Научная статья на тему 'Петрография и минералогия ультрамафитов офиолитовых, расслоенных и щелочно-ультраосновных комплексов'

Петрография и минералогия ультрамафитов офиолитовых, расслоенных и щелочно-ультраосновных комплексов Текст научной статьи по специальности «Магматизм и магматические горные породы»

CC BY
151
42
Поделиться

Аннотация научной статьи по геологии, автор научной работы — Чернышов А. И.

Изучены ультрамафиты трех формационных типов: из офиолитовых комплексов, расслоенных мафит-ультрамафитовых и щелочно-ультраосновных интрузий. Показаны петрографические и минералогические особенности ультрамафитов, отражающие длительную их эволюцию в процессе формирования и последующих наложенных пластических деформаций. По составу сосуществующих минералов в ультрамафитах определены геодинамические обстановки их образования

Похожие темы научных работ по геологии , автор научной работы — Чернышов А. И.,

Текст научной работы на тему «Петрография и минералогия ультрамафитов офиолитовых, расслоенных и щелочно-ультраосновных комплексов»

УДК 552.321.6+552.164

ПЕТРОГРАФИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ УЛЬТРАМАФИТОВ ОФИОЛИТОВЫХ, РАССЛОЕННЫХ И ЩЕЛОЧНО-УЛЬТРАОСНОВНЫХ КОМПЛЕКСОВ

А.И. Чернышов

Томский государственный университет E-mail: petro@ggf.tsu.ru

Изучены ультрамафиты трех формационных типов: из офиолитовых комплексов, расслоенных мафит-ультрамафитовых и ще-лочно-ультраосновных интрузий. Показаны петрографические и минералогические особенности ультрамафитов, отражающие длительную их эволюцию в процессе формирования и последующих наложенных пластических деформаций. По составу сосуществующих минералов в ультрамафитах определены геодинамические обстановки их образования,

Ультрамафиты различной формационной принадлежности, являющиеся объектом изучения, постоянно привлекали к себе внимание многих исследователей. Однако приводимые этими авторами данные по петрографии и минералогии ультрама-фитов не учитывали особенностей их деформационной микроструктуры. Поэтому в основу предпринятого минералого-петрографического исследования ультрамафитов положен принцип выделения их закономерностей в процессе пластического течения пород.

Ультрамафиты офиолитовых комплексов представлены метаморфическими и кумулятивными образованиями. Метаморфические дуниты и гарц-бургиты характеризуются значительным разнообразием деформационных микроструктур оливина, отражающих степень пластических деформаций пород и объединяемых в семь последовательно образовавшихся главных типов: протогранулярный, мезогранулярный, порфирокластовый, порфиро-лейстовый, мозаичный, мозаично-лейстовый и паркетовидный [1, 2]. Переход от одного типа микроструктур к другому характеризуется возрастанием роли признаков пластических деформаций: полос излома, неоднородности погасания, изменения конфигурации границ зерен оливина, степени их ориентации и увеличения роли рекристаллизо-ванных индивидов. При анализе пространственного распределения деформационных типов микроструктур оливина в массивах от центра к периферии отмечается общая тенденция уменьшения размера зерен в породах, выявляя динамометаморфи-ческую зональность [1-3]. В процессе пластических деформаций пород происходит изменение химического состава оливина и хромшпинелида. Направленность изменения состава минералов определяется термодинамическими условиями их мета-морфогенного преобразования, которые могут фиксироваться в доминирующем механизме пластического деформирования [4]. Так, например, в оливинах из дунитов Парамского массива (северовосточное Прибайкалье), деформированных, главным образом, трансляционным скольжением, отчетливо отмечается возрастание железистости (6,0—>10,5 % Fa) с увеличением степени деформации от протогранулярного оливина к мозаично-лейстовому. При вторичной рекристаллизации от-

жига в мозаично-паркетовидных оливинах отмечается заметное уменьшение этого параметра (до 3,5 % Fa). С возрастанием степени пластических деформаций трансляционным скольжением в оливине происходит искажение кристаллической решетки и возрастает плотность дислокаций, а при рекристаллизации отмечается обратная тенденция, что связано с процессами дислокационного возврата, полигонизации и нуклеацией [5].

