Нижние части магматической колонны ЛАП-серии: мигматиты Черноисточинского массива

28.05.2020

Геологическое положение и строение массива. Массив расположен в 10 км к югу от г. Н. Тагила в восточной части крупного существенно габбрового Тагило-Баранчинского массива. Преобладающий тип пород в Тагило-Баранчинском массиве - среднезернистые амфибол-клинопироксеновые габбро с соссюритизированным плагиоклазом, часто с биотитом, которые по химическому составу подобны двупироксеновым габбро Кытлымского массива, типичным для ППУ. В этих габброидах отмечаются блоки размером первые сотни метров, сложенные расслоенной серией верлит(дунит)-оливиновый клинопироксенит - оливиновое анортитовое габбро.

С запада и востока Тагило-Баранчинского массив ограничен меридиональными зонами обильных даек мелкозернистых амфиболовых габбро МАГ-серии, которые в западной части залегают преимущественно среди метаморфизованных базитов, а на востоке прорывают гипабиссальные верлиты и родингитизированные оливиновые габбро. И в западной и в восточной зонах мелкозернистые жильные габбро по природе и составу сходны с параллельными диабазовыми дайками спрединговых зон и являются более молодыми, чем габброиды Тагило-Баранчинского массива.

Собственно Черноисточинский массив, обнажающийся на берегах Черноисточинского пруда и его островах, сложен роговообманковыми габбро и прорывающими их роговообманковыми анортозитами (рис. 7.4). Последние концентрируются преимущественно в западной части массива, где вместе с ассоциированными плагиогранитами образуют в габброидах многофазные интрузивные тела: ранние фазы, отвечающие исходному расплаву, представлены роговообманковыми лейкогаббро или лейкодиоритами, а поздние фазы - роговообманковыми плагиогранитами. Восточная часть массива сложена габбровыми брекчиями с цементом разнообразных пород ЛАП-серии. В доступных наблюдению частях массива габброиды составляют 50-90% общей площади. На северном берегу пруда обнажена зона мигматитов, в которой можно наблюдать анатексис роговообманковых габброидов с образованием анортозитового мобилизата и горнблендитового рестита.

Над Черноисточинским массивом отмечается отрицательная аномалия силы тяжести интенсивностью 5-7 млг, что, по оценке Е.М. Ананьевой (уст. сообщ.), соответствует распространению анортозитов с такой же интенсивностью развития, как на поверхности, до глубины примерно 3 км. Судя по гравиметрическому полю, наибольшая концентрация анортозитового материала отмечается в западной части массива, где они образуют и наиболее крупные тела.

Габброиды Черноисточинского массива представлены клинопироксен-ро-говообманковыми и роговообманковыми среднезернистыми габбро с плагиоклазом Аn40-50, которые по химическому составу и геохимическим особенностям сходны с упомянутыми выше двупироксеновыми габбро Кытлымского массива, а также с главной массой габброидов Тагило-Баранчинского массива. Геологические наблюдения свидетельствуют о том, что пироксеновые габброиды, в том числе амфиболизированные, предшествуют роговообманковым. В породах отмечаются жилы мелкозернистого роговообманкового габбро, деформированные вместе со вмещающими среднезернистыми габбро. Все деформации являются пластичными, породы обладают изотропной габбровой структурой. По химическому составу габброиды соответствуют котектике ортопироксен-клинопироксен-плагиоклаз при давлении около 12-13 кбар, а их минеральные парагенезисы, судя по роговообманково-плагиоклазовому барометру, - давлению 5-6 кбар. Тем самым определяется уровень генерации магмы (35-40 км) и уровень ее кристаллизации (16-20 км).

Плагиоклаз в породах образует ксеноморфные зерна разного размера со сложной внутренней структурой, характерной для магматических пород. В крупных зернах иногда наблюдаются ядра с резкими, «проработанными» краями. Такие ядра и вообще центральные части плагиоклазов иногда соссюритизированы. Другие виды зональности, наиболее свойственные для рассматриваемого габбро, следующие: плавная - с андезин-лабрадором Аn47-55 в центральной части и An31-35 в краевых; пятнистая, сложная, когда на плавную или слабо выраженную ритмичную зональность накладываются пики или зубцы более основного состава, что свидетельствует о сложной магматической конвекции. Плагиоклаз характеризуется разнообразными, в том числе сложными, двойниками. В плагиоклазе ярче, чем в других минералах, проявлены процессы деформации: зубчатые ограничения, следы грануляции, механические двойники.

