CC BY
20
геохронологические свидетельства полихронности рудно-магматических систем // Геология рудных месторождений. 2016. Т. 58, № 1. С. 37-57.
Barkov A. Y., Nikiforov A. A., Martin R. F. A novel mechanism of spheroidal weathering: a case study from the Monchepluton layered complex, Kola Peninsula, Russia // Bulletin of the Geological Society of Finland. 2015. Vol. 87. P. 79-85.
Karykowski B. T., Maier W. D., Groshev N. Y., Barnes S.-J., Pripachkin P. V., McDonald I. Origin of Reef-Style PGE Mineralization in the Paleoproterozoic Monchegorsk Complex, Kola Region, Russia // Economic Geology. 2018. Vol. 113, No. 6. P. 1333-1358.
Сведения об авторах
Сущенко Артем Максимович
студент, Апатитский филиал Мурманского государственного технического университета; старший лаборант, Геологический институт ФИЦ КНЦ РАН, artyom_sushenko@mail.ru Сидельников Максим Владимирович
студент, Апатитский филиал Мурманского государственного технического университета; инженер второй категории, Геологический институт ФИЦ КНЦ РАН, maxsidelnikov@yandex.ru Грошев Николай Юрьевич
кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник, Геологический институт ФИЦ КНЦ РАН, nikolaygroshev@gmail.com
Sushchenko Artyom Maksimovich
Student, Apatity Subsidiary of the Murmansk State Technical University; Laboratory Assistant, Geological Institute of FRC KSC RAS, artyom_sushenko@mail.ru Sidel'nikov Maksim Vladimirovich
Student, Apatity Subsidiary of the Murmansk State Technical University; Engineer, Geological Institute of FRC KSC RAS, maxsidelnikov@yandex.ru Groshev Nikolay Yurievich
PhD (Geology & Mineralogy), Researcher, Geological Institute of FRC KSC RAS, nikolaygroshev@gmail.com
DOI: 10.25702ZKSC.2307-5252.2019.6.037 УДК 552.13, 552.086
А. Р. Тагирова, Н. А. Алфимова
Санкт-Петербургский государственный университет (СПбГУ), Институт наук о Земле, Санкт-Петербург, Россия
ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОРОД ЗОНЫ СОВРЕМЕННОГО ВЫВЕТРИВАНИЯ ОАЗИСА ХОЛМЫ ЛАРСЕМАНН (ЗЕМЛЯ ПРИНЦЕССЫ ЕЛИЗАВЕТЫ, ВОСТОЧНАЯ АНТАРКТИДА)
Аннотация
Породы зоны современного выветривания оазиса Холмы Ларсеманн представлены О-В^ЭИ, Ог^Н калишпатовыми и Gr-Sil-Bt калишпатовыми гнейсами. Рассчитанная температура 600-720 °С соответствует условиям амфиболитовой фации метаморфизма, что коррелируется с минеральным составом пород.
Современное выветривание проявлено в породах двумя путями: физическим, выражаемым в трещиноватости пород и минералов, и химическим, выраженным в формировании низкотемпературной псевдоморфозы по силлиманиту, вероятно, диккита, но не в преобразовании биотита. Ключевые слова:
высокоглиноземистые гнейсы, современное выветривание, Холмы Ларсеманн, Восточная Антарктида.
A. R. Tagirova, N. A. Alfimova
Saint Petersburg State University (SPbSU), Institute of Earth Sciences, Saint Petersburg, Russia
PETROGRAPHIC CHARACTERISTICS OF ROCKS OF THE MODERN WEATHERING ZONE OF THE LARSEMANN HILL OASIS (ELIZABETH PRINCESS LAND, EASTERN ANTARCTICA)
Abstract
The rocks of the modern weathering zone of the Larsemann Hills oasis are represented by Gr-Bt-Sil gneisses, Gr-Sil potassium feldspar gneisses and Gr-Sil-Bt potassium feldspar gneisses. The calculated temperature of 600-720 °C corresponds to the conditions of biotite-sillimanite-garnet-potassium feldspar subfacies of amphibolite facies of metamorphism, which correlates with the mineral composition of the rocks. Weathering is manifested in the rocks in two ways: physical, expressed in the fracturing of rocks and minerals, and chemical, expressed in the formation of low-temperature pseudomorphosis of dickite on sillimanite, but not in the conversion of biotite. The observed petrographic features of the rocks suggest that iron, which cements a number of samples, appeared in the rocks from the outside, but not as a result of the chemical transformation of the rocks themselves. Keywords:
high-alumina gneisses, modern weathering, Larsemann Hills, East Antarctica. Введение
Оазис Холмы Ларсеманн (Восточная Антарктида) является уникальным местом, где в настоящее время выветривание горных пород происходит в условиях отсутствия жидких осадков и развитой биоты и, следовательно, может рассматриваться в качестве аналога условий, существовавших на поверхности ранней Земли.