Вариации состава хромшпинелидов в дунитах и гарцбургитах, слабо затронутых серпентинизаци-ей, также связываются с условиями их высокотемпературного динамометаморфизма [1, 6, 7]. Такая корреляция наиболее отчетливо прослеживается в дунитах. Так, например, для хромшпинелидов из дунитов Парамского и Шаманского массивов (северо-восточное Прибайкалье), с возрастанием деформаций отмечается увеличение содержания FeO и Fe2O3 и уменьшение - М§0 и А1203 [2]. Этот тренд хорошо согласуется с данными других исследователей [8] и обусловлен регрессивной направленностью метаморфических процессов, протекающих с возрастанием потенциала кислорода [9]. В дунитах Оспинского массива (юго-восток Восточного Сая-на) отмечается другая тенденция [3], где интенсивное возрастание пластических деформаций приводит к увеличению в хромшпинелидах содержания М§0 и А1203 и уменьшению - FeO и Сг203, при минимальном содержании и вариациях Fe2O3, что, очевидно, связано с высокими температурами метаморфизма при низком потенциале кислорода.

Оливиниты и серпентин-оливиновые ультраме-таморфиты, являющиеся продуктами дегидратации серпентинитов, образуются при прогрессивном метаморфизме в результате разогрева эндо-контактовых частей массивов вдоль тектонически активных зон [3, 4]. Эти породы по особенностям минерального состава близки дунитам, претерпевшими вторичную рекристаллизацию отжига. Они характеризуются наличием регенерированного оливина с низкой железистостью, в котором отсутствуют следы пластических деформаций. Хромшпинелиды в ультраметаморфитах отличаются от исходных повышенной хромистостью и по-нижененной железистостью. Отличительным признаком ультраметаморфитов является обильная вкрапленность тонкодисперсного магнетита.

Известия Томского политехнического университета. 2007. Т. 310. № 3

Ультрамафиты кумулятивной серии офиолито-вых комплексов представлены оливинитами и породами верлит-клинопироксенитовой ассоциации. Кумулятивные ультрамафиты отличаются от мета-морфогенных по составу породообразующих минералов. Оливины в них имеют повышенную желези-стость, а хромшпинелиды характеризуются более высокой глиноземистостью, железистостью и пониженной хромистостью. Породы верлит-клино-пироксенитовой ассоциации отличаютсся неоднородным составом клинопироксена, очевидно, отражающим условия их формирования. Эти породы также были подвержены пластическим деформациям, что фиксируется наличием в минералах неоднородного погасания, полос излома и признаков синтектонической рекристаллизации.

По составу минералов метаморфические ульт-рамафиты изученных офиолитовых комплексов, относятся к предельно истощенным ультрамафи-там гарцбургитового подтипа. По параметрам составов сосуществующих минералов они сформировались в палеогеодинамических обстановках, главным образом, развитых островных дуг и, реже, примитивных островных дуг [10, 11].

Ультрамафиты расслоенных комплексов, рассмотренных на примере мафит-ультрамафитового Йо-ко-Довыренского массива (северо-восточное Прибайкалье), по характеру микроструктур разделяются на две петрогенетические ассоциации - прото-магматическую и метаморфогенную [2, 12]. Прото-магматические породы имеют типичную кумулятивную микроструктуру с присутствием минеральных зерен двух генераций: гипидиоморфных кристаллов кумулуса и ксеноморфных зерен интерку-мулуса. Вариации количественных соотношений кумулуса и интеркумулуса отражают режим фракционной кристаллизации магматического расплава. Метаморфогенные ультрамафиты имеют деформационные микроструктуры, которые являются результатом наложенных пластических деформаций, обусловленных, главным образом, синтек-тонической рекристаллизацией. Среди деформационных микроструктур по особенностям проявления признаков наложенной рекристаллизации выделяются следующие главные типы: протограну-лярный, мезогранулярный, порфиролейстовый и порфирокластовый.

