Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

Высоко-Mg андезитоидные породы (такие как высоко-Mg адакиты и санукитоиды) относятся к загадочным породам, так как они имеют геохимические характеристики типичного частичного плавления, происходившего как в земной коре, также, как и в мантии. С одной стороны, они имеют высокие концентрации Mg, Cr, Ni и высокие значения Mg – коэффициента [Mg#, = 100Mg/(Mg + Fe)], основных показателей мантийного происхождения. С другой стороны, они показывают обогащение крупными литофильными ионными элементами (LILE), сильное деплетирование высоко-зарядными элементами (HFSE, например, Nb, Ta и Ti), а также высокие значений фракционирования редкоземельных элементов, каковые являются типичными для частичного плавления мафических коровых пород [10, 12]. Следовательно, в происхождении высоко-Mg андезитоидов и диоритоидов имеются признаки комплексного корово-мантийного взаимодействия. На юге Салаира имеются высоко-Mg диоритоиды Еландинского массива, обладающие также всеми перечисленными характеристиками. Цель исследования – на основе геохимических и петрологических признаков высоко-Mg диоритоидных пород Еландинского ареала выяснить их петрогенезис. Актуальность исследования определяется необходимостью выяснения генезиса этих необычных пород, с которыми связано оруденение меди, вольфрама и других металлов.

Результаты исследования и их обсуждение

Еландинский массив входит в состав Горновского ареала Жерновского комплекса Салаира пермо-триасового возраста. Еландинский массив прорывает и метаморфизует породы маслянинской толщи позднедевонско – раннекарбонового возраста, чебуринской свиты позднекембрийско-раннеордовикского возраста и шалапского меланжевого комплекса, в том числе и серпентинитовой его составляющей. Все другие массивы Горновского ареала внедрены в тектонический аллохтон сложенный вулканогенно-осадочными породами чебуринской свиты позднекембрийско – раннеордовикского возраста. Контактовые изменения наиболее детально изучены на Яминском поисковом участке в экзоконтакте Еландинского массива. Здесь контактовому воздействию подвержены вулканогенно-осадочные породы мартыновской толщи и образования шалапского полимиктового меланжевого комплекса. Ширина полосы контактового воздействия до 1 км. Из гидротермальных изменений наиболее широко проявлено окварцевание в виде мелких зон с убогой сульфидной минерализацией и маломощных непротяженных жил, а также кварц-турмалиновых метасоматитов. Кроме того, турмалинизация широко проявлена в зоне ороговикования и за ее пределами, образуя ореол тонкой рассеянной минерализации шириной до 3х- 5и км.

Возраст лейкогранитов (206Pb/238U) составляет 250.3 ± 0.8 млн лет (возраст 207Pb/206Pb соответствует 243.8 ± 6.9 млн лет). Среднее значение возраста (206Pb/238U) 249.8 ± 1.6 млн лет (СКВО = 1.2) трех проанализированных фракций согласуется с возрастом конкордантного циркона и является наиболее достоверной оценкой времени его кристаллизации и соответственно формирования лейкогранитов Еландинского массива. Массив сложен диоритами, высоко-Mg диоритами, кварцевыми диоритами, монцодиоритами, монцонитами, лейкогранитми.

В северной приконтактовой части массива отмечаются небольшие тела диоритов и диоритовых порфиритов серой, тёмно-серой окраски размерами в несколько десятков метров в поперечнике среди монцодиоритов. Характерной особенностью этих диоритов является наличие ксенокристаллов оливина размерами от 0,3 до 0,6 см в поперечнике и их высоко-Mg состав. Клинопироксены и роговые обманки этих пород относятся к сложным кристаллам и имеют прямую и обратную зональность. В составе этих пород присутствуют 2 клинопироксена. В матриксе пород присутствуют мелкие выделения кварца, нередко резорбированные. Среди диоритов присутствуют меланократовые включения базальтоидного состава размерами от 0,5 до 10 см в поперечнике.

Кварцевые монцониты и монцодиориты розовато-серые средне – крупно зернистые массивные. Структуры: гипидиоморфнозернистая с элементами пойкилитовой, монцонитовой. Отмечаются порфировидные разности. Размер зерен от 1 до 2,5 мм. Минеральный состав кварцевых монцонитов: калиевый полевой шпат 27-35 %, плагиоклаз 45-60 %, роговая обманка 0-15 %, кварц 10 %. Акцессорные минералы: апатит, сфен, рудный (магнетит) и редко циркон. Калиевый полевой шпат пелитизирован, наблюдается слабо выраженная пятнистая микропертитовая структура.

Минеральный состав монцодиоритов: калиевый полевой шпат – 27-35 %, плагиоклаз – 37-42 %, биотит – до 10 %, роговая обманка – до 18 %, в единичных шлифах моноклинный пироксен-диопсид до 20 %, акцессорные (сфен, циркон, апатит, пирит) – 1 %.

Химический состав пород Еландинского маасива приведен в табл. 1.

Таблица 1

Представительные анализы высоко-Mg диоритов и монцодиоритов Еландинского массива

Mg# = (100 Mg)/(Mg+Fe). Значения РЗЭ нормированы по хондриту по [1]. Eu* =  (SmN + GdN)/2. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов, как среднее между первой и третьей тетрадами по [7].

Приведенные данные характеризуются низкой титанистостью, разными соотношениями натрия и калия. В них отношение U/Th повсеместно менее 1, что указывает на отсутствие наложенных процессов на породы. Повышенные отношения La/YbN и Sr/Y и концентрации Ba, Sr сближает их с шошонитовой серией, а низкие концентрации Y и Yb позволяют их относить к адакитовым гранитоидам. Для диоритов характерны повышенные концентрации MgO, Cr, Ni, Co, коэффициента Mg#, что свойственно высоко-Mg диоритам. Величины тетрадного эффекта фракционирования (ТЭФ) редкоземельных элементов (РЗЭ) не выходят за границы значимых величин, характерных для W- и М-типов.

Для решения некоторых петрологических задач изучены зональные кристаллы клинопироксена и оливина и незональной роговой обманки. Химические составы некоторых главных минералов высоко-Mg диоритов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Химический состав минералов высоко-Mg диоритов Еландинского массива

Примечание. Оливин: 1 – ядро. 2 – краевая часть; 3 – роговая обманка; клинопироксен: 4 – ядро, 5 – промежуточная часть, 6 – периферия.

Характерной особенностью минералов состоит в том, что в зональных кристаллах резко отличаются концентрации таких элементов как Cr, Ni, Co (табл. 2).

В соответствии с геобарометром (по содержанию Al- в роговой обманке) давление при кристаллизации высоко-Mg диоритов составляло ~ 9 кбар. Согласно двупироксеновому геотермометру (при условии равновесия с роговой обманкой) температура криcталлизации высоко-Mg диоритов оценивается в 900 °С [3].

Как показывают данные химического состава пород Еландинского массива высоко-Mg диориты показывают близость к шошонитовой серии и к адакитовым гранитоидам. В них низкие концентрации Y (менее 18 г/т), Yb (менее 3,8 г/т), высокие отношения Sr/Y (от 27,4 до 56,1), высокое значение Mg#, варьирующее от 0,64 до 0,79.

Соотношение (La/Yb)N – YbN показывает, что для пород Еландинского массива источниками плавления для генерации кислых расплавов были различные источники: для высоко-Mg диоритов – это были гранатовые амфиболиты нижней коры, а для монцодиоритов – гранат-содержащая мантия с содержанием граната 5 и 3 % (рисунок).

Диаграмма (La/Yb)N – (Yb)N, по [2] для пород Еландинского массива. Тренды плавления различных источников: I- кварцевые эклогиты; II – гранатовые амфиболиты;
III – амфиболиты; IV – гранатсодержащая мантия, с содержанием граната 10 %; V – гранатсодержащая мантия, с содержанием граната 5 %; VI – гранатсодержащая мантия, с содержанием граната 3 %; ВМ – верхняя мантия; ВК – верхняя кора. 1 – Высоко-Mg диориты, 2 – монцодиориты

Увеличение Sc, Y и других элементов от ядра к периферии объясняется диффузионно-связанной трансформацией мантийного оливина в магматической камере, согласно экспериментальным данным [9]. Резорбция мантийных расплавов и ксенокристаллов оливина в кварц-содержащем высоко-магнезиальном диорите указывает на важное петрологическое свидетельство для генерации высоко-Mg диоритов региона через ассимиляцию мантийных ультрабазитов фельзическим расплавом. Это фиксируется в кристаллах с реверсивной зональностью, когда в промежуточной зоне таких кристаллов увеличение Mg# сопровождается резким возрастанием Cr и Ni. При указанной ассимиляции не происходило фракционирование граната, о чём свидетельствуют значения Dy/Yb, варьирующие от 2,25 до 3,96 согласно [8]. Все указанные признаки свидетельствуют о том, что клинопироксен -1 с реверсивной зональностью кристаллизовался не в мантийных условиях, а в пределах нижней коры (где давление не превышало 10 кбар).

Существуют 4 генетические модели на происхождение высоко-Mg адакито-подобных диоритов и андезитов: 1 – частичное плавление субдуцируемой океанической коры с последующим взаимодействием с перекрывающим мантийным клином [11]; 2 – частичное плавление деламинированной и эклогитизированной нижней коры и последующим взаимодействием с перекрывающими мантийными перидотитами [6]; 3 – частичное плавление обогащённого мантийного метасоматизированного перидотита слэб-производными адакитовыми расплавами [5]; 4 – смешением мафической и кремний-обогащённой магмой [4]. Мы склоняемся к 4 модели- смешению базальтоидной и кислой магм. Об этом свидетельствуют многочисленные ксенолиты базальтоидного состава среди диоритов и выше приведенные минералого-геохимические данные.

Выводы

1. Высоко-Mg диориты Еландинского массива характеризуются значительной меланократововостью. В них присутствует оливин, орто- и клинопироксены 2 генераций. Среди высоко-Mg диоритов присутствуют базальтоидные включения, указывающие на смешение магм разного состава по кремнекислотности.

2. Химизм высоко-Mg диоритов соответствует модели смешения разных магм: в них отмечается высокое значение Mg# коэффициента, высокие концентрации Cr, Ni, Co, Sc. В то же время в них присутствует кварц в количестве до 10 %.

3. Источниками кислых расплавов были разные субстраты. Высоко-Mg диориты формировались за счёт плавления гранатового амфиболита, а монцодиориты – за счёт плавления гранат-содержащей мантии с содержанием граната 5 и 3 %.