Закономерности строения контрастной ритмической расслоенности в Киваккском интрузиве

Бычкова, Яна Вячеславовна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Закономерности строения контрастной ритмической расслоенности в Киваккском интрузиве
ВАК РФ 25.00.09, Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Закономерности строения контрастной ритмической расслоенности в Киваккском интрузиве"

На правах рукописи

БЫЧКОВА ЯНА ВЯЧЕСЛАВОВНА

ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТРОЕНИЯ КОНТРАСТНОЙ РИТМИЧЕСКОЙ РАССЛОЕННОСТИ В КИВАККСКОМ ИНТРУЗИВЕ

Специальность 25.00.09 - геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой стбпени

кандидата геолого-минералогических наук

Москва -2003

Работа выполнена на кафедре геохимии геологического факультета Московского государсIвенного универсшеча им. М.В.Ломоносова

Научный руководитель - кандидат геолого-минералогических наук

старший научный сотрудник Коптев-Дворников Евгений Владимирович

Официальные оппоненты - доктор геоло! о-минералогических наук

старший научный сотрудник Арискин Алексей Алексеевич (ГЕОХИ РАН) доктор геолого-минералогических наук старший научный сотрудник Изох Андрей Змильевич (ОИП'ИМ СО РАН)

Ведущая организация - Институт геологии рудных месторождений.

петрографии, минералогии и геохимии РАН (ИГЕМ РАН)

Защита состоится 14 ноября 2003 г. в 14.30 часов в а>дитории 829 на заседании диссертационно! о совета Д 501.002.06 в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119992. ГСП-2. Москва, Ленинские горы, МГУ. геологический факчлмсь Факс 939-26-78.

С диссертацией можно ознакомился в библиотеке геоло! ического факультета МГУ (корп. А. 6 этаж) Автореферат разослан 13 октября 2003 г.

Ученый секрешрь диссертационного совета

доктор геол.-мин.наук

И.А.Киселева

ЪьъН^

(//лоВВЕДЕ1Ж

/ / Актуальность работы.

Ритмическая расслоенность является характернейшей чертой строения мафит-ультрамафитовых интрузивов. С одной стороны - это, пусть и интересная, но частная проблема образования расслоенных интрузивов - далеко не самых распространенных объектов в земной коре. С другой стороны, к ним следует относиться как к самым глубоким магматическим образованиям, в которых можно непосредственно наблюдать результаты магматической эволюции in situ. Выводы о механизмах формирования расслоенных интрузивов можно распространить на процессы в ненаблюдаемых камерах под вулканами. Одновременно механизм формирования ритмической расслоенности является важной прикладной проблемой, поскольку в расслоенных интрузивах рудные горизонты, обогащенные хромитом, или титаномагнетитом, или благородными металлами, как правило, являются членами ритмически расслоенных пачек пород.

Главной особенностью методологии коллектива, в котором работает автор, является убежденность в том, что решение петролого-геохимических проблем магматической эволюции следует искать на путях построения математических моделей рассматриваемых генетических гипотез. Используемый для моделирования программный комплекс КОМАГМАТ (Френкель, 1988, Френкель, 1995, Арискин, Бармина, 2000) количественно воспроизводит общие закономерности распределения минералов и рассеянных элементов в вертикальных разрезах расслоенных интрузивов, однако его динамическая часть не предназначена для симуляции сложной динамики образования ритмического переслаивания. Сегодня остро встал вопрос о создании новой математической модели, которая была бы способна воспроизвести ритмичность. Для того, чтобы среди большого количества гипотез выбрать наиболее правдоподобную и пригодную для формализации, необходимо было провести всестороннее детальное исследование феномена ритмического переслаивания на конкретном объекте.

Цель и задачи.

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ |

библиотека 1 с.Петер«УРГ

1 i ОЭ *»3'

переслаивания. Полученный эмпирический материал станет в будущем основой верификации численной модели формирования ритмической расслоенности.

В связи с этим были поставлены следующие задачи

1. Исследовать пространственные закономерности строения ритмической пачки Киваккского интрузива.

2. Получить петрографические и геохимические характеристики пород, слагающих ритмически расслоенную толщу.

3. Выявить особенности изменения составов породообразующих минералов, слагающих породы ритмически расслоенной толщи.

Фактический материал.

Работа выполнена на основе наблюдений и материала, собранного автором в процессе работы на интрузиве Кивакка в течение 5 полевых сезонов по проектам РФФИ №99-0564118 и №02-05-65168. Работы велись в подзоне Переслаивания бронзититов и норитов (далее - ПзПБН) по профилям ЮКЭ ПГО"Севзапгеология". Также использовались материалы и аналитические данные по полному разрезу интрузива, любезно предоставленные сотрудниками кафедры геохимии МГУ и ИГ КарНЦ РАН.

Общий объем использованного фактического материала составляет: 85 проб, отобранных для определения химического состава и проанализированных в химической лаборатории ИГ КарНЦ РАН; 155 образцов, в которых был измерен удельный вес для определения количественно-минерального состава пород; 400 петрографических шлифов. Все использованные пробы и образцы имеют строгую привязку к вертикальному разрезу интрузива.

Проведено 2250 микрозондовых определений в 950 зернах и 6 полированных шлифах. Проведена серия численных экспериментов для проверки гипотезы парагенности сопряженных слоев.

Новизна.

Научная новизна представленной работы заключается прежде всего, в комплексном системном подходе к изучению объекта.

изменения состава минералов. Методом геохимической термометрии опровергнута гипотеза о парагенности сопряженных слоев. Предложена многослойно-суспензионная гипотеза формирования ритмической расслоенности.

Практическое значение.

Полученные результаты важны для развития представлений о формировании ритмически расслоенных пород и связанной с ними малосульфидной плашновой минерализации. Установленные особенности строения, минеральною и химического состава ритмически расслоенной зоны послужат верификационным материалом для создаваемой численной модели ритмического переслаивания. Предложены и обоснованы метод определения цветного числа биминеральных пород путем измерения их плотности, методика микрозондовых определений состава пироксенов (со структурами распада твердых растворов) с заданной точностью.

Защищаемые положения.

1. Ритмическое переслаивание пород в Киваккскоч интрузиве сопровождает появление каждого нового кумулятивного минерала в вертикальном разрезе.

2. Ритмические единицы, выделенные на участке перехода от бронзшового к бронзит-плагиоклазовому парагенезису, имеют следующие пространственные характеристики: метровый масштаб мощности; ла1еральная протяженность по вссм\ интрузиву; всегда двучленное строение, в том числе и тогда, когда верхний слой представлен бронзш-плагиоклаз-авгитовым парагенезисом (без промежуточного двуминерального); резкий характер границ как между ритмами, так и между слоями внутри одного рит ма.

3. Состав породообразующих минералов в ритмически расслоенной пачке 0стае1ся практически постоянным, что отражает специфик) кристаллизации исходной машы Киваккского интрузива, а именно, узкий диапазон изменения состава минералов на этапе кристаллизации бронзит-плагиоклазовой кохектики. Установлено, что в кумулятивных авгитах из габбро-норитовых слоев содержание Сг ниже, чем в интеркумулятивных из сопряженных бронзитовых кумулатов. Это, в свою очередь, доказывает, что, по крайней мере, для этих пар имеет место контраст в степени фракционирования.

по степени фракционирования исходной магмы, об этом же свидетельствует соотношение концентраций хрома в интеркумулятивных и кумулятивных авгитах.

Апробация работы

Основные результаты исследований работы по теме диссертации докладывались на Международной конференции "Рифтогенез, магматизм, металлогения Карелии. Корреляция геологических комплексов", Втором Всероссийском петрографическом совещании, Всероссийской научной конференции "Геология, геохимия, геофизика на рубеже XX и XXI веков, Всероссийском семинаре ''Геохимия магматических пород", Всероссийском совещании молодых ученых памяти К.О.Кратца, X и XIII чтениях памяти И.Ф.Трусовой "Проблемы магматической и метаморфической нефологии", заседании петрографической секции МОИП.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, 7-ми глав и заключения. Объем работы составляет 156 страниц машинописного текста, 43 рисунка, 3 таблицы, 6 приложений. Список использованной литературы включает 101 название.

Благодарности.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю Е.В.Коптеву-Дворникову. Искреннюю благодарность хотелось бы выразигь согрудникам кафедры геохимии МГУ [Б.С.Кирееву], Н.Ф.Пчелинцевой, А.А.Ярошевскому, Л.Ю.Бычкову, С.В.Болиховской, Д.М.Хворову, сотруднику ГЕОХИ РАН Г.С.Николаеву за рекомендации по обработке материала и всестороннее обсуждение полученных результатов. За предоставленные материалы и возможность проведения аналитических исследований - согрудникам ИГ КарНЦ РАН М.М.Лаврову и В.В.Куликовой, сотрудникам каф. геохимии МГУ Е.Е.Каменевой, С.А.Лапицкому, Р.А.Митояну. Особую признательность автор выражает сотруднику ГЕОХИ РАН Н.Н.Кононковой за плодотворное сотрудничество в исследовании минералогии и консультации по вопросам корректного использования результатов микрозондового анализа. Неоценимую помощь оказали сотрудники и студенты МГУ, принимавшие участие в полевых работах на объекте Ю.В.Алехин, М.В.Борисов, В.С.Рябинкин, Н.Е.Береснева, Г.В.Голикова, Д.И.Резник. Отдельно хочется поблагодарить руководство и со (рудников Национального Парка "Паанаярви" за возможность работать на особо охраняемой территории, в особенности, директора НП А.В.Бижона и егерей кордона "Нурис".

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ РИТМИЧЕСКОЙ РАССЛОЕННОСТИ.

В главе рассмотрено состояние проблемы внутрикамерной дифференциации и степень изученности явления ритмической расслоенности на современном этапе. Приведен обзор гипотез формирования ритмичности. Литературные данные свидетельствуют о том, что универсальных для всех массивов закономерностей строения ритмически расслоенных пачек нет. По-видимому, этим обусловлено то, что число конкурирующих физико-химически непротиворечивых гипотез приближается к 20. Отсюда следуют два вывода: 1. искать решение проблемы следует на путях построения численной проверяемой модели процесса; 2. непродуктивно сразу искать общее решение, вначале нужно провести детальное петролого-геохимическое исследование на конкретном массиве, выбрать наиболее правдоподобную генетическую гипо1езу и на се основе построить количественную модель для данного конкретного случая. В качестве объекта исследования мы выбрали Киваккский оливинит-норш-габбро-норитовый расслоенный интрузив.