Роговая обманка имеет идиоморфные и ксеноморфные очертания, возможно отчасти обусловленные деформацией. По химическому составу это низкотитанистая умеренно глиноземистая обыкновенная роговая обманка, равновесная с описанным выше плагиоклазом при давлении 4-5 кбар.

Магнетит образует обильные ксеноморфные зерна, приуроченные к роговой обманке. Он представлен низкотитанистой разновидностью, которая образовалась в результате окисления амфибола. Апатит отличается низким содержанием фтора и хлора.

По химическому составу габброиды Черноисточинского массива близки к высокоглиноземистым базальтам (табл. 7.2). От вмещающих габброидов Тагило-Баранчинского массива и пород дайковой серии они отличаются отсутствием низкотемпературных преобразований. Это единственные базиты, в которых плагиоклаз не соссюритизирован.

Геология лейкогаббро-анортозит-плагиогранитной серии. Породы ЛАП-серии представлены штокверком разных по форме и размеру тел в габброидах. Формирование пород происходило в строгой гомодромной последовательности и в отдельных телах удается наблюдать до четырех фаз внедрений, каждая последующая из которых отличается большей лейкократовостью. Обычно колебания составов пород в пределах одного тела или группы сближенных тел не очень велики и по содержанию кремнезема составляют не более 10%, по содержанию роговой обманки - не более 10-15%. Породы в большинстве случаев имеют гнейсовидную текстуру, которая сочетается с линейностью. Во всех породах направление линейности примерно одинаковое: простирание 130-150°, падение пологое на запад. Относительно гнейсовидности укажем, что каждая последующая фаза внедрения рассекает гнейсовидность предыдущей породы, и сама, в свою очередь, часто имеет гнейсовидную структуру. Гнейсовидность всегда как бы обтекает габбровые ксенолиты и следует параллельно контактам жил. Эти наблюдения показывают, что гнейсовидность возникла при пластическом состоянии пород и связана в первую очередь с движением расплава (рис. 7.5).

В апикальной части массива, в эруптивных брекчиях, где проявлены хрупкие деформации, гнейсовидность отсутствует. От остальных пород ЛАП-серии брекчии отличаются большим количеством обломков-ксенолитов. В виде обломков остроугольной и округлой формы размером от нескольких миллиметров до первых метров отмечаются все типы пород, известных в Черноисточинском массиве и его окружении. Полосчатось и гнейсовидность габбро в разных обломках ориентированы по-разному (см. рис. 7.5), что указывает на их взаимное перемещение в анортозитовом расплаве.

Влияние анортозитового расплава на минеральный парагенезис обломков невелико и сказывается, прежде всего, на минералах, которые резко неравновесны с этим расплавом. В частности, в обломках соссюритизированных габброидов за счет ксеногенного хромшпинелида и первично-магматического ильменита образуются такие необычные минералы, как богатые хромом рутил и сфен (до 20% Cr2O3 в том и другом минерале), обнаруженные с помощью электронного сканирующего микроскопа DSM-950 в лаборатории Университета г. Гранада (Испания).

Мигматиты. В северной части массива развиты мигматиты, субстрат которых сложен средне- и мелкозернистым (жильным) габбро, лейкосома - среднезернистыми роговообманковыми анортозитами, а рестит - горнблендитами (см. рис. 7.5). Количество роговой обманки и содержание анортитового минала в плагиоклазе от габбрового протолита до конечного дифференциата (плагиогранита и гранита) уменьшаются соответственно от 50-60 до 2-5 и от 45-50 до 20-30% An соответственно. Содержание роговой обманки - простой и надежный способ оценки степени частичного плавления и дифференциации непосредственно в поле (см. рис. 7.5, г).

Большая часть габбро имеет пятнистую текстуру вследствие того, что в них сохраняются горнблендитовые реститы, кумулятивные скопления ранних фаз кристаллизации и обособления анортозитового расплава. В результате породы имеют мигматитовый облик (рис. 7.5, а). По минеральному и валовому химическому составу такие породы близки к однородным габбро. Эти особенности позволяют интерпретировать пятнистую текстуру габброидов как результат начальных стадий плавления, на которых возникающий расплав еще не может отделиться от источника и законсервирован в нем. Отделившийся от протолита анортозитовый расплав образует жилообразные обособления с резкими и расплывчатыми ограничениями (см. рис. 7.5, а-в).