Состав главных породообразующих минералов в ультрамафитах этого комплекса также отражает условия их формирования. Оливины представлены хризолитом, эволюция состава которого в процессе магматической дифференциации характеризуется последовательным ростом содержаний FeO, МпО и уменьшением - М§О, N10 при постоянной концентрации СаО. Последующие пластические деформации нарушают первичные корреляционные связи, в результате чего происходит увеличение содержаний СаО, М§О, МпО и уменьшение N10. При этом максимальные вариации характерны для содержаний СаО, которые отчетливо корре-

лируются со степенью пластического деформирования оливина.

Хромшпинелиды в ультрамафитах обнаруживают существенные вариации химического состава и представлены широким спектром от хромпикотита с повышенной титанистостью до хроммагнетита. Их вещественная эволюция в вертикальном разрезе массива выражается в уменьшении снизу вверх роли магнохромитового и увеличении магнетито-вого миналов при одновременном росте титани-стости, что является отражением типичного магматического тренда, обусловленного фракционной кристаллизацией системы. Хромшпинелиды в пластически деформированных ультрамафитах характеризуются нарушением первичных корреляционных связей между петрогенными компонентами. Это выражается в уменьшении концентраций ТЮ2, МО при увеличении МпО, Fe203.

Йоко-Довыренский мафит-ультрамафитовый массив по составу сосуществующих минералов в ультрамафитах, возможно, относятся к внутриплит-ным образованиям, сформировавшихся на небольших глубинах и при невысоком давлении (ниже 7 кбар), которое снижалось от подошвы к кровле массива. Температура образования ультрамафитов значительно варьирует (1300...800 °С) и отражает условия, как кристаллизации магматического расплава, так и наложенных пластических деформаций.

Ультрамафиты щелочно-ультраосновных комплексов отличаются друг от друга по своим структурно-минералогическим особенностям.

В ультрамафитах Гулинского массива (северо-запад Сибирской платформы) установлены как протомагматические, так и деформационные микроструктуры оливина, последние из которых объединены в три типа: протогранулярный, пор-фирокластовый и мозаичный [4]. Деформационные микроструктуры оливина в дунитах Гулинско-го массива близки микроструктурам в метаморфических ультрамафитах из офиолитовых комплексов. Оливин в дунитах массива по вещественному составу соответствует хризолиту с повышенной кальциевостью. Вариации его состава обнаруживают связь с эволюцией микроструктуры. В ряду микроструктур от протомагматических к протограну-лярным, отражающем процесс отжиговой рекристаллизации, наблюдается уменьшение железисто-сти. В мозаичном оливине, образовавшимся по протогранулярному в результате пластической деформации, отмечается обратная тенденция данного параметра. Хромшпинелид в изученных дунитах обнаруживает значительные вариации химического состава, которые согласуются с изменением состава оливина. Для наиболее магнезиального про-тогранулярного оливина характерен парагенезис с хроммагнетитом, для более железистого протомаг-матического и мозаичного оливина - с титаномаг-нетитом. Клинопироксены в породах Гулинского массива по вещественному составу существенно отличаются от клинопироксенов в других изучае-

мых комплексах более высоким содержанием ТЮ2, FeO, N820 и пониженным - Сг203, СаО.

По составу сосуществующих минералов ультра-мафиты Гулинского массива относятся к внутри-плитным образованиям, сформировавшихся на небольших глубинах, при высоких температурах (1500...1000 °С) и низком давлении.

Ультрамафиты Инаглинского массива (Алданский щит) представлены метаморфогенными дуни-тами. Они отличаются от ультрамафитов Гулинского массива большим разнообразием деформационных микроструктур и отсутствием магматогенных. Установленные микроструктуры подразделяются на пластически деформированные: протогрануляр-ный, пегматоидно-порфирокластовый, мезограну-лярный, порфирокластовый, мозаичный типы, - и образовавшиеся в результате вторичной рекристаллизации отжига: пегматоидный, лейстовый, моза-ично-лейстовый и идиобластовый типы [2, 4].

Микроструктурная анизотропия дунитов, обусловленная пластическими деформациями и рекристаллизацией отжига, находит отражение в вариациях химизма породообразующих минералов. С возрастанием деформации от протогранулярного типа к мозаичному наблюдается увеличение железистости и каль-циевости оливина, а в хромшпинелидах - накопление ^е0, Мп0, ТЮ2 и обеднение по М§0, А1203, Сг203. Высокотемпературная рекристаллизация отжига, проявившаяся на консолидационном этапе с образованием идиобластового и пегматоидного типов дунитов, способствовала понижению железисто-сти и кальциевости оливина, а также увеличению Сг203, А1203 и уменьшению ^е0, ТЮ2 в хромшпине-лидах. Относительно низкотемпературная посткон-солидационная рекристаллизация отжига существенно не изменяет состав исходных пластически деформированных оливинов и хромшпинелидов.

Установленная неоднородность вещественного состава в сосуществующих хромшпинелидах и оливинах, очевидно, отражает отсутствие между ними твердофазового равновесия, что является следствием незавершенности метаморфических реакций обмена между минеральными фазами. Полученные температурные равновесия для хромшпи-нелидов и оливинов в Инаглинском массиве свидетельствуют о их метаморфогенных преобразованиях при температурах 1000...800 °С.

Клинопироксены из метасоматических верли-тов и клинопироксенитов по составу оказываются очень близкими к метасоматическим клинопирок-сенам из пород верлит-клинопироксенитовой ассоциации офиолитовых комплексов, от которых отличаются повышенным содержанием ТЮ2, Na20, пониженным - А1203, Сг203, МпО. Состав клино-пироксенов указывает на их формирование в условиях невысокого давления при повышенном потенциале натрия. С возрастанием дифференциальных напряжений, они также как и клинопироксе-ны из офиолитовых комплексов, претерпели пластические деформации.

Выводы

Петрографо-минералогические исследования свидетельствуют, что ультрамафиты, изначально являющиеся гетерогенными образованиями, в процессе многоэтапной мантийно-коровой эволюции претерпели значительные структурно-вещественные преобразования. Эти метаморфогенные изменения обусловлены, главным образом, высокотемпературными пластическими деформациями и находят отражение в близкой иерархической последовательности микроструктурных изменений пород, а также в вариациях вещественного состава главных породообразующих минералов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гончаренко А.И. Петроструктурная эволюция альпинотипных гипербазитов. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 1989. - 398 с.

2. Чернышов А.И., Гончаренко А.И., Гертнер И.Ф., Бетхер О.В. Петроструктурная эволюция ультрамафитов. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 1997. - 160 с.

3. Гончаренко А.И., Чернышов А.И. Деформационная структура и петрология нефритоносных гипербазитов. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 1990. - 200 с.

4. Чернышов А.И. Ультрамафиты (пластическое течение, структурная и петроструктурная неоднородность). - Томск: Чародей, 2001. - 214 с.

5. Чернышов А.И. Петроструктурная эволюция оливинов в ульт-рамафитах Парамского и Шаманского массивов (Байкало-Муйский офиолитовый пояс) // Геология и геофизика. - 2005. - Т. 46. - № 11. - С. 1121-1132.

6. Irvin T.N. Chromian spinel as a petrogenetic indicator. P. I. Theory // Canad J. Earth. Sci. - 1965. - V. 2. - № 6. - P. 648-672.

7. Irvine T.N. Chromian spinel as a petrogenetic indicator. P. 2. Petrolo-gic applications // Canad. J. Earth. Sci. - 1967. - V. 4. - P. 71-103.

8. Макеев А.Б., Перевозчиков Б.В., Афанасьев А.К. Хромитонос-ность Полярного Урала. - Сыктывкар: Изд-во Ин-та геологии Комифилиал АН СССР, 1985. - 153 с.

9. Малахов И.А. Петрохимия главных формационных типов ультрабазитов. - М.: Наука: 1983. - 207 с.

10. Паланджан С.А. Типизация мантийных перидотитов по геодинамическим обстановкам формирования. - Магадан: СВКНИИ ДО РАН, 1992. - 104 с.

11. Ступаков С.И., Симонов В.А. Особенности минералогии ульт-рабазитов - критерий палеогеодинамических условий формирования офиолитов Алтае-Саянской складчатой области // Геология и геофизика. - 1997. - Т. 38. - № 6. - С. 746-755.

12. Гертнер И.Ф. Петрология Иоко-Довыренского расслоенного ультрамафит-мафитового плутона (Северное Прибайкалье): Дис. ... канд. геол.-минерал. наук. - Томск, 1994. - 310 с.

Поступила 25.12.2006 г.