Глава 2. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ КИВАККСКОГО ПЛУТОНА, ЕГО ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ И ФОРМА. ПОЛОЖЕНИЕ В НЕМ РИТМИЧЕСКОЙ РАССЛОЕННОСТИ.

Интрузив Кивакка расположен в Северной Карелии и входит в Олангскую группу расслоенных перидотит-габбро-норитовых ингрузивов. Вмещающими породами являются мигматизированные биотитовые и амфиболовые гнейсы, гранито-гнейсы и гранодиоритогнейсы верхнего архея (Лавров, 1979, Коптев-Дворников и др., 2001). Интрузив Кивакка представляет первоначально вертикальный опрокинутый конус с рассчитанной высотой оси около 3900 м и углом при вершине 80°. В современном положении интрузива ось имеет наклон около 40° на северо-запад таким образом, что верхняя часть конуса, представленная расслоенной серией от боковой (а по сути нижней) закалочной зоны до кровли, находится на поверхности.

Строение Киваккского интрузива характеризуется анизотропностью и расслоенностью. Видимая мощность массива в центральной части достигает -2000 м. Возраст массива по изотопным определениям составляет 2420±23 млн.лет (8т-Ш метод) и 2444+1 млн.лет(и-РЬ метод) (Амелин, 1990; Барков, 1991; АтеНп, 1996).

В основу крупномасштабной стратиграфии Расслоенной Серии положен принцип кумулятивных парагенезисов. Снизу вверх в Расслоенной Серии по набору

870м_

JJ[ № ртма

Pit 1. Вертикальный разрез толщи контрастного переслаивания и содержание гсвгиоклаза.в породах, рассчитанное по шютшст

Условные обозначения- 1. Бронмговый кумулаг: 2. Бронзш-нлагиоклазовый кучулаг.З. Бронзт-аицюют>авгшш!ш «учулаг. НПЗ - Нижняя приютжювая зонш 03 - Олившмговая зона; ГЬПБН - подзона перестаивания бронзигитов и норитов; НЗ -Норитовая ¡она; ГШ- Габбро-но-риговая зона, 31 Нп - Зона Габбро-норигов с пижшгом; ВПЗ - Верхняя приюнтакговая зона, кумулятивных фаз выделяются Зоны Оливинитов, Норитов, Габбро-норитов и Габбро-

норитов с пижонитом (рис. 1).

Нижняя приконтактовая Зона сложена главным образом габбро-норитами..

Мощность этой зоны составляет не более 100 м. Снизу вверх по разрезу наблюдается

переход к Расслоенной Серии через переслаивание с обратным порядком смены кумулятивных парагенезисов (от габбро-норитов к оливинигам). Видимая мощность участка переслаивания составляет 15 м.

Мощность Расслоенной Серии составляет около 1700м.

Оливинитовая Зона залегает в основании Расслоенной серии. Преобладающими кумулятивным минералом в зоне является оливин. Мощность 03 составляет 400 м. В верхних 50 м заметную роль играет кумулятивный бронзит, осуществляющий переход к Норитовой зоне через переслаивание гарцбургитов и бронзититов (мощность переслаивания 20-30 м). Мы предполагаем, что невскрытая нижняя часть конуса представлена оливинитами.

Норитовая Зона достигает мощности 700 м. Кумулятивными минералами в зоне являются бронзиг и плагиоклаз, вариациями соотношений и размеров которых и определяется главным образом разнообразие пород. Преобладающими породами являются нориты, различающиеся по количественно-минеральному составу. Нижние 400 м Норитовой Зоны представлены среднемасштабным ритмическим переслаиванием меланокраювых и мезо- лейкократовых норитов и выделены в ПзПБН. Выше залегает мощная толща относительно однородных мезо- лейкократовых норитов. К Норитовой зоне приурочены наиболее обогащенные юризонгы малосульфидной платинометальной минерализации. Переход от Норитовой к Габбро-норитовой зоне происходит через крупномасштабное переслаивание норитов и габбро-норитов.

Габбро-норитовая Зона сложена в основном габбро-норитами, породами с трехминеральным бронзит-плагиоклаз-авгитовым кумулятивным парагенезисом. Она характеризуется относительной однородностью пород как по количественно-минеральному составу, так и по текстурно-структурным характеристикам. Мощность зоны около 420 м.

Самым верхним подразделением Расслоенной серии является Зона Габбро-норитов с пижонитом в качестве пизкокальциевого пироксена. Ее мощность составляет 320 м. Слагающие ее породы мало отличаются по составу от нижележащих габбро-норитов, однако кумулятивный ортопироксен сменяется претерпевшим инверсию пижонигом. Верхние 50 м зоны сложены породами с повышенным содержанием титаномагнетита, биотита, калиевого полевого шпата, апатита.

Выше этого горизонта залегают сильно эпидотизированные породы Верхней Приконтактовой Зоны мощностью порядка 50 м.

Судя по последовательности зон в Расслоенной серии, отражающей порядок смены кумулятивных парагенезисов в вертикальном разрезе интрузива заполнение камеры твердой фазой происходило снизу вверх со следующим порядком кристаллизации: оливин -> (- оливин) + ортопироксен —> ортопироксен + плагиоклаз —> ортоиироксен + плагиоклаз + клинопироксен -» (- ортопироксен) + клинопироксен + плагиоклаз + пижонит (знак "минус" обозначает инконгруэнтное растворение фазы).

Переход от одной зоны к другой осуществляется через переслаивание пород, сложенных различными кумулятивными парагенезисами - теми, что слагают нижележащую зону и теми, что вступают в процесс кристаллизации согласно установленному выше порядку. Наибольший контраст переслаивания наблюдайся в области перехода оливинитовой зоны в норитовую, а именно, участок переслаивания меланократовых норитов (бронзитовый кумулат) и мезо- лейкократовых норитов (бронзит-плагиоклазовый кумулат). Границы легко фиксируются, а индивидуальный геоморфологический рисунок позволяет прослеживать прослои по всей протяженности интрузива. Именно поэтому контрастно расслоенная часть Норитовой зоны показалась нам наиболее привлекательной для детальных исследований. Исследования пород ПзПБН проводилось по профилю 101 (сеть топографических профилей ЮКЭ Г1ГО "Севзапгеодогия), а также по трем параллельным профилям, расположенным на расстоянии 100м к западу (пр 100), 300м (пр 104) и 700м к востоку (пр 108) от нею.

Выводы.

1. Ритмически расслоенные пачки пород приурочены к участкам смены кумулятивных парагенезисов в вертикальном разрезе интрузива.

2. Для детального исследования феномена ритмической расслоенности целесообразно выбрать подзону Переслаивания бронзититов и норитов.

Глава 3. ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОРОД КИВАККСКОГО ИНТРУЗИВА

При изучении пород Киваккского интрузива нами используется кумулятивная номенклатура, достоинства которой для горных пород расслоенных интрузивов очевидны. Выделение в породах кумулятивного и интеркумулятивного парагенезисов

позволяет однозначно определять последовательность ликвидусных ассоциаций в вертикальных разрезах интрузивов.

Для Киваккского интрузива характерно присутствие следующих кумулятивных парагенезисов (в порядке их появления в разрезе): оливиновый (с плагиоклазом, орто- и клинопироксеном в интреркумулусе), представленный крупно- и среднезернистыми оливинитами: оливин-бронзитовый (с плагиокдаз-клинсшироксеновым интеркумулусом), представленный гарцбургитами; бронзитовый (с плагиоклаз-клинопироксеновым интеркумулусом), представленный крупно-, средне- и мелкозернистыми бронзититами и меланократовыми норитами, иногда оливинсо держащими; бронзит-плагиоклазовый (с клинопироксеновым-

интеркумулусом), представленный мелко- и среднезернистыми меланократовыми, мезократовыми и лейкократовыми норитами, иногда оливинсодержащими; бронзит-плагиоклаз-авгитовый, представленный мелко- и среднезернистыми мезократовыми габбро-норитами со слабоварьирующими содержаниями породообразующих минералов; плагиоклаз-авгит-пижонитовый, представленный крупно- и среднезернистыми мезократовыми габбро-норитами, ортопироксен которых представлен инвертированным пижонитом.

Петрографическое исследование пород, слагающих выбранный для детального изучения участок ритмического переслаивания, показало, что он сложен породами трех кумулятивных парагенезисов - бронзитового, бронзит-пла1 иоклазового и бронзит-плагиоклаз-авгитового.

Глава 4. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РИТМИЧЕСКОЙ ГАССЛОЕННОСТИ В ПОДЗОНЕ ПЕРЕСЛАИВАНИЯ БРОНЗИТИТОВ И НОРИ'1 ОВ.

• Подзона Переслаивания бронзититов и норитов мощностью около 400 м

пространственно расположена в нижней части Норитовой Зоны. В ее основании

> находятся пироксениты и меланократовые нориты, венчающие область перехода от

Оливинитовой Зоны к Норитовой через переслаивание гарцбургитов и бронзититов. ПзПБН сложена главным образом меланократовыми и мезо- лейкократовыми норитами; а также габбро-норитами. Эффект контрастности обусловлен сменой меланократовых пород, содержащих 10-15% плагиоклаза, мезо- и лейкокраювыми норитами или габбро-норитами, содержание плагиоклаза в которых составляет" в среднем от 40% до 70%. Перекрывает ритмически расслоенную пачку толща относительно однородных норигов.

Детальное геологическое описание выявило существенное различие в масштабе переслаивания - от первых сантиметров (сантиметровая расслоенность) до первых метров (метровая расслоенность). Прослои сантиметровой расслоенное™ (от 1 до 15 см) характеризуются невыдержанной мощностью, выклиниваются по простиранию, иногда имеют нечетки границы, в результате чего им определена роль явлений второго порядка, осложняющих основную ритмичность. Слои метровой расслоенности (от 1 до 8-10 м) с четкими, резкими, но не секущими границами прослежены по простиранию как минимум на 800 м. Метровая расслоенность хорошо выражена в псевдоквестовом рельефе, где бронирующей частью являются прослои мезо- и лейкократовых норитов, а меланократовые нориты вследствие подверженности морозному выветриванию образуют карнизы. Выделение ритмических единиц проводилось в масштабе метровой расслоенное™. Верхняя и нижняя части ритмической единицы определялись традиционно - в основании находятся породы, сложенные кумулятивным парагенезисом, образовавшимся из менее фракционированного расплава.

В основании каждой ритмической единицы лежит слой относительно однородных среднезернистых меланократовых норитов (бронзитовый кумулат) мощностью первые метры. Они сложены идиоморфными и субидиоморфными кристаллами ортопироксена (от 65% до 85% породы, в среднем 80%), и ксеноморфными зернами плагиоклаза (515%) и ойкокристаллами авгита (менее 5%). Отличительной особенностью и диагностическим признаком этих пород является бугристая поверхность выветривания. Меланократовые норигы хорошо диагностируются на местности, регулярно появляются в разрезе и имеют четкие границы с выше- и нижележащими норитами и габбро-норитами.

Верхняя часть ритмической единицы представлена слоями мезо- и лейкократовых норитов либо габбро-норитов (бронзит-плагиоклазовый и бронзит-плагиоклаз-авгитовый кумулаты соответственно). Их мощность варьирует от первых метров до первых десятков метров. Эти породы весьма неоднородны: для них характерна осложняющая сантиметровая расслоенность, разнообразная зернистость пород, трахитоидность и другие текстурные неоднородности.

Мезократовые и лейкократовые нориты сложены субидиоморфными кристаллами плагиоклаза (от 35 до 85%) и ортопироксена (отЗО до 60%); и ойкокристаллами клинопироксена (менее 5%).

Габбро-нориты, образующие верхние части 4-х ритмических единиц, сложены субидиоморфными 1фисталлами плагиоклаза (50-70%), орто- (10-30%) и клинопироксена (10-20%).

Всего в ПзПБН было выделено 18 ритмических единиц (рис. 1.). Венчает ПзПБН мощный слой крупнозернистых меланократовых норитов (бронзитовый кумулат). Привязка к этому прослою позволила провести корреляцию между удаленными друг от друга профилями и участками исследования интрузива и установить единообразие строения, по крайней мере верхней части, ритмически расслоенной толщи (что соответствует 15-18 ритмам на опорном профиле) для всего массива.

Неожиданным оказалось присутствие в разрезе ПзПБН габбро-норитов с кумулятивным клинопироксеном, слагающих верхнюю часть 4, 5, 6 и 8 ритмических единиц (устойчивое появление бронзит-плагиоклаз-авгитового парагенезиса фиксируется лишь в 500 м выше по разрезу в Габбро-норитовой зоне). Знаменательно, что строение ритмических единиц остается двучленным: основание сложено меланократовыми норитами (бронзитовым кумулатом) по составу и текстурным особенностям не отличающимися от меланоноритов всей ритмически расслоенной толщи, а верхняя часть - габбро-норитами (отсутствует промежуточный бронзит-плагиоклазовый парагенезис, отвечающий порядку кристаллизации расплава).

Особое внимание уделялось исследованию границ между ритмами и слоев внутри ритма. Проведенное детальное исследование цветного числа пород методом определения их плотности выявило резкое изменение количественно-минерального состава на границах слоев (рис.1), а микроскопические исследования в шлифах установили резкое изменение структурного рисунка пород. Особый интерес представляет граница между меланоноритами и перекрывающими их габбро-норитами, которая характеризуется появлением непосредственно под границей (в 0.5 м) в меланократовом слое вебстеритового парагенезиса: кумулятивными минералами являются ортопироксен и клинопироксен.

Выводы.

1. Ритмическая расслоенность в подзоне Переслаивания бронзититов и норитов представлена чередованием меланократовых и мезо- лейкократовых слоев мощностью порядка первых метров (метровая расслоенность). Метровая расслоенность выдержана по простиранию на расстояния, соизмеримые с размерами интрузива. Иногда она

осложнена тонкой невыдержанной расслоенностью, мощность которой порядка первых сантиметров (сантиметровая расслоенность).

2. Меланократовые и мезократовые слои имеют разный набор кумулятивных фаз. Первые являются бронзитовыми кумулатами, вторые - бронзит-плагиоклазовыми, реже бронзит-плагиоклаз-авгитовыми кумулатами.

3. "Ритмические единицы" имеют двучленное строение, в т.ч. и тогда, когда мезократовый слой представлен трехминеральным кумулятивным парагенезисом (без промежуточного двуминерального кумулата).

4. Границы между слоями резкие, но фациальные.

5. Более фракционированные мезократовые кумулаты могут быть расположены ниже в разрезе, чем менее фракционированные (например, трехминеральные кумулаты занимают в расслоенной толще среднее положение).

Глава 5. СОСТАВ ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛОВ РИТМИЧЕСКИ РАССЛОЕННОЙ ТОЛЩИ.

Состав породообразующих минералов был изучен микрозондовым методом в 950 зернах, отобранных из основания, средней и верхней части меланократового и мезократового прослоев каждой ришической единицы. Два ритма были опробованы детально с шагом 0.5 м в мезократовом прослое и 0.2 м в меланократовом для получения более детальной характеристики состава минералов внутри ритма. В качестве дополнительной информации использовались результаты микрозондового анализа минералов в полированных шлифах и шайбах, полученные ранее Е.Е.Каменевой.

Ортопироксен.

Ортопирокссн (бронзнт) является единственным минералом, который присутствует во всех кумулятивных парагенезисах исследуемой части разреза. Из каждой пробы было выбрано 5 наиболее правильных по форме зерен. Методические исследования показали, что для определения #Mg с величиной доверительного интервала ±0.005 необходимо выполнить по 3 измерения содержания окислов в каждом зерне, а для определения содержания Сг с величиной доверительного интервала ±0.04 мас.% - по 8 измерений содержания Сг в специальном режиме для элементов-примесей.

Изучение состава зерен показало отсутствие зональности кристаллов.

Состав минерала практически не меняется во всей исследованной толще. Он соответствует в среднем £1177.79. Диапазон вариаций магнезиальности бронзита по

вертикальному разрезу составляет 0.03-0.04 и не превышает дисперсию магнезиальности внутри одной пробы. Несущественно изменяется значение и внутри отдельно взятой ритмической единицы несмотря на различие состава кумулятивных парагенезисов сопряженных слоев.

Особое внимание было уделено исследованию содержания хрома в бронзите. Это обусловлено тем, что коэффициент распределения Сг для ортопироксена (судя по экспериментальным данным) близок к 5, поэтому относительное содержание хрома в этом минерале может служит количественным критерием степени фракционирования порций магм, из которых образовались исследуемые слои. Анализ распределения хрома обнаруживает не выходящие за пределы доверительных интервалов колебания его содержания в составе ортопироксенов бронзитового, бронзит-плагиоклазового и бронзит-плагиоклаз-авгитового кумулатов. Тем не менее, содержания Сг в бронзитах из мезократовых норитов и габбро-норитов систематически ниже, чем в бронзитах из меланоноритов.

ортолироксен

плагиоклаз

кгшнопироксен

Н. М Сг, масс.% МВ»

640 "

Н,м

00 02 04 06 08 1 0

Л_

Ал, мол. доля

■ 1

■1 1

—

• г г г г. —1

ее 41 с< г! л 1«

Н, М Сг, масс.% Щ»

640

690

ГГ'ГГ'

640 1 •

~Г

00 02 04 06 08 1С

Рис. 2. Изменения в составах минералов в ритмически расслоенной пачке Киваккского интрузива. Сплошной линией показаны кучулягивные минералы, штриховой - интеркумулягивные Плагиоклаз.

Плагиоклаз является кумулятивным минералом в верхней части всех выделенных ритмических единиц (т.е. в мезо- и лейкократовых норитах и габбро-норитах).

Исследование кристаллов по профилям показало наличие зональности. Ядро имеет состав на 7-10 номеров более основной, чем краевые части. Были проанализированы составы центральных частей в 3 зернах плагиоклаза из каждой пробы бронзит-плагиоклазовых и бронзит-плагиоклаз-авгитовых кумулатов.

Установлено, что средний состав центральных частей кумулятивных плагиоклазов из бронзит-плагиоклазовых кумулатов отвечает А1175.77 и практически не меняется по разрезу ПзИБН. Составы центральных частей зерен в бронзит-плагиоклаз-авгитовых кумулатах имеют систематически меньшую основность - Ап72.75- Такой состав плагиоклаза, по данным Е.Е.Каменевой, характерен для нижней части Габбро-норитовой зоны.

Клинопирокеен.

Клинопироксен в породах ритмически расслоенной пачки представлен авгитом. Анализировались кумулятивные авгиты из габбро-норитов верхних частей 4-6 и 8 ритмов и интеркумулятивные из нижних частей этих же ритмов (рис. 1). В авгитах наблюдается широкое развитие структур распада твердого pací вора, более грубых, чем в бронзитах. Для определения дораспадного состава таких зерен была разработана специальная методика, включающая раздельное измерение составов авг итовой матрицы и ортопироксеновых ламелей и оценку весовых пропорций этих фаз. В каждой пробе анализировались 3 зерна. Величина доверительного интервала определений #Mg составляет ±0.01, а определений содержания Сг - ±0.06 мас.%.

Магнезиальность авгита, как и ортопирокссна, практически не меняется по разрезу. Зональность в зернах клинопироксена не обнаружена.

Содержание хрома в кумулятивном авгите колеблется 01 0.38 до 0.58%. причем в детально изученных слоях наблюдается пониженное содержание Сг в центральной части слоя и повышение по направлению к его границам (рис. 2). Если сопоставлять с известными в разрезе содержаниями, подобные значения обнаруживаются в основании Габбро-норитовой зоны разреза интрузива (500 м выше по разрезу).

Содержание хрома в интеркумулятивных клинопироксенах, из бронзиговых кумулатов. сопряженных с габбро-норитовыми слоями, не только не ниже, но даже выше, чем в кумулятивных (0.60-0.70%) (рис. 2).

Выводы.

1. Состав породообразующих минералов по основным элементам в разрезе на протяжении как минимум 250 м остается неизменным.