Продукты кристаллизации расплава, исходного для ЛАП-серии и отвечающего максимальной степени плавления габброидного субстрата, представлены лейкогаббро (табл. 7.3), которые образуют как жилы в мезократовых разностях (см. рис. 7.5, а), так и крупные (до нескольких сотен метров) тела. Они лишь ненамного более меланократовые, чем типичные анортозиты, и на всех диаграммах занимают с ними единые поля, резко обособленные от габброидов (рис. 7.6-7.8). Реститовый материал в зоне мигматитов - это обычно маломощные тела мономинеральных или плагиоклазсодержащих горнблендитов, образующих включения в анортозитах, каймы, окружающие ксенолиты габбро, а также прослои и жилообразные участки в габбро и анортозитах.

Роговая обманка в реститах имеет повышенное содержание элементов, накапливающихся в твердых фазах, таких как Cr, Ni, а также РЗЭ (рис. 7.9, табл. 7.4), в отличие от роговой обманки, которая кристаллизовалась из анатектического анортозитового расплава. Этот факт является важным подтверждением реальности модели частичного плавления для генезиса анортозитовой магмы.



Состав пород анортозит-плагиогранитной серии. ЛАП-серия представлена строго гомодромной последовательностью пород от лейкогаббро до плагиогранита (см. табл. 7.3). Единственный мафический минерал в породах -роговая обманка, состав которой приведен в табл. 7.4. Рудные минералы - магнетит и ильменит, акцессорные - апатит, изредка в виде включений в плагиоклазе барит. Состав плагиоклаза строго коррелирует с количеством роговой обманки, изменяясь от Аn55-50 в лейкогаббро до Аn30-35 в плагиогранитах. Одновременно в этом ряду пород уменьшается содержание глинозема в роговой обманке. Очень характерна и своеобразна геохимия пород. На фоне высокого содержания Sr все породы отличаются крайне низким содержанием всех литофильных редких элементов, которое к тому же еще и уменьшается в ходе магматической эволюции от лейкогаббро к плагиограниту. На диаграммах рис. 7.6, 7.7 они образуют единый тренд, на котором лейкогаббро располагается в области, обогащенной редкими элементами, а плагиограниты - в области их минимальных концентраций. В этом смысле показательно поведение РЗЭ. Тренды распределения РЗЭ во всех породах ЛАП-серии сходны, к плагиогранитам лишь уменьшается концентрация РЗЭ (см. рис. 7.8). Породы имеют положительную Eu-аномалию, которая увеличивается к более кислым членам серии (см. рис. 7.7).


Такое поведение редких элементов обусловлено особенностями фракционирования, обеспечивающего дифференциацию от лейкогаббро до плагиогранита. Большая часть РЗЭ содержится в роговой обманке (рис. 7.10, см. табл. 7.4), и ее фракционирование уменьшает концентрацию РЗЭ в каждой последующей порции расплава. Все роговые обманки рассматриваемых пород имеют характерные серповидные тренды распределения нормированных значений РЗЭ. Содержание РЗЭ в роговой обманке уменьшается в ходе магматической эволюции.

Геохимия анатексиса. Достаточно надежные геологические данные о роли тех или иных пород в анатексисе позволяют рассмотреть геохимические особенности процесса, оперируя такими понятиями, как субстрат (роговообманковое габбро), анатектический расплав (лейкогаббро) и рестит (горнблендит).

Прежде всего, обращает на себя внимание резкое падение концентрации в анатектическом расплаве такого некогерентного элемента, как Rb (и рост значения K/Rb-отношения), по сравнению с источником расплава - габбро (см. рис. 7.7) Такое поведение Rb объясняется тем, что он концентрируется преимущественно в роговой обманке, которая устойчива в области анатексиса и образует рестит. Содержание Rb в габбровой и реститовой роговой обманках составляет примерно 1 г/т, в самом габбро - около 0.5 г/т, а в лейкогаббро 0.02-0.03 г/т, что отвечает количеству роговой обманки в лейкогаббро - около 20% (см. табл. 7.4). Такое распределение Rb между реститом и расплавом соответствует степени плавления габбро 0.6-0.65. Этот важный показатель анатексиса может быть проверен на таком элементе, как Mg, который практически полностью находится в роговой обманке - единственном фемическом минерале рассматриваемых пород. Исходные данные о содержании для расчета степени плавления следующие, %: MgO в габбро - 5.5, MgO в роговой обманке - 11, роговой обманки в габбро - 50, плагиоклаза в габбро - 45-46, MgO в расплаве (лейкогаббро) - 1.8, роговой обманки в лейкогаббро - 16, плагиоклаза в лейкогаббро - 83.

