Инд. авторы: Ступаков С.И, Симонов В.А., Мехоношин А.С., Колотилина Т.Б.
Заглавие: Эволюция физико-химических условий кристаллизации расплавов при формировании дунит-перидотит-габбровых массивов восточного саяна
Библ. ссылка: Ступаков С.И, Симонов В.А., Мехоношин А.С., Колотилина Т.Б. Эволюция физико-химических условий кристаллизации расплавов при формировании дунит-перидотит-габбровых массивов восточного саяна // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2019. - Т.330. - № 7. - С.208-223. - ISSN 2500-1019. - EISSN 2413-1830.
Внешние системы: РИНЦ: 39554923;
Реферат: rus: Актуальность. Изучение расплавных включений в минералах является одним из наиболее достоверных путей получения прямой информации о характере магматических процессов, позволяет построить модель образования интрузий и проследить эволюцию физико-химических условий кристаллизации магматических комплексов. Цель: получить достоверные сведения о составе расплава, что дает возможность проследить эволюцию физико-химических условий образования пород платиноносного дунит-верлитового массива Медек Объекты: расплавные включения в хромшпинелидах дунитов и верлитов Медекского базит-ультрабазитового массивов. Методы. Поиск расплавных включений проводился в монофракциях акцессорных хромшпинелидов из дунитов и верлитов массива. Полированные препараты просматривались под микроскопом, и отбирались зерна, содержащие многофазные микровключения определённой формы, размера (10-30 мкм) и положения внутри зерна. Далее проводились высокотемпературные эксперименты. Выбор температурного режима (1280-1300 °С) определялся задачей перевести включения в расплавленное состояние, затем его закалить, и полученное стекло проанализировать на рентгеновском микроанализаторе и сканирующем микроскопе. Результаты. В результате анализа стекол гомогенизированных расплавных включений установлено, что состав родоначальной магмы, из которой кристаллизовались дуниты массива, отвечал пикритоидному расплаву (MgO 13,36 мас. °%), который эволюционировал до низкокалиевого пикробазальтового расплава, наиболее близкого по петрохимическим характеристикам к данным по расплавным включениям в хромитах из океанических комплексов. Геотермобарометрические расчеты и моделирование с помощью программ COMAGMAT и PETROLOG свидетельствуют о становлении пород массива при давлении 3-5 кбар и температурном диапазоне 1400-1230 °С. Расчетные данные и результаты высокотемпературных экспериментов показали хорошую сходимость.
eng: The relevance of the research. The study of melt inclusions in minerals is one of the most reliable ways of obtaining direct information on the nature of magmatic processes, allows building a model of formation of intrusions and tracing the evolution of physico-chemical conditions of crystallization of magmatic complexes. The main aim of the research is to prove the magmatic origin of rocks of this massif, which makes it possible to consider the distribution of noble metals in melts, based on the available experimental data. Objects: melt inclusions in Cr-spinel from dunites and wehrlites Medek basite-ultrabasite massifs. Methods. The search for melt inclusions was carried out in accessory Cr-spinel sample isolated from dunites and wehrlite, to determine the nature of the high temperature experiments. For this purpose, the samples were taken (about 50-100 grains of Cr-spinel fraction 0,2~0,5 mm) and placed in a graphite microcontainer with internal dimensions in the first millimeters. Micro containers were tightly closed with graphite covers. Thus, the Cr-spinel in these containers were at temperatures above 1000 °C under reducing conditions as a result of the reaction of air oxygen with graphite. The experiments were carried out at high temperatures on the basis of existing methods of investigation of melt inclusions. For maximum transformation of the melt in inclusions into homogeneous glass, quenching into water was carried out. The choice of the temperature regime (1280-1300 °C) was determined primarily by the fact that the main task of high-temperature experiments was to melt the contents of inclusions and to obtain glass during hardening, which was then analyzed on a microprobe and a scanning microscope. Result. Conducted research of homogenised melt inclusions glass showed that crystallization of Cr-spinel and containing wehrlite of the ultrabasic Medek massif (East Sayan) were involved in low potassium picrobasalt of melts of normal alkalinity, of the most similar petrochemical characteristics to the data on melt inclusions in Cr-spinel from oceanic complexes. The calculations were made for various mineralogical barometers and different models of crystallization on the basis of compositions of glasses of heated melt inclusions in Cr- spinel in the COMAGMAT program, which showed that the pressure in formation of massive rocks was about 4 kbar (2,8-4,7 kbar); the combined use of mineralogical thermometers and calculations on the basis of glass compositions of heated melt inclusions in Cr-spinel according to PETROLOG and COMAGMAT programs allows us to speak about the formation of dunites from picritoids (MgO 17,85 wt. %) of the melt, since the crystallization of olivine at 1380 °C, the formation of wehrlite occurred mainly from picrobasalt (MgO 13,36 wt. %) of the melt with the crystallization of olivine starting from 1280-1275 °C, but in much smaller quantities than clinopyroxene, the intensive formation of which was at lower temperatures (starting from 1235-1230 °C); a comparative analysis of the results of computational modeling of melt and mineral compositions with data on melt inclusions and real olivines and clinopyroxenes indicates their consistency, as evidenced by the fact of the location of melt inclusions along the calculated trends of melt change, that is, experimental data on inclusions on the one hand confirm the reliability of the calculations, and on the other - this ratio shows that the inclusions are not an accident, but record the natural and theoretically justified evolution of the melt.
Ключевые слова: ультрабазиты; дуниты; верлиты; хромшпинелиды; melt inclusions; Cr-spinel; wehrlite; dunites; ultrabasic rocks; Medek intrusion; расплавные включения; Медекский массив;
Издано: 2019
Физ. характеристика: с.208-223
Цитирование: 1. Barnes S.J., Lightfoot P.C. Formation of magmatic nickel-sulfide ore deposits and processes affecting their copper and platinum-group element contents // Economic Geology 100th Anniversary Volume. - 2005. - P. 179-214. 2. Platinum group element. Chromium and vanadium deposits in mafic and ultramafic rocks / R.G. Cawthorn, S.J. Barnes, C. Ballhaus, K.N. Malich // Economic Geology 100th Anniversary Volume. - 2005. - P. 215-249. 3. The mineral system approach applied to magmatic Ni-Cu-PGE sulphide deposits / S.J. Barnes, A.R. Cruden, N.T. Arndt, B. M. Saumur // Ore Geology Reviews. - 2016. - V. 76. - P. 296-316. 4. Barnes S.J., Robertson J.C. Time scales and length scales in magma flow pathways and the origin of magmatic Ni-Cu-PGE ore deposits // Geoscience Frontiers. - 2019. - V. 10. - № 1. - P. 77-87. 5. Платинометальные месторождения мира. I. Платинометальные малосульфидные месторождения в ритмично расслоённых комплексах / Д.А. Додин, Н.М. Чернышев, Д.В. Полферов, Л.Л. Тарновецкий. - М.: АО Геоинформарк, 1994. - 279 с. 6. Naldrett A.J. World-class Ni-Cu-PGE deposits: key factors in their genesis // Mineralium Deposita. - 1999. - V. 34. - P. 227-240. 7. Додин Д.А., Чернышев Н.М., Яцкевич Б.А. Платинометальные месторождения России. - СПб.: Наука, 2000. - 755 с. 8. Naldrett A.J. From the mantle to the bank: the life of a Ni-Cu-(PGE) sulfide deposit // South African Journal of Geology. - 2010. - V. 113.1. - P. 1-32. 9. Соболев А.В. Включения расплавов в минералах как источник принципиальной петрологической информации // Петрология. - 1996. - Т. 4. - № 3. - С. 228-239. 10. Primitive basaltic melts included in podiform chromites from the Oman ophiolite / P. Schiano, R. Clocchiatti, J.-P. Lorand, D. Massare, E. Deloule, M. Chaussidon // Earth and Planetary Science Letter. - 1997. - V. 146. - № 3-4. - P. 489-497. 11. Состав магматогенных флюидов. факторы их геохимической специализации и металлоносности / Л.С. Борисенко, Л.А. Боровиков, Л.М. Житова, Г.Г. Павлова // Геология и геофизика. - 2006. - Т. 47. - № 12. - С. 1308-1325. 12. Рябчиков И.Д., Когарко JI.H., Соловова И.П. Физико-химические условия магмообразовання в основании Сибирского плюма по данным исследования расплавных микровключений в меймечитах и щелочных пикритах Маймеча-Котуйской про­винции // Петрология. - 2009. - Т. 17. - № 3. - С. 311-322. 13. Условия кристаллизации дунитов Кондерского платиноносного щелочно-ультраосновного массива, Юго-Восток Алданского щита / В.А. Симонов, В.С. Приходько, С.В. Ковязин, A. В. Тарнавский // Тихоокеанская геология. - 2010. - Т. 29. - №5. - С. 44-55. 14. Симонов В.А., Приходько В.С., Ковязин С.В. Условия формирования платиноносных ультраосновных массивов Юго-Востока Сибирской платформы // Петрология. - 2011. - Т. 19. - №6. - С. 579-598. 15. Васильев Ю.Р., Гора М.