Целью данной работы было изучение петрографического состава пород из зоны современного выветривания оазиса Холмы Ларсеманн (Земля Принцессы Елизаветы, Антарктида) и оценка степени низкотемпературных изменений, проявленных в этих породах.
Материал и методика исследований
Объектами исследования стали образцы горных пород из комплекса парагнейсов Брокнес по (Carson, Grew, 2007), которые были отобраны в ходе двух Российских антарктических экспедиций (РАЭ) — 61 (01-02.2016) и 63 (12.2017) — сотрудниками Института географии Российской академии наук (ИГ РАН) Долгих А. В. и Шоркуновым И. Г. Образцы отбирались на поверхности скальных обнажений различных экспозиций в оазисе Холмы Ларсеманн на полуострове Брокнес (69 ° 20 ' ю. ш., 76 ° 20 ' в. д.) в Восточной Антарктиде.
Изучение химического состава минералов проведено в ресурсном центре СПбГУ «Геомодель» на сканирующем электронном микроскопе Hitachi S-3400N с аналитическими приставками количественного ЭДС-микроанализа EDX —
AzTec Energy 350. Рамановские спектры минералов получены в ресурсном центре СПбГУ «Геомодель» на рамановском спектрометре Horiba Jobin-Yvon LabRam HR 800.
Результаты и их обсуждение
В результате проведенных исследований образцы были разделены на три группы — Gr-Bt-Sil гнейсы, Gr—Sil калишпатовые гнейсы и Gr-Sil-Bt калишпатовые гнейсы.
Первый тип пород — Gr-Bt-Sil гнейсы, имеют красно-рыжий оттенок, обусловленный красноцветными пленками оксидов железа, а также сильно физически изменены, что выражается в сильной трещиноватости минералов, а иногда в их почти полной дезинтеграции (рис. 1). Состоят из кварца (35 %), калиевого полевого шпата (25 %) и андезина (20 %), которые образуют ксеноморфные зерна, силлиманита (10 %), образующего идиоморфные, вытянутые в одном направлении зерна, биотита (5 %), выделяющегося в виде идиоморфных лейст, и альмандина (5 %), который образует в породах порфиробласты субидиоморфного до идиоморфного облика. Породы имеют лепидогранобластовую структуру, для которой характерны простые полигональные границы лейкократовых минералов (кварца, КПТТТ, андезина) и пластинчатая форма слюд (биотита), и массивную текстуру.
Рис. 1. Образец S180. Зерно альмандина, сохранившее внешнюю форму, но внутренне полностью разрушенное. Изображение в обратно-рассеянных электронах (BSE)
Fig. 1. Sample S180. Almandine grain, which has retained its external shape, but is completely destoyed internally. Back-scattered electron (BSE) image
Второй тип — Gr-Sil калишпатовые гнейсы, светлые, имеют слегка желтоватый цвет, вокруг зерен альмандина выражены красновато-рыжие ореолы. Приповерхностный керн имеет ярко выраженный красновато-коричневый оттенок и мощную глазурированную светло-красную корку-прокраску. Состоят
из калиевого полевого шпата (50 %), кварца (30 %) и андезина (10 %), которые образуют ксеноморфные зерна, силлиманита (5 %), образующего идиоморфные удлиненные в одном направлении зерна с поперечной трещинноватостью, альмандина (5 %), выделяющегося в виде порфиробластов субидиоморфного до идиоморфного облика. Породы имеют мозаичную (или гранулитовую) структуру (рис. 2), для которой характерны простые полигональные границы лейкократовых минералов (кварца, КПШ, андезина), и массивную текстуру.
Рис. 2. Образец 037cm01. Общий облик породы с мозаичной структурой.
В правом нижнем углу наблюдаются мирмекитовые сростки кварца и андезина.
Изображение в обратно-рассеянных электронах (BSE)
Fig. 2. Sample 037cm01. General appearance of the rock. Myrmecite aggregates of quartz and andesine in the right lower corner. Back-scattered electron (BSE) image
В данном типе пород обнаружен минерал, имеющий цвет от зеленовато-желтого до желтовато-оранжевого, слабое двупреломение и показатель преломления до 1,47. Он развивается по силлиманиту и рассматривается как вторичный. По составу является водным силикатом алюминия с примесями Fe, Mg и Ti (табл. 1). На основе изучения рамановских спектров можно предполагать, что это диккит.
Третий тип пород — Gr-Sil-Bt калишпатовые гнейсы, имеют ярко выраженный красновато-коричневый оттенок и мощную глазурированную темно-красную корку-прокраску. Несмотря на наиболее сильную трещиноватость на минеральном уровне, из всех описанных образцов данные породы самые плотные, что связано со вторичной цементацией и наиболее интенсивным развитием скального «загара». Состоят из калиевого полевого шпата (35 %) и кварца (35 %), образующих ксеноморфные зерна, силлиманита (15 %), зерна которого имеют удлинение в одном направлении, биотита (5 %), образующего идиоморфные лейсты, андезина (5 %), выделяющегося в виде ксеноморфных зерен и альмандина (5 %), образующего порфиробласты. Породы имеют лепидогранобластовую структуру и слабополосчатую текстуру.
Таблица 1
Представительные анализы диккита
Table 1
Representative analyses of dickite
Спектр SiO2 TiO2 AI2O3 FeO MgO Сумма
385 47,08 0,99 36,54 1,14 0,7 86,45
400 43,16 1,17 33,09 1,02 0,95 79,39
720 41,34 1,69 33,06 5,35 0,74 82,18
276 44,17 0 34,66 3,66 0,89 83,38
312 45,3 0 35,36 2,16 1,22 84,04
315 47,94 0 31,96 1,5 1,26 82,66
325 41,6 0 32,52 1,56 0,94 76,62
331 47,42 0 23,92 7,7 2,42 81,46
332 44,84 0 36,54 1,92 0,74 84,04
339 47,02 0 36,32 1,46 0,78 85,58
Общий рыжевато-ржавый облик всех изучаемых пород подтверждается микроскопически: в шлифах наблюдается заполнение трещин оксидами и гидроксидами железа.
Калиевые полевые шпаты во всех типах пород представлены членами изоморфного ряда ортоклаз — альбит, а плагиоклазы содержат от 30 до 40 % анортитовой молекулы и представлены андезином. Гранаты существенно альмандиновые с содержанием минала пиропа > 30 %. Биотиты представлены членами флогопит-аннитовой серии, относятся к Mg-разновидности (табл. 2). В изучаемых породах биотит не измененный, как и остальные минералы (кроме силлиманита), имеет чистую поверхность.
Таблица 2
Представительные анализы биотитов
Table 2
Representative biotite analyses
№ образца Спектр SiO2 TiO2 AI2O3 FeO MgO Na2O K2O Сумма T, °C
031cm01v 241 35,05 5,4 14,6 17,68 10,78 0,33 9,2 93,04 683
031cm01v 242 35,03 4,48 14,6 17,03 11,33 0,35 9,38 92,2 659
053cm17 386 38,04 3,87 15,22 13,3 15,81 0 10,33 96,57 683
053cm17 406 37,85 5,12 15,22 14,79 14,13 0 10,32 97,43 708
044cm08 612 38,64 3,41 18,8 17,34 8,88 0,44 8,36 95,87 599
050cm14 787 35,88 3,6 14,77 14,97 12,49 0 8,87 90,58 656
S089 8 35,27 5,41 14,01 18,67 9,83 0,36 9,7 93,25 677
S089 10 31,91 5,24 13,1 19,98 7,28 0,5 8,7 86,71 672
S265 87 37,36 5,27 15,24 17,6 12,04 0,31 10,31 98,13 677
S265 88 36,24 5,26 14,39 17,61 11,93 0,39 10,03 95,85 680
S180 206 35,96 3,68 14,08 13,75 13,83 0,38 10,39 92,07 654
S180 210 34,42 4,74 13,24 16,07 11,99 0 10,04 90,5 679
На основе химического состава биотитов были рассчитаны P-T-условия метаморфизма при помощи Ti-термометра (Henry et al., 2005): температуры варьируют от 600 до 720 °C для давления 4-6 кбар (рис. 3). Они соответствуют верхам амфиболитовой фации метаморфизма биотит-силлиманитовой-гранат-калишпатовой субфации по (Бушмин, Глебовицкий, 2008) и коррелируются с минеральным парагенезисом изучаемых пород.
720 700 680 660 640 620 600
P, °C
V •• • BB63- 06
V ( . V : ••
• • »••г •• • • • у ф • •• •
• • < • •• • > • • •
< > • • >
• •
0 10 20 30 40 50
Количество анализов
Рис. 3. Диаграмма рассчитанных температур для всех анализов биотитов Fig. 3. Diagram of calculated tempratures for all biotite analyses
Выводы
Таким образом, в результате проделанной работы можно сделать следующие выводы.
1. Породы зоны современного выветривания оазиса Холмы Ларсеманн представлены тремя видами высокоглиноземистых гнейсов — Gr-Bt-Sil гнейсами, Gr—Sil калишпатовыми гнейсами и Gr-Sil-Bt калишпатовыми гнейсами. Породы метаморфизованы в условиях амфиболитовой фации при температурах от 600 до 720 °C и давлении 4-6 кбар.
2. Современное выветривание проявлено в породах двумя путями: физическое выветривание, выражаемое в трещиноватости пород и минералов, и химическое выветривание. Химическое выветривание выражается в формировании низкотемпературной псевдоморфозы по силлиманиту, вероятно, диккита, но не в преобразовании биотита.
3. Наблюдаемые петрографические особенности пород позволяют предположить, что железо, которое цементирует ряд образцов, появилось в породах извне, но не в результате химического преобразования самих пород.
Благодарности
Авторы выражают искреннюю благодарность сотрудникам ИГ РАН Долгих А. В. и Шоркунову И. Г. за предоставленные материалы и обсуждение задач исследований.
Литература
Бушмин С. А., Глебовицкий В. А. Схема минеральных фаций метаморфических пород // Записки РМО. 2008. CXXXVII2 (2). С. 1-13.
Carson C. J., Grew E. Geology of the Larsemann Hills, Antarctica, (1 : 25 000 scale map). Geoscience Australia, Canberra. 2007.
Henry D. J., Guidittic, C. V., Thomson J. A. The Ti-Saturation Surface for Low-to-Medium Pressure Metapelitic Biotite: Implications for Geothermometry and Ti-Substitution Mechanisms // Journal of American Mineralogist. 2005. Vol. 90. P. 316-328. http://dx.doi.org/10.2138/am.2005.1498
Сведения об авторах
Тагирова Алина Рустэмовна
студентка четвертого курса кафедры региональной геологии, Институт наук о Земле, СПбГУ, tagirova_ar@mail.ru Алфимова Надежда Аркадьевна
кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры региональной геологии, Институт наук о Земле, СПбГУ, n.alfimova@spbu.ru
Tagirova Alina Rustemovna
Student, Department of Regional Geology, Institute of Earth Sciences, SPbSU,
tagirova_ar@mail. ru
Alfimova Nadezhda Arkadevna
PhD (Geology & Mineralogy), Associate Professor, Department of Regional Geology, Institute of Earth Sciences, SPbSU, n.alfimova@spbu.ru
DOI: 10.25702/^^2307-5252.2019.6.038 УДК 551.89, 551.35
Д. С. Толстобров, В. В. Колька, А. А. Вашков
Геологический институт ФИЦ КНЦ РАН, Апатиты, Россия
СЛЕДЫ КАТАСТРОФИЧЕСКОГО СОБЫТИЯ В ДОННЫХ ОСАДКАХ ОЗЕР В РАЙОНЕ СЕЛА КЕРЕТЬ, КАРЕЛИЯ
Аннотация
Приведены результаты литологического изучения донных осадков озер, расположенных в районе села Кереть, Республика Карелия. В разрезах вскрыты голоценовые отложения морского и современного озерного происхождения. В нескольких озерах в толще морских осадков выделяется прослой, представленный смесью песка и алеврита с обломками раковин и единичными зернами гравия, формирование которого связано c цунами. Ключевые слова:
осадки цунами, озерные котловины, Белое море, Северная Карелия, голоцен.