Известно, что рестит состоит в основном из роговой обманки. Следовательно, для того чтобы получить расплав с 1.8% MgO и роговообманковый рестит необходимо расплавить около 10% роговой обманки габбро и почти весь плагиоклаз, что отвечает степени плавления габбро примерно 0.6 и составу лейкогаббро, указанному выше.

В отличие от Rb содержание калия в процессе анатексиса заметно не изменяется, что ведет к резкому росту значения K/Rb-отношения в мобилизатах, где оно достигает 20 000 (см. рис. 7.7). Это самое высокое значение, известное для анатектических пород.

Поскольку большая часть редких элементов рассматриваемых пород концентрируется в роговой обманке, а ее содержание в продуктах кристаллизации анатектического расплава уменьшается, то содержание большинства РЭ в ходе анатексиса уменьшается, за исключением Sr и Ba, которые концентрируются в плагиоклазе. В ходе фракционной кристаллизации первичного расплава содержание РЭ еще больше уменьшается, достигая минимума в плагиогранитах.

Геологические данные и поведение редких элементов хорошо согласуются с моделью частичного плавления габброидов в области стабильности роговой обманки, что обеспечивает существенно плагиоклазовый состав анатектического расплава и его исключительную бедность литофильными редкими элементами, а также рост значения La/Yb-отношения (см. рис. 7.7).

Как отмечалось выше, парагенезис плагиоклаза с роговой обманкой в породах ЛАП-серии отвечает давлению 5-6 кбар. Водное давление при кристаллизации последних порций анатектического расплава, представленных плагио-пегматитами, было определено по содержанию кварца в графических кварц-плагиоклазовых срастаниях пегматитов по специально разработанной методике тоже в пределах 5-6 кбар. Близость общего и водного давления свидетельствует о высокой водонасыщенности анатектического расплава.

В схематическом виде P-T-условия анатексиса продемонстрированы на рис. 7.11. Естественно, область стабильности роговой обманки зависит не только от РH2O, но и от ряда других факторов, среди которых наибольшее значение имеют особенности состава пород и самой роговой обманки. Однако совпадение E-7-условий анатексиса, определенных по экспериментам с плавлением базитов, с оценками только по петрологическим критериям - это хороший показатель достоверности оценок.

Как известно из экспериментальных работ по парциальному плавлению амфиболитов, при обычных условиях анатексиса образующийся расплав имеет гранитоидный состав. Редкость анатектических расплавов бескварцевого анортозитового состава объясняется необычностью условий анатексиса, когда высокая температура сочетается с высокой водонасыщенностью, что возможно, по-видимому, при частичном плавлении еще горячих масс габброидов под влиянием восходящих флюидов, зарождавшихся в погружающейся океанической плите и лежащей ниже мантии.

Частичное плавление габброидов происходило в надсубдукционной обстановке непосредственно вслед за их внедрением под воздействием водного флюида, предположительно выделявшегося из зоны субдукции. Наличие горячего протолита в обводненной среде обеспечило особые условия анатексиса в области стабильности роговой обманки. Плавился преимущественно плагиоклаз, в меньшей мере роговая обманка, этим объясняется специфический бес-кварцевый лейкократовый роговообманково-плагиоклазовый состав расплава. Условия анатексиса следующие: температура плавления 900-1000 °С, Робщ = 6-8 кбар, РН2О = 0.8-0.9 Pобщ, степень плавления около 60%. В Черноисточинском массиве обнажены нижние горизонты протяженной в вертикальном направлении магматической колонны пород лейкогаббро-анортозит-плагиогранитной серии. Самые верхние ее части представлены штокверком жил роговообманковых кварцевых анортозитов и плагиогранитов в габброидах и клинопироксенитах, который рассматривается ниже на примере Кытлымского массива.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна