной зоны происходила интенсивная отдача флюида в породы кровли и кристаллизация расплава происходила в относительно малофлюидных условиях ( поступление летучих из более глубоких зонах магматической камеры происходило с меньшей скоростью чем скорость отдачи Флюида в окружающие породы).

Вкрапленники и минералы основной массы образовались на разных стадиях существования магматической системы,в них разный характер включений,что позволяет судить об эволюции гранитного расплава в процессе его кристаллизации и характере Флюидов на постмагматической стадии. Расплавные включения в кварце и плагиоклазе основной массы содержат больше летучих чем соответствующие минералы - вкрапленники» Это свидетельствует о накоплении летучих в процессе кристаллизации расплава.

Глава 8 УСЛОВИЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МАГМЫ ЭЛЬДЖУРТИНСКОГО ПАССИВА Показанные выше отличие химического состава минералов вкрапленников и аналогичных минералов основной массы в Эльджур-тинских гранитах свидетельствует о том,что они образовались разновременно : вероятно,центральные части вкрапленников образовались при подьеме магмы, а их краевая часть и большая часть минералов основной массы кристаллизовалась в камере интрузива.

Температура равновесия сосуществующих плагиоклаза и щ.л.ш. показывает,что щ.п.ш. и плагиоклазы Эльджуртинского массива находились в равновесии при Т=-700°С (при Р=4кбар) до подьёма магмы в камере интрузива,а саная последная стадия их равновесия достигалась при Т=500°С в апикальной зоне массива и Т«400-450°С в более глубоких зонах массива.

Количественные оценки температурных условий на различных этапах кристаллизации магмы Эльджуртинского массива по данным гомогенизации расплавных включений: в плагиоклазе вкрапленников 1200 - 1080е С; в щ.п.ш. 1100 - 1030°С; в кварце 1050 - 730*С. Эти данные полученны В .Б.Наумовым и Н. Е. Учамейшвили (1977 )•, Н. И. Хитаро-вим и др.(1980) на основании изучения обрацов,отобранных из

естественных обнажений с поверхности массива и единичных проб иэ скважины до глубины 1500м от кровли массива. Изучив почти 5 км разрез массива*' Ф. Г .РейФ и др . (1992) получили данные, которые свидетельствуют о том, что температура гомогенизации расплавных включений в кварце вкрапленников падает с глубиной (от 875 С до 675С). Как правило, температура гомогенизации расплавных включений отражает температуру магмы,из которой кристаллизовалась та часть минерала,в которой находится данное расплавное включение. Значит,в. магме при Т«г1200*С начинал кристаллизовать плагиоклаз,а щ.п.ш. начинал кристаллизовать примерно при Тз?1100°С, и кварц -Т^1050*С (в апикальной зоне массива)

Общая картина процесса кристаллизации магмы Эльджуртинского массива условно показана на диаграмме Т - Н20 по Б.Е.Змапбоп (1977) (рис.6).Из вышеизложенного обсуждения ясно,что граниты в

1200 1000^

т°с

800 600

2 4 ' 6 8 10 N¿0 мао./?

Рис.6 Схематический процесс кристаллизации магмы

Эльджуртинского массива на диаграмме Т С-Н20 по Б.Е.Змапэоп(1977). I - плагиоклаз (пл)+Расплав (Р), II - пл+кварц(кв) +Р, III -пл + кв +Ц.П.Ш.+Р, IV - п'л+кв +И.П.Ш.+Р, V - пл+кв +Щ.Л.Ш., VI - лл+ц. п +Р, VII - щ.п.ш.+Р,

»

верхних зонах Эльджуртинского массива кристаллизовались раньше и при более высокой температуре чем граниты из нижней зоны массива, и соответственно пока шла кристаллизация, магмы в верхних зон,в нижней зоне в расплаве накапливалась Н20. Поскольку к концу кристаллизации магмы в верхних зонах массива содержание Н20 примерно 3.8 мас.% (Наумов,1979), в нижней зоне концентрация Н20 могла достигать 10 мае. V. (РейФ и др., 1992). Если исходную концентрацию воды в магме принять 1.0 мае . 7. ,то по «подсчетам Н.И.Хи-тарова и др.(1980), магма должна была закристаллизоваться пример-

I

но на 75"Л,чтобы достичь концентрации воды в верхней зонах массива 3.8 мае • '/.. Мы условно принимаем исходную концентрацию воды в магме Эльджуртинского массива в 1 мае.*/.. На рис.6 исходный состав расплава дло верхний зон массива представлен точкой м1. Как видно^. уменьшением температуры и с увеличением концентрации воды путь кристаллизации магмы следует по линию м1-а

в поле I - плагиоклаз+раеллав (начало кристаллизации), в пол© II - плагиоклаз+кварцуз-*-расплав, в поле III- плагиоклаз+кварц^+ц.л.ш.+раеллав, в поле IV — ллагиоклаз+кварц^+щ,л.ш.*раслпав, в поле V — плагиоклаз+кварцо^+щ.п.ш.(конец кристаллизации) Для нижней зоны массива исходный состав расплава представлен точкой м2 на рис.6, который отличается от м1 повышенным содержанием воды (условно принять 4.0 мае.7.).Путь кристаллизации состава расплава м2 по мере снижении температуры и увеличении концентрации воды следует по линии м2-в

в попе I - плагиоклаз+раеллав (начало кристаллизации), в поле VI - плагиоклаз+ц.п.ш.+расплав, в поле IV - ллагиоклаз+щ.л.ш.+кварцд +расплав, в поле V - плагиоклаз+щ. л. ш.+квэрио( ( конец кристаллизации ) .

Биотит в гранитной системе кристаллизуется при температуре не выше 830еС (в условиях с низким содержанием воды) и 850вС ( в условиях концентрация воды в магме примерно 6.0 мае .'/.) . Значит , на диаграмме Т-Н20 биотит не может кристаллизовать только в поле II. Из рис.6 видно,что биотит появляется в ассоциаци минеральных ла-рагенеэисов по вертикальному разрезу Элиджуртинекого массива по разному на разных уровнях.В верних зонах массива по пути кристаллизации магмы (м!-а) только в поле III начинет кристаллизоваться биотит,а по пути м2-в (для нижней зоны массива) с самого начала

кристаллизации расплава (в поле I) может начать кристаллизоваться биотит.Это обьясняется более высокой концентрацией волы в нижней зоне масс ива.

Таким образом,существует отличие в порядоке кристаллизации породообразующих минералов по вертикальному разрезу * Эльджуртинского массива.В вер них зонах'порядок кристаллизации минералов пл -> пл+кв^-* лл+кв$ +щ. л. ш. +би лл+кв^+щ. п .ш. +би для нижней зоны - пп+(би) пп+би+щ. п . ш. -> пл+би+щ . Л . Ш . ТКВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

□сновные результаты работы по изучению вертикальной зональности Эльджуртинского гранитного массива сводятся к следующему

1. Установлена вертикальная зональность на уровне породы, слагающих ее минералов,химического состава минералов,расплавных включений. Петрографическая зональность выражается в том,что с глубиной структура гранитов меняется от резко порФировидной в апикальной ионе до почти среднезернистой равномернозернистой в наиболее глубокой зоне массива и с глубиной постепенно исчезает микропегматитовая структура.Петрохимическая зональность выражается в том, что содержание Б±02 с глубиной увеличивается, а суммарное количество Ге0+Ре203+Мд0 - уменьшается. Минералогически она выражана в том, что с глубиной содержание биотита слабо уменьшается.

2. С глубиной структурное состояние щ.п.ш.закономерно изменяется гомогенный промежуточный и низкий санидин (с участкам крилтолертитового в низком санидине) в апикальной зоне массива с глубиной постепенно сменяется высоким ортоклазом,а затем промежуточным в наиболее глубокой зоне массива.Это обусловно как режимом охлаждения.магмы,так и воздействием высокотемпературных Флюидов.

3. Щелочность (и . основность) гранитов с глубиной уменьшается. Минералогически это выражено в том,что общее количество плагиоклаза увеличивается с глубиной,а щ.п.ш.- наоборот. В этом же направлением уменьшается температура кристаллизации магмы.

4. Существует разный порядок кристаллизации породообразующих минералов по вертикальному разрезу Эльджуртинского массива в верхних зонах массива кварц кристаллизовался за плагиоклазом и до « кристаллизации щ.л.ики биотит,«а биотит кристаллизовал на самой последной стадии в отличие от этого, в нижней зоне кварц кристаллизовался на самой наследной стадии эволюции магмы. Это

обусловлливает наличие кварцеваортоклазавого ции магмы по вертикальному разрезу массива.

тренда диФФеренциа-

(10 теме диссертации имеются следующие публикации

1. Изучение расплавно-флюидных включений в минералах Зльджуртинского гранита по вертикальному разрезу. В кн Термобароге-охимия геологических процессов.М.,1992,с.229-230.(соавтор Соболев Р.Н. )

2. Изучение химического состава биотита в вертикальном разрезе гранитного массива. Докл.РАН., 1993,(в печати). ( соавтор Соболев Р.Н.)

3. Щелочные полевые шпаты в вертикальном разрезе Эльджур-тинского гранитного массива (Северный Кавказ). . Петрология, 1.993, (в печати).(соавторы Соболев Р.Н. и Каплунник Л.Н.)

4. The thermabargeochefflica 1 conditions of the ETldjurti granitic formation (North Caucasus,Russia). Abstracts of C0FF1 Symposium,1992,Eeijing,China,pp.119-120. ( соавтор Соболев Р.Н. и Мельников Ф.П.)

Ьш Research of melt and fluitl inclusions in acid magmatic rocks. Abstracts COFFI Symposium,1992,Beijing,China,pp.128-129.

6.The petrological significance of complex zoned plagioclase in granite. TERRA Abstracts,Nol,v.5,1993,c.359-340.

Тмлогрдфия. ЦНИЭИуголь.