2. Наиболее контрастные изменения содержаний элементов-примесей происходят в клинопироксене. Содержание Сг в кумулятивных клинопироксенах из центральных частей габбро-норитовых слоев значимо ниже, чем в интеркумулятивных, и соответствует его содержаниям в авгите из основания Габбро-норитовой Зоны (в 500 м выше по разрезу).

Глава 6. ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОМЕТРИЯ УЧАСТКА РАЗРЕЗА С РИТМИЧЕСКИМ ПЕРЕСЛАИВАНИЕМ.

Метод геохимической термометрии магматических пород был предложен для оценки параметров исходного состояния магматических расплавов, информация о которых записана в валовых составах интрузивных и эффузивных пород (Френкель и др., 1987). Он основан на предположении, что если различные по составу кумулусы когда-либо находились в термодинамическом равновесии с одним и тем же интеркумулятивным расплавом, то при моделировании их равновесной кристаллизации обязательно выявится значение температуры, при которой составы остаточных расплавов этих пород будут идентичны. В противном случае можно говорить о том, что выбранные составы не связаны законами термодинамического равновесия. Для проведения численного эксперимента нами использовался программный комплекс КОМАГМАТ, позволяющий моделировать равновесную кристаллизацию габброидов.

Численное моделирование равновесной и фракционной кристаллизации родительской магмы Киваккского интрузива показывает, что относительные пропорции бронзитового, бронзит-плагиоклазового и бронзит-плагиоклаз-авгтового парагенезисов, близкие к природным, соответств>ют диапазону давлений 3-6 кбар. Режим летучести кислорода рассчитывался по схеме закрытой системы с начальным соотношением Рс27хРеО равным 0.99 (уже при соотношении равном 0.98 в кристаллизационной последовательности появляется магнетит, в то время как кумулятивный магнетит в расслоенной серии Киваккского интрузива отсутствует). При этом оказалось, что на этапе кристаллизации бронзитового парагенезиса ^(и—П, а на этапе кристаллизации бронзит-плагиоклазовой и бронзит-пагиоклаз-авгитовой котекгик ^1ш=-12.

Анализ эволюции составов минералов при кристаллизации родительской маьмы Киваккского интрузива показал, что на этапе кристаллизации бронзит-плагиоклазовой котектики бронзита и Ап плагиоклаза меняется на 5 номеров.

Термометрические расчеты выполнялись в диапазоне давлений 3-6 кбар и -11

- -12. Установлено, что вариации давления и летучести кислорода существенно не влияют на соотношение траекторий изменения состава остаточных расплавов. Поскольку мы имеем дело с траекторией изменения состава расплава в гиперпространстве п+1 (п окислов + Т°С), а приведенные графики - лишь проекции на плоскость компонент-температура, то непересечение хотя бы на одной из проекций говорит о том, что пересечения двух кривых нет. Всего было рассмотрено 16 пар составов соприкасающихся в разрезе пород. Ни по одной паре не получено пересечения линий изменения состава остаточных расплавов.

Выводы.

1. Рассчитанные траектории равновесной кристаллизации пород из слагающих ритмическую единицу слоев не обнаруживают общих точек, что доказывает формирование соприкасающихся кумулатов из порций магм, дискретно различающихся по степени фракционирования исходной магмы. Об этом же свидетельствует более низкое содержание хрома в кумулятивных авгитах из габбро-норитовых слоев, чем в интеркумулятивных из сопряженных бронзитовых кумулатов (см. гл. 5).

2. Узкий диапазон колебаний состава породообразующих минералов подзоны Переслаивания бронзититов и норитов (см. гл. 5) отвечает диапазону эволюции составов этих минералов на этапе кристаллизации бронзит-плагиоклазовой котектики исходной магмы.

Глава 7. МНОГОСЛОЙНО-СУСПЕНЗИОННАЯ ПОНЯТИЙНАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ РИТМИЧЕСКОЙ РАССЛОЕННОСТИ.

Полученные в результате проведенных исследований данные привели к следующим выводам относительно характеристик ритмической расслоенности Киваккского интрузива.

1. Феномен ритмической расслоенности регулярно воспроизводится в зонах смены кумулятивных парагенезисов.

В подзоне Переслаивания бронзититов и норитов:

2. Мощность слоев, выдержанных по простиранию, составляет первые метры.

3. Строение ритмов двучленное, в том числе и тогда, когда верхний слой представлен бронзит-плагиоклаз-авгитовым парагенезисом (без промежуточного двуминерального.

4. Последовательность смены слоев при переслаивании не всегда соответствует порядку кристаллизации, парагенезисы, образовавшиеся из более фракционированного расплава иногда залегают в разрезе ниже менее фракционированных.

5. Границы между слоями резкие, но фациальиые.

6. Отсутствует сортировка минералов внутри членов ритмических единиц.

7. Отсутствует тренд изменения состава минералов. Составы колеблются в

пределах, отвечающих этапу кристаллизации от последних бронзитов до первых авгитов, т.е. бронзит-плагиоклазовой котектике.

8. Содержание хрома в кумулятивных клинопироксенах из габбро-норитов ниже, чем в интеркумулятивных авгитах из сопряженных бронзитовых кумулатов.

9. На границе бронзитового и перекрывающего бронзит-плагиоклаз-авгитового кумулатов появляется нетипичный для кристаллизации исходного расплава бронзит-авгитовый парагенезис.

10. Кумулусы сопряженных слоев в ритмах не были в термодинамическом равновесии (по данным термометрии).

Предыдущими численными экспериментами (с непоследовательным моделированием конвекции как полного ободнороднивания магмы в каждый момент времени), выполнявшимися в коллективе, членом которого является автор, показано, что ведущим процессом внутрикамерной дифференциации является конвекционно-кумуляционный механизм (Коптев-Дворников и др., 1979; Френкель и др., 1988; а также Френкель, 1995). Этот механизм имеет следующие главные черты. 1. Основной фазовой реакцией, обеспечивающей наблюдаемое разнообразие горных пород, является кристаллизация. 2. Ведущим механизмом тепломассопереноса является оседание кристаллов на фоне конвективного перемешивания эволюционирующей магмы. Численная реализация этого механизма (программа КОМАГМАТ) успешно воспроизводит генерализованное строение вертикальных разрезов Киваккского, Ципрингского, Бураковского, Йоко-Довыренского и др. массивов. Это дает нам основание утверждать, что предложенная модель обладает высокой степенью

реалистичности. Однако эта модель не в состоянии воспроизвести ритмическую расслоенностъ, и мы считаем, что для ее дальнейшего развития необходим последовательный анализ конвективных движений в интрузивной камере.

Уэйджер (Wager, Deer, 1939) одним из первых предположил, что приводящая к образованию ритмической расслоенности конвекция может возникать в результате образования в 1радиентной зоне кристаллизации у кровли суспензии более плотной, чем нижележащая, и струйного погружения на дно этой смеси кристаллов и расплава как целого. М.Я.Френкель (Френкель, 1988) рассмотрел аналитическое решение упрощенного случая такой конвекции и показал, что на фоне монотонной кристаллизации и оседания кристаллов появляется периодическая составляющая. Важным концептуальным результатом М.Я.Френкеля стало понимание того, что струи погружающейся суспензии не обязательно достигают поверхности кумулуса. Если в толще магмы существует вертикальный градиент плотности (не обязательно линейный), то отдельные струи могут приобрести нулевую плавучесть на некотором промежуточном уровне и растечься по горизонтали в виде слоя. Относительно недавно возможность струйного погружения более плотной суспензии была показана численно (Трубицын, Харыбин, 1997).

В развитие этой концепции мы обратили внимание на то, что кристаллизация многокомпонентных систем при переходе на очередную котекгику сопровождается скачкообразным увеличением "производства" твердой фазы на единицу теряемого тепла. Таким образом, с момента начала кристаллизации вблизи кровли очередной котектики весьма вероятно появление здесь слоя суспензии более плотной, чем нижележащая магма. Время от времени эта суспензия в виде струй может 1Ю1ружа1ься, растекаясь в слои в толще менее фракционированной (и с меньшим числом взвешенных фаз) магмы там, где будет достигнута нулевая плавучесть. Гидродинамическая составляющая нашей гипотезы сегодня не вполне ясна. Так или иначе, на этапах изменения фазового состава остаточной магмы в камере возможно возникновение многослойной системы, когда в матрице одноминеральной суспензии (расплав + 1 тв. фаза) на разных уровнях в порядке уменьшения плотности снизу вверх располагаются слои более фракционированных двух- и даже трехминеральных суспензий. При этом более поздние по времени формирования трехминеральные суспензии могут оказаться более плотными и "поднырнуть" под слои более ранних и менее плотных двуминеральных суспензий. В

результате слои трехминеральных кумулатов могут оказаться в разрезе интрузива ниже двуминеральных.

время^.

А Б В Г Д

шт

Рис. 3. Пространственно-временная схема развития конвективных течений (фрагмент вертикального сечения Киваккского интрузива). А. Начало

кристаллизации ортопироксен - плагиоклазовой котектики у кроати интрузива и формирование двуминерального слоя суспензии (расплав + плагиоклаз + ортопироксен), более плотной, чем нижележащая одноминеральная суспензия (расплав + ортопироксен). Б. Погружение струи двуминерапьной суспензии до уровня нулевой плавучести. В. Формирование серии слоев двуминерапьной суспензии в матрице одноминеральной суспензии. Г. Начало кристаллизации ортопироксен-плагиоклаз-авгитовой котектики у кровли интрузива и формирование трехминеральнош слоя суспензии (расплав + плагиоклаз + ортопироксен + клинопироксен), более плотной, чем нижележащие. Д. Погружение струи трехминеральной суспензии до уровня нулевой плавучести. Условные обозначения: 1. Кумулус; 2. Одноминеральная суспензия (расплав+бронзит); 3. Двуминеральная суспензия (расплав+бронзит+плагиоклаз); 4. Трехминеральная суспензия (расплав+ плагиоклаз+ортопироксен+клинопироксен).

и, следовательно, соприкасающиеся слои неравновесны. Опираясь на опыт численного моделирования дифференциации интрузивов путем оседания кристаллов в застойной магме (Коптев-Дворников, 1979; Френкель, 1988), можно " утверждать, что у "мезократовых" суспензий на нижних границах должен плавится оседающий плагиоклаз (и, в случае присутствия, авгит и растворяться сульфидные капли). В конечном итоге при образовании кумулуса это должно привести к образованию резких границ.