П. Меймечит-пикритовые ассоциации Сибири, Приморья и Камчатки (сравнительный анализ, вопросы петрогенезиса) // Геология и геофизика. - 2014. - Т. 55. - № 8. - С. 1211-1225. 16. Петрогенезис дунитов Гулинского ультраосновного массива (север Сибирской платформы) / В.А. Симонов, Ю.Р. Васильев, С.И. Ступаков, А.В. Котляров, Н.С. Карманов // Геология и геофизика. - 2016. - Т. 57. - № 12. - С. 2153-2177. 17. Chromian spinels from the Magura Unit (Western Carpathians. Eastern Slovakia) - their petrogenetic and palaeogeographic implications / K. Bonova, J. Spisiak, J. Bona, M. Kovacik // Geological Quarterly. - 2017. - V. 61. - № 1. - P. 3-18. 18. Renna M.R., Tribuzio R., Ottolini L. New perspectives on the origin of olivine-rich troctolites and associated harrisites from the Ligurian ophiolites (Italy) // Journal of the Geological Society. - 2016. - V. 173. - №6. - P. 916-932. 19. Среднее содержание летучих компонентов. петрогенных и редких элементов в магматических расплавах главных геодинамических обстановок земли. I. Расплавы основного состава / B. Б. Наумов, В.А. Дорофеева, А.В. Гирнис, В.В. Ярмолюк // Геохимия. - 2017. - № 7. - С. 618-643. 20. Миронов Н.Л., Портнягин М.В. Связь окислительно-восстановительных условий плавления мантии и содержаний меди и серы в первичных магмах на примере Толбачинского дола (Камчатка) и хребта Хуан де Фука (Тихий океан) // Петрология. -2018. - Т. 26. - № 2. - С. 140-162. 21. Физико-химические условия кристаллизации пород ультраосновных массивов Сибирской платформы / В.А. Симонов, В.С. Приходько, Ю.Р. Васильев, А.В. Котляров // Тихоокеанская геология. - 2017. - Т. 36. - № 6. - С. 70-93. 22. Условия формирования ультрабазитов Алхадырского террейна (Восточный Саян. Сибирь) по результатам комплексного изучения состава хромшпинелидов / Ю.П. Бенедюк, В.А. Симонов, А.С. Мехоношин, Т.Б. Колотилина, С.И. Ступаков, А.А. Дорошков // Геология и геофизика. - 2015. - Т. 56. - № 9. - С. 1664-1680. 23. Связь платиноносных ультрамафит-мафитовых интрузивов с крупными изверженными провинциями (на примере Сибирского кратона) / А.С. Мехоношин, Р. Эрнст, У. Седерлунд, М.А. Гамильтон, Т.Б. Колотилина, А.Э. Изох, Г.В. Поляков, Н.Д. Толстых // Геология и геофизика. - 2016. - Т. 57. - №5.- С. 1043-1057. 24. Арискин А.А., Бармина Г.С. Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм. - М.: Наука. «МАИК/Интерпериодика», 2000. - 363 с. 25. Ariskin A.A., Barmina G.S. TOMAGMAT: Development of a magma crystallization model and its petrologic applications // Geochemistry International. - 2004. - V. 42 (Supp. 1). - P. S1-S157. 26. The TOMAGMAT-5: Modeling the Effect of Fe-Ni Sulfide Im- miscibility in dystallizing Magmas and Emulates / A.A. Ariskin, K.A. Bychkov, G.S. Nikolaev, G.S. Barmina // Journal of Petrology. - 2018. - V. 59. - № 2. - P. 283-297. 27. Danyushevsky L.V., Plechov P.Yu. Petrolog 3: Integrated software for modeling crystallization processes // Geochemistry. Geophysics. Geosystems. - 2011. - V. 12. - № 7. С. Q07021. DOI: 10.1029/20ШС003516. 28. Мехоношин А.С., Колотилина Т.Б., Дорошков А.А. Геохимическая модель формирования платиноносного дунит-верлитового массива Медек (Восточный Саян. Россия) // Геология и геофизика. - 2018. - Т. 59. - № 12. - С. 2011-2026. 29. Симонов В.А., Шарков Е.В., Ковязин С.В. Петрогенезис Fe-Ti интрузивных комплексов в районе Сьерра-Леоне. Центральная Атлантика // Петрология. - 2009. - Т. 17. - № 5. - С. 521-538. 30. Sobolev A.V., Danyushevsky L.V. Petrology and Geochemistry of Boninites from the North Termination of the Tonga Trench: dnstraints on the Generation Conditions of Primary High-Ca Boninite Magmas // Journal of Petrology. - 1994. - V. 35. - P. 1183-1211. 31. Перчук Л.Л. Пироксеновый барометр и пироксеновые геотермометры // Доклады Академии наук. - 1980. - Т. 233. - №6.- С. 1196-2000. 32. Lindnsley D.H., Dixon S.A. Pyroxene thermometry // American Mineralogist. - 1983. - V. 68. - P. 477-493. 33. Ashchepkov I.V. dinopyroxene Jd Barometer for mantle peridotites and eclogites and thermal conditions of the lithospheric keels of cratons and their surroundings. A Geo Odyssey // GSA Annual Meeting. - Boston, 2001. - P. ID 11658. 34. Monomineral universal clinopyroxene and garnet barometers for peridotitic, eclogitic and basaltic systems / I.V. Ashchepkov, T. Ntaflos, A.M. Logvinova, Z.V. Spetsius, H. Downes, N.V. Vladykin // Geoscience Frontier. - 2017. - V. 8. - № 4. - P. 775-795. 35. Schmidt M.W. Amphibole composition in tonalite as a function of pressure: an experimental calibration of the Al-in-hornblende barometer // dntrib. Mineral. - Petrology. - 1992. - V. 110. - P. 304-310. 36. Hammarstrom J.M., Zen E.A. Aluminum in hornblende: an empirical igneous geobarometer // American Mineralogist. - 1986. - V. 71. - P. 1297-1313. 37. Anderson J.L., Smith D.R. The effects of temperature and fO2 on the Al-in-hornblende barometer // American Mineralogist. - 1995. - V. 80. - P. 549-559. 38. Krawczynski M.J., Grove T.L., Behrens H. Amphibole stability in primitive arc magmas: effects of temperature, H2O content, and oxygen fugacity // Contribution to Mineralogy and Petrology. - 2012. - V. 164. - P. 317-339. 39. Симакин А.Г., Шапошникова О.Ю. Новый амфиболовый геобарометр для высокомагнезиальных андезитовых и базальтовых магм // Петрология. - 2017. - Т. 25. - № 2. - С. 215-230. 40. Nomenclature of amphiboles: Report of the Subcommittee on Amphiboles of the International mineralogical Association, dmmission on New Minerals and Mineral Names / B.E. Leake, A.R. Woolley, dE.S. Arps, W.D. Birch, M.d Gilbert, J.D. Grice, F.d Hawthorne, F. Kato, H.J. Kisch, V.G. Krivovichev, K. Linthout, J. Laird, J.A. Mandarino, W.V. Maresch, E.H. Nickel, N.M.S. Rock, J.d Schumacher, D.d Smith, N.dN. Stephenson, L. Ungaretti, E.J.W. Whittaker, Y.Z. Guo // American Mineralogist. - 1997. - V. 82. - P. 1019-1037. 41. Симонов В.А., Шелепаев Р.А., Котляров А.В. Физико-химические параметры формирования расслоенного габбро-гипербазитового комплекса в офиолитах Южной Тувы // Ультрабазитбазитовые комплексы складчатых областей и связанные с ними месторождения: Материалы третьей международной конференции. - Екатеринбург: Институт геологии и геохимии УрО РАН, 2009. - Т. 2. - С. 195-198. 42. Магматические горные породы. - М.: Наука, 1983. - Т. 1. - 766 с.