Разумеется, предложенный многослойно-суспензионный механизм формирования ритмической расслоенности пригоден для объяснения генезиса не всех типов ритмичности, а только для описанной в Киваккском интрузиве (можно ее предварительно назвать ритмичностью киваккского тапа) и ей подобных.

Список опубликованных работ по теме диссертации.

1. Бычкова Я.В., Коптев-Дворников Е.В Типы родоначальных магм базит-гипербазитовых расслоенных интрузивов Фенноскандии как классификационный признак. // Тез. докл. Международной конференции "Рифтогенез, магматизм, металлогения докембрия. Корреляция геологических комплексов Фенноскандии". Петрозаводск, 1999 г., с. 20-21..

2. Бычкова Я.В, Коптев-Дворников Е.В. Ритмическая расслоенность в Киваккском интрузиве. // Тез.докл. на X научн.чтениях памяти И.Ф.Трусовой Проблемы магматической и метаморфической петрологии Москва, 2000г, с.4-5.

3. Бычкова Я.В.. Коптев-Дворников E.B. Новые данные о соаавах пироксенов ритмически расслоенной пачки Киваккского шьрушва (Сев. Карелия) и связанные с ними физико-химические ограничения, накладываемые на модели формирования ритмической расслоенное™ // Тез. докл. на Всероссийской молодежной конференции памяти К.О.Кратца. С.-Петербург, 2001 г., с......

4. Хворов Д.М., Коптев-Дворников Е.В.. Бычкова Я.В. Реконструкция «Ьормы Киваккского расслоенного интрузива. // Материалы Второго всероссийского петрографического Совещания "Петрография на рубеже XXI в.", т.1. 2001, стр. 224-227.

5. Бычкова Я.В. ATM - индикатор состава родоначальных магм и эволюции исходного состава некоторых расслоенных интрузивов / В сб. "Петрохимические серии магматических пород". Петрозаводск, 2001, с. 39-42

6. Бычкова Я.В.. Коптев-Дворников Е.В. Многослойно-гетерофазовая гипотеза формирования ритмической расслоенности <7 Тез. докл. Всерос. семинара "Геохимия магматических пород'' школа "Щелочной магматизм Земли".Москва 2002 г.. с.26.

7. Коптев-Дворников Е.В., Бычкова Я.В. Математическое моделирование температурного режима формирования ритмически расслоенной пачки Киваккского \;афит-\.чырамафитового интрузива // Материалы Всеросс.Научн.конф.'Теоло: ия. геохимия, геофизика на рубеже XX и XI веков" к 10-летию РФФИ Т.2 "Петрол., геохим.. минера-к. 1еолог. месторождений п.и., геоэкология". М. 2002. с.

8. Бычкова Я.В.. Коионкова H.H.. Кошев-Дворников Е.В. Методика выявления оптимальною количества измерений для наиболее достоверного определения соаава оргопироксенов. /' Тез.докл. на ХШ на\чн.тениях памяти И.Ф.Тр\совэй "Проблемы магматической и метаморфической петрологии". Москва. 2003i. с. 2-3.

9. Бкчкоьа Я.В.. Кононкова H.H.. Коп геи-Дворников Е.В. Проблемы выявления оптимального количества измерений для наиболее достоверною определения состава клинопироксенов ■','. Тез.докл. на XIII на\чн.чтениях памяти И.Ф.Трусовой "Проблемы магматической и метаморфической петрологии". Москва. 2003г. с. 3-4.

10. Бычкова Я.В.. Кош ев-Дворников Е.В. Ритмическая расслоенность киваккско! о типа: геология, петрография, петрохимия. гипотеза формирования. Г Петрология. 2004. т. 12, Х«2, в печати.

От печатано в отделе оперативной печати Геологического ф-та МГУ Тираж I jo экз. Заказ № Jt 4

\é>üf9 »16699

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Бычкова, Яна Вячеславовна

Введение.

Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ РИТМИЧЕСКОЙ

РАССЛОЕННОСТИ

1.1. Современное состояние проблемы внутрикамерной дифференциации.

1.2. Степень изученности явления ритмической расслоенности

1.3. Связь с оруденением

1.4. Обзор гипотез формирования ритмичности

1.4.1. Термодинамический аспект расслоенности.

1.4.2. Динамический аспект расслоенности

1.4.3. Процессы на поздних стадиях

Глава 2. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ КИВАККСКОГО ПЛУТОНА, ЕГО ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ И ФОРМА. ПОЛОЖЕНИЕ В НЕМ РИТМИЧЕСКОЙ

РАССЛОЕННОСТИ.

2.1. Геологическое строение интрузива.

2.2. Распределение петрогенных компонентов по разрезу Киваккского интрузива

2.3. Распределение микроэлементов по разрезу

Киваккского интрузива

2.4. Форма интрузива и оценка исходной магмы.

Глава 3. ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОРОД КИВАККСКОГО

ИНТРУЗИВА

Глава 4. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РИТМИЧЕСКОЙ РАССЛОЕННОСТИ В ПОДЗОНЕ ПЕРЕСЛАИВАНИЯ БРОНЗИТИТОВ И

НОРИТОВ

4.1. Методы, использованные для получения пространственных характеристик ритмической расслоенности.

4.2. Геолого-петрографическая характеристика ритмической расслоенности

4.3. Геохимическая характеристика пород ритмической расслоенности

Глава 5. СОСТАВ ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛОВ РИТМИЧЕСКИ

РАССЛОЕННОЙ ТОЛЩИ.

5.1. Подготовка образцов и расчет оптимального количества замеров для определения состава минералов на микрозондовом анализаторе

5.2. Состав породообразующих минералов.

Глава 6. ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОМЕТРИЯ УЧАСТКА РАЗРЕЗА С

РИТМИЧЕСКИМ ПЕРЕСЛАИВАНИЕМ.

6.1. Тестирование геотермометров.

6.2. Условия вычислений

6.3. Результаты геохимической термометрии.

Глава 7. МНОГОСЛОЙНО-СУСПЕНЗИОННАЯ ПОНЯТИЙНАЯ МОДЕЛЬ

ФОРМИРОВАНИЯ РИТМИЧЕСКОЙ РАССЛОЕННОСТИ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Закономерности строения контрастной ритмической расслоенности в Киваккском интрузиве"

Бармина, 2000) количественно воспроизводит общие закономерности распределения минералов и рассеянных элементов в вертикальных разрезах расслоенных интрузивов, однако его динамическая часть не предназначена для симуляции сложной динамики образования ритмического переслаивания. Сегодня остро встал вопрос о создании новой математической модели, которая была бы способна воспроизвести ритмичность. Для того, чтобы среди большого количества гипотез выбрать наиболее правдоподобную и пригодную для формализации, необходимо было провести всестороннее детальное исследование феномена ритмического переслаивания на конкретном объекте.

Цель и задачи.

Целью настоящей работы было получение комплексной геолого-петрологической, геохимической и минералогической характеристики строения ритмической расслоенности в Киваккском интрузиве, с тем, чтобы в дальнейшем сформулировать непротиворечивую понятийную генетическую модель формирования зон ритмического переслаивания. Полученный эмпирический материал станет в будущем основой верификации численной модели формирования ритмической расслоенности.

В связи с этим бьми поставлены следующие задачи

1. Исследовать пространственные закономерности строения ритмической пачки Киваккского интрузива.

2. Получить петрографические и геохимические характеристики пород, слагающих ритмически расслоенную толщу.

3. Выявить особенности изменения составов породообразующих минералов, г' слагающих породы ритмически расслоенной толщи.

Фактический материал.

Работа выполнена на основе наблюдений и материала, собранного автором в процессе работы на интрузиве Кивакка в течение 5 полевых сезонов по проектам РФФИ №99-05-64118 и №02-05-65168. Работы велись в подзоне Переслаивания бронзититов и норитов (далее - ПзПБН) по профилям ЮКЭ ПГО"Севзапгеология". Также использовались материалы и аналитические данные по полному разрезу интрузива, любезно предоставленные сотрудниками кафедры геохимии МГУ и ИГ КарНЦ РАН.

Новизна.

В работе впервые детально исследован полный непрерывный разрез ритмического переслаивания. Для Киваккского интрузива выделены ритмические единицы и получены их пространственные характеристики (масштаб, двучленное строение, характер границ). Установлено, что для ритмически расслоенной части разреза характерен узкий диапазон изменения состава минералов. Методом геохимической термометрии опровергнута гипотеза о парагенности сопряженных слоев. Предложена многослойно-суспензионная гипотеза формирования ритмической расслоенности.

Практическое значение.

Полученные результаты важны для развития представлений о формировании ритмически расслоенных пород и связанной с ними малосульфидной платиновой минерализации. Установленные особенности строения, минерального и химического состава ритмически расслоенной зоны послужат верификационным материалом для создаваемой численной модели ритмического переслаивания. Предложены и обоснованы метод определения цветного числа биминеральных пород путем измерения их плотности, методика микрозондовых определений состава пироксенов (со структурами распада твердых растворов) с заданной точностью.

Защищаемые положения.

1. Ритмическое переслаивание пород в Киваккском интрузиве сопровождает появление каждого нового кумулятивного минерала в вертикальном разрезе.

2. Ритмические единицы, выделенные на участке перехода от бронзитового к бронзит-плагиоклазовому парагенезису, имеют следующие пространственные характеристики: метровый масштаб мощности; латеральная протяженность по всему интрузиву; всегда двучленное строение, в том числе и тогда, когда верхний слой представлен бронзит-плагиоклаз-авгитовым парагенезисом (без промежуточного двуминерального); резкий характер границ как между ритмами, так и между слоями внутри одного ритма.

3. Состав породообразующих минералов в ритмически расслоенной пачке остается практически постоянным, что отражает специфику кристаллизации исходной магмы Киваккского интрузива, а именно, узкий диапазон изменения состава минералов на этапе кристаллизации бронзит-плагиоклазовой котектики. Установлено, что в кумулятивных авгитах из габбро-норитовых слоев содержание Сг ниже, чем в интеркумулятивных из сопряженных бронзитовых кумулатов. Это, в свою очередь, доказывает, что, по крайней мере, для этих пар имеет место контраст в степени фракционирования.

4. Рассчитанные траектории равновесной кристаллизации пород из слагающих ритмическую единицу слоев не обнаруживают общих точек, что доказывает формирование соприкасающихя кумулатов из порций магм, дискретно различающихся по степени фракционирования исходной магмы, об этом же свидетельствует соотношение концентраций хрома в интеркумулятивных и кумулятивных авгитах.

Апробация работы

Всероссийском совещании молодых ученых памяти К.О.Кратца, X и Х1П чтениях памяти И.Ф.Трусовой "Проблемы магматической и метаморфической петрологии", заседании петрографической секции МОИП.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, 7-ми глав и заключения. Объем работы составляет 12Н страниц машинописного текста, 43 рисунка, 3 таблицы, 6 приложений. Список использованной литературы включает 100 названий.

Заключение Диссертация по теме "Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых", Бычкова, Яна Вячеславовна

Выводы.

Глава 7. МНОГОСЛОЙНО-СУСПЕНЗИОННАЯ ПОНЯТИЙНАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ РИТМИЧЕСКОЙ РАССЛОЕННОСТИ.

1. Феномен ритмической расслоенности регулярно воспроизводится в зонах смены кумулятивных парагенезисов.

В подзоне Переслаивания бронзититов и норитов:

2. Мощность слоев, выдержанных по простиранию, составляет первые метры.

5. Границы между слоями резкие, но фациальные.

6. Отсутствует сортировка минералов внутри членов ритмических единиц.

7. Отсутствует тренд изменения состава минералов. Составы колеблются в пределах, отвечающих этапу кристаллизации от последних бронзитов до первых авгитов, т.е. бронзит-плагиоклазовой котектике.

10. Кумулусы сопряженных слоев в ритмах не были в термодинамическом равновесии (по данным термометрии).

Прежде всего, необходимо еще раз подчеркнуть, что дифференциация (фракционирование) исходного расплава, определяющая строение интрузива в целом и явление ритмической расслоенности являются продуктами различных процессов. Мы полагаем, что эти процессы имеют разный порядок: дифференциация массива относится к процессу первого порядка, а ритмическое переслаивание - второго, осложняющего последовательную кристаллизацию массива, но не нарушающего ее закономерность.

Предыдущими численными экспериментами (с непоследовательным моделированием конвекции как полного ободнороднивания магмы в каждый момент времени), выполнявшимися в коллективе, членом которого является автор, показано, что ведущим процессом внутрикамерной дифференциации является конвекционно-кумуляционный механизм (Коптев-Дворников и др., 1979; Френкель и др., 1988; Френкель, 1995). Этот механизм имеет следующие главные черты. 1. Основной фазовой реакцией, обеспечивающей наблюдаемое разнообразие горных пород, является кристаллизация. 2. Ведущим механизмом тепломассопереноса является оседание кристаллов на фоне конвективного перемешивания эволюционирующей магмы. Твердая фаза образуется главным образом в градиентном слое у кровли. Путем Стоксовского оседания и конвекции она распределяется по всему объему камеры и оседает на дно, образуя кумулус. Концентрация взвешенной твердой фазы в конвектирующей магме может достигать 10-30 об.%. Численная реализация этого механизма (программа КОМАГМАТ) успешно воспроизводит генерализованное строение вертикальных разрезов Киваккского, Ципрингского, Бураковского, Йоко-Довыренского и др. массивов. Это дает нам основание утверждать, что предложенная модель обладает высокой степенью реалистичности.

Предположение о том, что ритмическая расслоенность является следствием конвекционных движений магмы в камере, высказывалось неоднократно. По поводу природы конвекции и инверсии плотности, ее вызывающей, господствуют две точки зрения.

Согласно одной, инверсия плотности в камере вызвана термическим сжатием силикатного расплава из-за его остывания у кровли и развитием в камере Бенаровской конвекции с квадратными в сечении замкнутыми ячейками (Bartlett, 1969 и др.). Следствием такой конвекции, по мнению многих исследователей, должна явиться направленная снизу вверх кристаллизация магмы. Для объяснения формирования ритмической расслоенности in situ привлекаются различные варианты гипотез ритмической кристаллизации или двойной диффузии (Irvine, 1970 и др.).

Уэйджер (Wager, Deer, 1939) одним из первых предположил, что конвекция может возникать в результате образования в градиентной зоне кристаллизации у кровли суспензии более плотной, чем нижележащая, и струйного погружения на дно этой смеси кристаллов и расплава как целого. М.Я.Френкель (Френкель, 1988) рассмотрел аналитическое решение упрощенного случая такой конвекции и показал, что на фоне монотонной кристаллизации и оседания кристаллов появляется периодическая составляющая. Важным концептуальным результатом М.Я.Френкеля стало понимание

109 того, что струи погружающейся суспензии не обязательно достигают поверхности кумулуса. Если в толще магмы существует вертикальный градиент плотности (не обязательно линейный), то отдельные струи могут приобрести нулевую плавучесть на некотором промежуточном уровне и растечься по горизонтали в виде слоя. Относительно недавно возможность струйного погружения более плотной суспензии была показана численно (Трубицын, Харыбин, 1997).

В развитие этой концепции мы обратили внимание на то, что кристаллизация многокомпонентных систем при переходе на очередную котектику сопровождается скачкообразным увеличением "производства" твердой фазы на единицу теряемого тепла. Это можно ясно увидеть на примере тройных диаграмм плавкости, в которых пересечения крутых ликвидусных поверхностей дают существенно более пологие линии двойных котектик, а в точке тройной эвтектики "наклон" нулевой, т.е. все теряемое тепло "тратится" на кристаллизацию (компенсируется скрытой теплотой плавления).

Таким образом, с момента начала кристаллизации вблизи кровли очередной котектики весьма вероятно появление здесь слоя суспензии более плотной, чем нижележащая магма Время от времени эта суспензия в виде струй может погружаться, растекаясь в слои в толще менее фракционированной (и с меньшим числом взвешенных фаз) магмы там, где будет достигнута нулевая плавучесть. Гидродинамическая составляющая нашей гипотезы сегодня не вполне ясна. Возможной причиной многократного опускания струй является необходимость для начала очередного струйного погружения накопления у кровли слоя суспензии с критическими значениями мощности и концентрации твердых фаз, на что требуется некоторое время. Растекание струй в слои на разных уровнях может быть обусловлено непрерывно меняющимися плотностями, как погружающихся струй, так и матрицы в связи с погружением кристаллов и уменьшением теплового потока через кровлю интрузива. Так или иначе, на этапах изменения фазового состава остаточной магмы в камере возможно возникновение многослойной системы, когда в матрице одноминеральной суспензии (расплав + 1 тв. фаза) на разных уровнях в порядке уменьшения плотности снизу вверх располагаются слои более фракционированных двух- и даже трехминеральных суспензий. При этом более поздние по времени формирования трехминеральные суспензии могут оказаться более плотными и "поднырнуть" под слои более ранних и менее плотных двуминеральных суспензий. В результате слои трехминеральных кумулатов могут оказаться в разрезе интрузива ниже двуминеральных. Возможное развитие процесса по предполагаемому многослойно-суспензионному механизму представлено на рис. 42.

Рис. 42. Пространственно-временная схема развития конвективных течений (фрагмент вертикального сечения Киваккского интрузива). А. Начало кристаллизации ортопироксен - плагиоклазовой котектики у кровли интрузива и формирование двуминерального слоя суспензии (расплав + плагиоклаз + ортопироксен), более плотной, чем нижележащая одноминеральная суспензия (расплав + ортопироксен). Б. Погружение струи дву минеральной суспензии до уровня нулевой плавучести. В. Формирование серии слоев двуминеральной суспензии в матрице одноминеральной суспензии. Г. Начало кристаллизации ортопироксен-плагиоклаз-авгитовой котектики у кровли интрузива и формирование трехминерального слоя суспензии (расплав + плагиоклаз + ортопироксен + клинопироксен), более плотной, чем нижележащие. Д. Погружение струи трех минеральной суспензии до уровня нулевой плавучести. Условные обозначения: 1. Кумулус; 2. Одноминеральная суспензия (расплав+бронзит); 3. Дву минеральная суспензия (расплав+бронзигЬплагиоклаз); 4. 'Грехминеральная суспензия (расплав+ плагиоклаз + ортопироксен + клинопироксен).

Главной особенностью этой модели является наличие большого количества подвижных границ между слоями суспензий, на которых происходят фазовые реакции, поскольку эти суспензии отвечают разным степеням фракционирования исходной магмы и, следовательно, соприкасающиеся слои неравновесны. Опираясь на опыт численного моделирования дифференциации интрузивов путем оседания кристаллов в застойной магме (Коптев-Дворников, 1979; Френкель, 1988), можно утверждать, что у "мезократовых" суспензий на нижних границах должен плавится оседающий плагиоклаз (и, в случае присутствия, авгит и растворяться сульфидные капли). В конечном итоге при образовании кумулуса это должно привести к образованию резких нижних границ мезократовых слоев и к обогащению сульфидов платиноидами сразу выше уровня их растворения. Что должно происходить на верхних границах мезократовых слоев сегодня неясно, так как до сих пор не моделировалась ситуация седиментационного взаимодействия относительно примитивной суспензии с подстилающей более фракционированной.

С этих позиций весьма примечательным оказалось обнаружение на границе бронзит-плагиоклаз-авгитовых кумулатов с подстилающими бронзитовыми кумулатами маломощного прослоя бронзит-авгитовых кумулатов, существование которых противоречит порядку кристаллизации материнской магмы. Подобное нарушение порядка кристаллизации воспроизводилось ранее (Е.В.Коптев-Дворников, 1982) при математическом моделировании внутрикамерной дифференциации долеритового силла в рамках модели с оседанием кристаллов сквозь застойную магму. Результаты моделирования наглядно показаны на рис. 43 для системы оливин-клинопироксен-плагиоклаз. Порядок кристаллизации исходного расплава предполагает появление оливина, затем плагиоклаза и только потом уже пироксена. Пироксен, погружаясь намного быстрее плагиоклаза и растворяясь в менее фракционированной магме, содержащей только оливин, смещает фигуративную точку расплава в сторону оливин-пироксеновой котектики. После того, как состав этого слоя расплава становится котектическим, пироксен перестает растворяться на этом уровне и погружается ниже. Таким образом, вслед за границей, выше которой в гомогенной магме появляется оливин, опускается граница, на которой появляется пироксен, а не плагиоклаз, как было бы в случае остывания интрузива без перемещения кристаллов или при погружении кристаллов с близкими скоростями. Нужно подчеркнуть, что вышеизложенное является не гипотетическим предположением, а результатом системного численного эксперимента с учетом законов кристаллизации, гравитационного погружения кристаллов, поглощения (выделения) скрытой теплоты плавления, теплопроводности и

43. Фрагмент диаграммы кристаллизации оливин-плагиоклаз-пироксен. Изменение состава расплава на границе оливинсодержащей и перекрывающей оливин-плагиоклаз-пироксеновой суспензий в процессе затвердевания модельного интрузива (сплошная линия). Цветочком показан исходный состав расплава, пунктиром - изменение состава расплава при равновесной кристаллизации. т.п. В нашем случае, обладая большими скоростями погружения, чем плагиоклаз, клинопироксен должен растворяться, опускаясь в расплав, где равновесен только ортопироксен, что приведет к изменению состава жидкости на границе вплоть до достижения им бронзит-авгитовой котектики. Присутствие бронзит-авгитового кумулата является, таким образом, важным качественным подтверждением реалистичности нашего предположения о существовании многослойной системы неравновесных суспензий на этапе, предшествующем их "фиксации" в кумулусе.

Как показано в обобщающей работе (Naslund, McBirney, 1996), универсальных для всех расслоенных интрузивов закономерностей строения ритмически расслоенных пачек, увы, нет. Предложенный многослойно-суспензионный механизм формирования ритмической расслоенности, разумеется, пригоден для объяснения генезиса не всех типов ритмичности, а только для описанной в Киваккском интрузиве (можно ее предварительно назвать ритмичностью киваккского типа) и ей подобных. Трудно сказать, насколько расслоенность с такими характеристиками распространена в природе. Нам не встретилось в литературе описание ритмичности, достаточно полное для однозначной диагностики. Уверенно к этому типу может быть отнесена ритмическая расслоенность в Йоко-Довыренском интрузиве (Коптев-Дворников, устное сообщение). В средней части вертикального разреза этого дунит-троктолит-габбрового интрузива наблюдается двучленное переслаивание с резкими границами выдержанных по простиранию слоев дунитов и троктолитов с редким появлением горизонтов оливиновых габбро, чей трехминеральный кумулятивный парагенезис устойчиво появляется на много сотен метров выше по разрезу.

Сознательно или интуитивно большинство исследователей сегодня отвергли все предложенные хитроумные механизмы образования ритмичности in situ. Господствующей точкой зрения является гипотеза повторяющихся внедрений новых порций магмы. На наш взгляд это свидетельствует о кризисе существующих подходов к анализу явления. С одной стороны все предложенные внутрикамерные механизмы представляются неудовлетворительными. В то же время фантастическим выглядит и предположение о двух - трех десятках дополнительных внедрений свежей магмы практически во всех расслоенных интрузивах и именно на этапах формирования тех уровней разрезов, на которых происходит смена кумулятивных парагенезисов. А как быть со слоями, обогащенными магнетитом, появление которых в разрезах предшествует уровню устойчивого присутствия кумулятивного магнетита? Дополнительные внедрения не свежей, а, наоборот, более фракционированной магмы? Но ведь в чем на самом деле суть гипотезы дополнительных внедрений? В неоднократно повторяющемся соприкосновении растущего кумулуса с различными по степени фракционирования слоями магмы. Именно это и предполагает наша многослойно-суспензионная понятийная модель, однако, она обращается не к случайным внешним событиям, а к закономерным факторам развития внутрикамерных процессов, что, помимо всего прочего, добавляет ей эстетической привлекательности.

Справедливости ради следует отметить, что все предложенные элементы нашей гипотезы не новы. Некоторая новизна есть в их сочетании, но главное преимущество этой гипотезы в том, что, сформулированная таким образом, она допускает построение численной модели и, следовательно, количественную проверку.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Бычкова, Яна Вячеславовна, Москва

1. Амелин Ю.В., Семенов B.C. О возрасте и источнике магм нижнепротерозойских расслоенных интрузий Карелии. // Тез. докл. "Изотопное датирование эндогенных рудных формаций". Тбилиси. 1990., с. 40-42.

2. Арискин А.А., Бармина Г.С. Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм. / Наука, МАИК "Наука/Интерпериодика", М., 2000,363 с.

3. Барков А.Ю., Ганнибал Л.Ф., Рюнгенен Г.И., Балашов Ю.А. Датирование цирконов из расслоенного массива Кивакка, Северная Карелия. // Методы изотопной геологии. Тез.докл. Всесоюзной школы-семинара. С.-Петербург. 1991., с.21-23.

4. Буссен И.В., Сахаров А.С. Первичная расслоенность интрузивных массивов как проявление магматической дифференциации. / В сб.: Магматические образования Кольского полуострова. Изд-во АН СССР, М., 1962.

5. Буссен И.В., Сахаров А.С. О происхождении первичной расслоенности массивов нефелиновых сиенитов. // Тез.Докл. ШВсес.петроргаф.Совепцо СО АН СССР, Новосибирск, 1963.

6. Виноградов А.П., Ярошевский А.А. О физических условиях зонного плавления в оболочках Земли. // Геохимия, №7, стр.779-790,1965

7. Коптев-Дворников Е.В. Свойства динамической модели кристаллизационной дифференциации и закономерности строения долеритовых силлов трапповой формации./Дисс. на соискание уч.ст. канд. геол-мин наук., 1982, М, 239с.

8. Ю.Коптев-Дворников Е.В., Ярошевский А.А., Френкель М.Я. Кристаллизационная дифференциация интрузивного магматического расплава. Оценка реальности седиментационной модели. // Геохимия, 1979, №4, с.488-508.

9. Котов С.Р. Структура контрастной расслоенности "критических" зон базит-гипербазитовых интрузий Кивакка и Бушвельд: свойства, происхождение. / Автореферат диссертации на соискание уч.ст. канд. геол-мин наук. Спб, 1998.117

10. Лавров М.М. Гипербазиты и расслоенные перндотит-габбро-норнтовые интрузии докембрия Северной Карелии. / Наука, Л., 1979, 136 с.

11. Латыпов P.M. Природа ритмической расслоенности в интрузиве Панских тундр. Кольский полуостров. // Докл. РАН. 1994. т.336,№5. с.643-647.

12. Латыпов P.M., Чистякова С.Ю. Физико-химические аспекты формирования магнетитовых габбро в расслоенном интрузиве Западно-Панских тундр, Кольский полуостров. // Петрология. 2001, т.9, №1, с.28-50.

13. Маракушев А.А. Ликвационная природа андезитовых вулканических серий. // Изв. АН СССР. Сер.геол., 1984, №8, с. 25-37.16.0сипов М.А. Формирование расслоенных плутонов с позиций термоусадки. / М. Наука, 1982., 100 с.

14. Самойлович Ю.А. О возможности кристал-лизации магматических тел в режиме автоколебаний. // Геохимия, 1979, №6, стр.821-828.

15. Семенов B.C., Коптев-Дворников Е.В., Берковский A.M., Киреев Б.С., Пчелинцева Н.Ф., Васильева М.О. Расслоенный троктолит-габбро-норитовый интрузив Ципринга, Северная Карелия: геологическое строение, петрология. // Петрология, 1995, т.З, №6, с.645-668.

16. Трубицын В.П., Харыбин Е.В. Конвекция в магматических камерах, вызванная инверсией распределения по глубине осаждающихся кристаллов // Физика Земли, 1997, №5, с.47-52.

17. Уэйджер Л., Браун Г. Расслоенные изверженные породы. / М. Мир, 1970.

18. Френкель М.Я. Тепловая и химическая динамика дифференциации базитовых магм. / М.: Наука, 1995.

19. Френкель М.Я., Ярошевский А.А. Кристаллизационная дифференциация интрузивного магматического расплава. Диффузионный механизм переноса тепла и вещества. // Геохимия, 1976, №8, стр.1197-1203.

20. Френкель М.Я., Ярошевский А.А., Арискин А.А. и др. Динамика внутрикамерной дифференциации базитовых магм. / М.: Наука, 1988.

21. Хворов Д.М., Коптев-Дворников Е.В., Бычкова Я.В. Реконструкция формы Киваккского расслоенного интрузива. // "Петрография на рубеже XXI века. Итоги и перспективы". Мат.П Всер.петр.совещ., 2000, Сыктывкар, с. 224-227.

22. Хворов Д.М. Петрология и геохимия расслоенного изверженного комплекса Кивакка (Фенноскандия). // Тез.докл.научн.конф."Ломоносовские чтения", 2002, Москва.

23. Шарков Е.В Явление ритмичности при затвердевании интрузий. // 1Междунар. геохим. конгр. т.1. Магматические процессы. М., 1972, с.532-544.

24. Ярошевский А.А. О происхождении ритмических структур изверженных горных пород. // Геохимия, 1970, №5, с.562-573.

25. Alapieti Т.Т., Filen В.А., Lahtinen J.J. Proterozoic layered intrusions in the Notheastern part of the Fennoscandian Shield. // Min.Petrol. 1990. v.42, pp. 1-22.

26. Ballhaus, C., Sylvester, P. Noble metal enrichment processes in the Merensky Reef, Bushveld Complex. // J.Perol, 2000,41, №4, pp545-561.

27. Barnes, S.J. The use of metal rations in platinum group element prospecting. // Explore, 1988,64, pp8-10.

28. Bartlett R.W. Magma convection, temperature distribution and differentiation // AmerJ.Sci., 1969, Vol.267, pp. 1067-1082.

29. Boudreau A. Pattern formation during crystallization and the formation of fine-scale layering. / In: Parsons, I (ed.) Origins of Igneous Layering. Dordrecht: Reidel, 453-471.

30. Boudreau A.E., McBirney A.R. The Skaergaard Layered Series. Part III. Non-dynamic Layering. //J.Petrol., 1997,38, No 8, 1003-1020.

31. Cameron E.N. Postcumulus and subsolidus equilibration of chromite and coexisting silicates in the eastern Bushveld Complex. // Geochim.Cosmochim. Acta, 1975, 39, 10211023.

32. Сатегоп E.N. Chromite in the central section, eastern Bushveld Complex, South Africa. //Am.Miner., 1977, 62,1082-1096.

33. Engelbrecht J.P. The Chromites of the Bushveld Complex in the Nietverdiend Area. // Econ.Geol., 1985, 80, No 4, 896-910.

34. Gain S.B. The Geologic Setting of the Platiniferous UG-2 Chromitite Layer on the Farm Maandagshoek, Eastern Bushveld Complex. // Econ.Geol., 1985, 80, No 4, 925-943.

35. Goode A.D.T. Intercumulus igneous layering in the Kalka layered intrusion, Central Australia. // Geol.Mag., 1977,114,215-218.

36. Gorring M.L. & Naslund H.R. Geochemical reversals within the lower 100 m of the Palisades sill, New Jersey. // Contr.Miner.Petrol., 1995,119,263-276.

37. Harris, C., Chaumba, J.B. Crustal contamination and fluid-rock interaction during the formation of the Platreef, Nothern Limb of the Bushveld Complex, South Africa. // J.Petrol., 2001,42, №7, ppl321-1347.

38. Hess H.H. Stillwater igneous complex. // Met.Geol.Soc.Amer., 1960, 80, pp.1-230.

39. Hort M., Marsh B.D., Spohn T. Igneius layering through oscilatory nucleation and ceystal setting in well-mixed magmas. // Cont.Miner.Petrol., 1993, v.l 14, pp 425-440.

40. Hulbert L.J., Von Gruenewaldt G. Textural and Compositional Features of Cromite in the Lower and Critical Zones of the Bushveld Complex South of Potgietersrus. // Econ.Geol., 1985, 80, No 4, 872-895.

41. Huppert H.E. & Sparks R.S.L. The fluid dynamics of a basaltic magma chamber replenished by influx of hot, dense ultrabasic magma. // Contr.Miner.Petrpol., 1980, 75, 279-289.

42. Husch J.M. Palisades sill: origin of the olivine zone by separate magmatic injection rather than gravity setting. // Geology, 1990,18,699-702.

43. Irvine T.N., Keith D.W., & Todd S.G. The J-M platinum-palladium reef of the Stillwater complex, Montana: П Origin by double diffusive convective magma mixing and implications for the Bushveld complex. // Econ.Geol., 1983,78,1287-1334.

44. Keith D.W., & Naslund H.R. Petrographic and chemical characteristics of a layered sequence in the Upper Border Zone of the Scaergaard intrusion, East Greenland. // GeoI.Soc.Amer.Abst., 1987, 19, 723.

45. Kogarko L.N., & Khapaev V.V. The modeling of formation of apatite deposits of the Khibina massif (Kola Peninsula). / In: Parsons, I. (ed) Origins of igneous layering. Dordrecht: Reidel, 1987, 589-611.

46. Kruger F.J., Marsh J.S. 1985. The mineralogy, petrology and origin of the Merensky Cyclic Unit in the Western Bushveld Complex. // Econ.Geol., 80, No 4, 958-974.

47. Layered Intrusions. / Cawthorn, R.G. (ed), 1996. Elsevier.

48. Lee, C.A. A review of mineralisation in the Bushveld complex and some other layered intrusions. / In: Cawthorn, R.G. (ed.) Layered intrusions., 1996, ppl03-145.

49. Lesher C.E., & Walker D. Cumulate maturation and melt migration in a temperature gradient. //J.Geophys. Res., 1988,93,10295-10311.

50. Levenson D.J. Orbicular rocks A review. // Geol.Soc.Am.Bull., 1966,77,409-426.

51. Li, C., Maier, W.D., deWaal S.A. The role of magma mixing in the genesis of PGE mineralisation in the Bushveld Complex: thermodynamic calculation and new inteipretations. // Econ.Geol., 2001, 96, pp653-662.

52. Lipin B.R. Pressure increases, the formation of chromite seams, and the development of the ultramafic series in the Stillwater Complex, Montana. // J.Petrology, 1993, 34, 955976.

53. Maal0e S. The origin of rythmic layering. // Miner.Mag, 1978,42, 337-345.

54. Maal0e S. Rythmic layering of the Skaergaard intrusion. / In: Parsons, I. (ed) Origins of igneous layering. Dordrecht: Reidel, 1987,247-262.

55. Macdonald, A.J. Ore deposit models #12. The platinum group element deposits: classification and genesis. // Geoscience Canada, 1987, 14, pp 155-166.

56. Mangan M.T., Marsh B.D., Froelich A.J. & Gottfried D. Emplacement and diffenetiation of the York Diabase Sheet, Pennsylvania. // J.Petrology, 1993, 34, 12711302.

57. Martin D., Griffiths R.W. & Campbell I.H. Compositional and thermal convection in magma chambers. // Contr.Miner.Petrol., 1987,96,465-475.

58. McBirney A.R. Differentiation of the Skaergaard intrusion. Nature, 1975, 253, 691694.

59. McBimey A.R. & Noyes R.M. Crystallization and layering of the Skaergaard intrusion. // J.Petrology, 1979,20,487-554.

60. McBirney A.R. & Murase T. Rheological properties of magmas. // Ann.Rev.Earth Planet Sci., 1984,12, 337-357.

61. McBirney A.R. Further considerations of double-diffusive strstification and layering in the Skaergaard intrusion. // J.Petrology, 1985,26,993-1001.

62. McBirney A.R. Constitutional zone refining of layered intrusions. / In: Parsons, I. (ed) Origins of igneous layering. Dordrecht: Reidel, 1987,437-452.

63. McBimey A.R., White C.M. & Boudreau A.E. Spontaneous development of concentric layering in a solidified siliceous dike, East Greenland. // Earth-Sci.Rev., 1990, 29, 321330.

64. McBirney A.R. Mechanisms of differentiation in the Skaergaard intrusion. // J.Geol.Soc.London, 1995,152,421-435.

65. Meurer W.P., Boudreau A.E. Petrology and Mineral Composition of the Middle Banded Series of the Stillwater Complex, Montana. // J.Petrol., 1996, 37, No 3,583-607.

66. Moiser, D.L., & Bliss, J.D. Introduction and overview of mineral deposit modelling. / In: Bliss, J.D. (ed.) Developments in mineral deposit modelling. U.S.Geol.Surv.Bull., 1992,2004,ppl-5.

67. Naldrett A.J., Cameron. G., von Gruenewaldt G. & Sharpe M.R. The formation of stratiform PGE deposits in layered intrusions. / In: Parsons, I. (ed) Origins of igneous layering. Dordrecht: Reidel, 1987,313-397.

68. Naldrett A.J., Briigmann G.E. & Wilson A.H. Models for the concentration PGE in layered intrusions. // Can.Miner., 1990,28, 389-408.

69. Naldrett A.J., Gasparrini E.C., Barnes S.J., et al. The Upper Critical Zone of the Bushveld Complex and the origin of Merensky-type Ores. // Econ.Geol., 1986, 81, 11051117.

70. Naldrett A.J., Gasparrini E.C., Barnes S.J., von Gruenewaldt G., Sharpe M.R. The Upper Critical Zone of the Bushveld Complex and the origin of Merensky-type ores // Econ.Geol., 1986, v.81, pp.1105-1117.

71. NasIund H.R, McBirney A.R. Mechanisms of Formation of Igneous Layering. / Layered Intrusions, 1996, pp. 1-44.

72. Naslund H.R. , Turner P.A., Keith D.W. Crystallization and layer formation in the Middle Zone of the Skaergaard intrusion. // Bull.Geol.Soc.Denmark, 1991, v. 38„ No., pp.165-171.

73. Naslund H.R. The effect of oxygen fugacity on liquid immiscibility in iron-bearing silicate melts. // Am.J.Sci., 1983,283,1034-1059.

74. NasIund H.R. Supersaturation and crystal growth in the roof-zone of the Skaergaard magma chamber. // Contr.Miner.Petrol., 1984, 86, 89-93.

75. Parsons I, & Becker S.M. Layering, compaction and post-magmatic processes in the Klokken intrusion. / In: Parsons, I. (ed) Origins of igneous layering. Dordrecht: Reidel, 1987,29-92.

76. Power M.R., Pirrie D., Andersen J.C. 0., Butcher A.R. Stratigraphical distribution of platinum-group minerals in the Eastern Layered Series, Rum, Scotland. // Miner.Depos., 2000,35,762-775.

77. Ray R.G. Orbicular diorite from southern Alaska. // Am.J.Sci., 1952, 250, 57-70.

78. Reynolds I.M. The nature and origin of titaniferous magnetite-rich layeres in the Upper Zone of the Bushveld Complex: a review and synthesis. // Econ.Geol., 1985, 80, 10891108.

79. Ryder G. Oxydation and layering in the Stillwater intrusion. // In: Abstr.and Progr. AGS, No. 16,1984, p.642

80. Sparks R.S.J., Huppert H.E., Koyaguchi Т., & Hallworth M.A. Origin of modal and rythmic igneous layering by sedimentation in a convective magma chamber. // Nature, 1993,361,246-249.

81. Wager L.R. 1959. Differing powers of crystal nucleation as a factor produsing diversity in layered igneous intrusions. // Geol.Mag., 96, pp.75-80.

82. Wager L.R., Brown G.M. Layered Igneous Rocks. / San Francisco, CA: W.H. Freeman & Co.,1968, 587 pp.

83. Wilson, A.H. The Great Dyke or Zimbabwe. / In: Cawthorn, R.G. (ed.) Layered intrusions., 1996, pp365-402.

84. Wilson, A.H., Murahwi, C.Z., Coghill, B.M. The geochemistry of the PGE Subzone in the Selukwe Subchamber, Great Dyke; an intaformational layer model for PGE enrichment in layered intrusions. II Min.and Petrol., 2000, 68, №1-3, ppl 15-140.

85. Young I.M. & Donaldson C.H. Formation of granular-textured layeres and laminae within the Rhum crystal pile. // Geol.Mag., 1985, 122, 519-528.123

86. Zingg A.J. Recrystallization and the origin of layering in the Bushveld Complex. // Lithos, 1996, 37,15-37.

Информация о работе

Бычкова, Яна Вячеславовна
кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2003
ВАК 25.00.09

Диссертация

Закономерности строения контрастной ритмической расслоенности в Киваккском интрузиве - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы