Включения расплава в фенокристах базанитов трубок Конгаровская и Красноозерская (Хакасия, Россия)
Тимина Т. Ю., Шарыгин В. В., Мадюков И. А.
Институт геологии и минералогии СО РАН, 630090, Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3,
Введение.
Проявления мезозойского и кайнозойского щелочно-базальтоидного вулканизма широко распространены в Центрально-Азиатской складчатой области, включающей южные территории Сибири, в том числе и Хакасию, где расположены многочисленные вулканические трубки с глубинными ксенолитами. Эти образования связаны с этапом новейшей тектономагматической активизации региона, которая наиболее интенсивно развивалась в течение кайнозойского времени, но ее первые признаки локально фиксируются уже в конце мезозоя. Ведущим тектоническим процессом, обусловившим магматизм, был рифтогенез континентальной литосферы, сопровождающийся щелочно-базальтовым вулканизмом [3]. Географически трубки можно условно разделить на северную и южную группы.
Трубка Красноозерская относится к южной группе трубок. Она является типичным примером сдвоенной диатремы, подобно кимберлитовым трубкам Сибирской платформы. Согласно недавним Ar-Ar датировкам возраст базанитов главного тела трубки Красноозерская составляет 77 ╠ 3.9 млн. лет, а малого тела (Красноозерская-сателлит) √ 74 ╠ 5.5 млн. лет. Трубка Конгаровская относится к северной группе трубок, возраст ее базанитов составляет 74 ╠ 5.5 млн. лет [1].
Минералогия и петрография базанитов.
Породы, слагающие Конгаровскую и Красноозерскую трубки, относятся к щелочным базальтам базанитового типа (табл. 1). Их щелочной характер отражается в нефелин-нормативном составе (до10% нефелина) и отсутствии модального и нормативного ортопироксена. В качестве вкрапленников (около 15% от объема породы) базаниты трубки Красноозерская содержат оливин (Fo75-71), зональный клинопироксен, и реже плагиоклаз (An62-58). Состав центральных зон некоторых крупных вкрапленников клинопироксена соответствует диопсиду (Mg# = Mg/(Mg+Fe) √ 0.87-0.90) с относительно высокими содержаниями Cr2O3 (0.6-0.8 мас.%). Краевые зоны фенокристов клинопироксена по составу отвечают Ti-авгитам (Mg# √ 0.70-0.76, Al2O3 √ 6-6.5 мас.%, TiO2 √ 2.4-3 мас.%). Основная масса имеет структуру от среднезернистой до крупнозернистой и представлена микрофенокристами и идиоморфными зернами оливина (Fo74-65), клинопироксена (Ti-авгита, Mg# √ 0.72-0.76), плагиоклаза (An60-55) и Ti-магнетита (TiO2 √ 21-23 мас.%). Интерстиции между минералами основной массы заполнены тонкораскристаллизованным агрегатом, в котором диагностируются отдельные зерна апатита, магнетита, анальцима. Для краевых зон фенокристов клинопироксена характерно присутствие кристаллитов плагиоклаза и магнетита. Состав кристаллитов плагиоклаза имеет сходный состав с плагиоклазом основной массы. Кристаллиты магнетита значительно отличаются от зерен магнетита основной массы повышенными содержаниями Al2O3 (~ 6.5 мас.%) и Cr2O3 (0.8-0.9 мас.%), и более низкими концентрациями TiO2 (14.7-17.3 мас.%).
Фенокристы в базанитах тр. Конгаровская (до 10 об.%) представлены оливином (Fo84-72), реже встречаются зональные вкрапленники клинопироксена. Состав центральных зон наиболее крупных вкрапленников клинопироксена отвечает Cr-диопсидам (Mg# = 0.80-0.91, Cr2O3 √ до 1.2 мас.%) с низкими содержаниями Al2O3 (2.4-4 мас.%) и TiO2 (0.1-0.5 мас.%). Внешняя зона фенокристов относится к высокоглиноземистым Ti-авгитам (Mg# √ 0.73-0.78, Al2O3 √ 5.5-7.7 мас.%, TiO2 √ до 3 мас.%). Некоторые фенокристы оливина содержат отдельные сульфидные глобулы размером от 5 до 10 мкм. Основная масса базанитов состоит из оливина (Fo75-70), клинопироксена (Ti-авгита, Mg# √ 0.71-0.76), плагиоклаза (An60-50), Ti-магнетита, F-апатита. Структура основной массы от мелко- до среднезернистой.
Расплавные включения в фенокристах базанитов.
В трубке Красноозерская включения расплава были обнаружены во вкрапленниках оливина и клинопироксена. Размеры включений варьируют от 5 до 60 мкм. Фазовый состав включений расплава в оливине √ стекло + флюид ╠ дочерние фазы ╠ сульфидная глобула. В некоторых случаях стекло тонкораскристаллизованно. Дочерние фазы представлены клинопироксеном, амфиболом, апатитом. В зональных вкрапленниках клинопироксена выявлены первичные расплавные включения, располагающиеся в основном в краевых зонах. Их размеры от 5 до 70 мкм. Фазовый состав включений расплава в клинопироксене: стекло + флюид ╠ апатит ╠ ксеногенный Ti-магнетит (рис.1).
В трубке Конгаровская расплавные включения были выявлены в фенокристах оливина. Размеры включений варьируют от 5 до 40 мкм. Их фазовый состав: стекло + флюид ╠ дочерние фазы. Среди дочерних фаз наиболее распространенны клинопироксен, амфибол, апатит. В нескольких включениях качественно был диагностирован редкий для базанитов минерал √ перовскит. Взаимоотношение минералов во включениях свидетельствует о том, что перовскит является самой ранней фазой. Следует отметить, что в трубках данного региона этот минерал обнаружен впервые.
Химический состав включений.
Стекловатые включения во вкрапленниках оливина из базанитов тр. Красноозерская имеют следующий состав (в мас.%): SiO2 52.7-58.6, Al2O3 19.3-22.5, TiO2 1.9-2.8, FeO 3.2-4.7, MgO 0.5-1, CaO 7-10.48, P2O5 0.4-1, Na2O 2.6-4.4, K2O 1.4-2.5 и Cl 0.08-0.3. Остаточные стекла расплавных включений в клинопироксене, в целом, имеют близкий состав, однако характеризуются пониженными содержаниями TiO2 (0.4-0.7) и более высокими концентрациями P2O5 и K2O (1-2.3 и 2.5-3.4 мас.% соответственно). Качественная оценка по энергодисперсионным спектрам показала, что в сульфидных глобулах из расплавных включений в оливине из базанитов Fe преобладает над Cu, в незначительных количествах присутствует Ni. Для магнетитов из расплавных включений в клинопироксене характерно пониженное содержание TiO2 (15.5-19 мас.%) и повышенные концентрации Al2O3 и Cr2O3 (8.4-10.6 и до 1 мас.%, соответственно) по сравнению с магнетитом основной массы. Их состав наиболее близок к кристаллитам магнетита из внешних зон вкрапленников клинопироксена.
Состав расплавных включений в оливине из тр. Конгаровская очень близок к составу включений в клинопироксене из тр. Красноозерская (в мас.%): SiO2 59.2-61.2), Al2O3 26.5-28, TiO2 0.13-0.16, FeO 0.7-0.9, MgO 0.1-0.3, CaO 0.1-0.3, P2O5 0.14-0.3, Na2O 2.3-5.6, K2O 4-4.5 и Cl до 0.25. Дочерний амфибол из включений тр. Конгаровская соответствует керсутиту (Mg# = 0.68, Ti ~ 0.7 ф. е.). Одиночные сульфидные глобулы в фенокристах оливина тр. Конгаровская состоят в основном из пирротина. К сожалению, из-за маленьких размеров дочерних фаз апатит и перовскит определены только качественно (рис. 2).
Обсуждение результатов
Согласно петрографическим данным, возможный порядок начала образования фаз в базанитах тр. Красноозерская был следующим: фенокристы √ оливин → клинопироксен, плагиоклаз; основная масса √ оливин → клинопироксен, плагиоклаз, магнетит → апатит. Для базанитов трубки Конгаровская порядок кристаллизации минералов был следующим: фенокристы оливин → клинопироксен; основная масса: оливин → клинопироксен, плагиоклаз, магнетит → апатит.
Химический состав центральных зон вкрапленников клинопироксена отвечают по составу малоглиноземистым Cr-диопсидам, а краевые зоны √ соответствуют Тi-авгиту основной массы базанита (рис. 3). Таким образом, центры некоторых зональных фенокристов, по-видимому, являются ксеногенным материалом для базанитовой магмы (реликты дезинтегрированных мантийных или коровых ксенолитов).
На графиках вариаций состава остаточных стекол включений в сопоставлении с базанитами трубок Конгаровская и Красноозерская (рис. 4) видно, что в процессе кристаллизации эволюция исходного базанитового расплава имела миаскитовый характер и была направлена в сторону повышения SiO2, Al2O3 и щелочей, и снижения фемических компонентов. Ранее подобный характер эволюции был выявлен для базанитов трубок Беле и Тергешская, Хакасия [2, 4].
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант ╧ 06-05-65015) и СО РАН (интеграционный проект 6.15).
Литература
1. Брагин В.Ю., Реутский В.Н., Литасов К.Д., Мальковец В.Г. Позднемеловой эпизод внутриплитного магматизма в Северо-Минусинском прогибе по палеомагнитным и геохронологическим данным // Геология и геофизика, 1999, Т. 40, ╧ 4. С. 576-582.
2. Головин А.В., Шарыгин В.В., Мальковец В.Г. Эволюция расплава в процессе кристаллизации базанитов трубки Белё, Минусинская котловина // Геология и геофизика, 2000, Т. 41, ╧ 12. С. 1760-1782.
3. Соболев Н.В., Кепежинскас В.В., Овчинников Ю.И., Похиленко Н.П. Мантийные ксенолиты мезо-кайнозойских вулканических трубок Хакасии. Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР, 1988,76 с.
4. Тимина Т.Ю., Шарыгин В.В., Головин А.В., Эволюция расплава в процессе кристаллизации базанитов трубки Тергешская, Северо-Минусинская впадина // Геохимия, 2006, ╧ 8.
Таблица 1.
Химический состав (мас.%) базанитов трубок Конгаровская и Красноозерская.
Образец | Kг-2 | Кг-127 | КЗ-1 |
SiO2 | 42.96 | 44.31 | 44.03 |
TiO2 | 2.25 | 2.11 | 2.30 |
Al2O3 | 12.51 | 13.25 | 13.03 |
FeO | 12.04 | 11.34 | 12.37 |
MnO | 0.18 | 0.17 | 0.18 |
MgO | 12.64 | 11.51 | 10.09 |
CaO | 10.23 | 9.33 | 10.70 |
Na2O | 2.60 | 3.54 | 2.68 |
K2O | 1.52 | 1.14 | 1.21 |
P2O5 | 0.79 | 0.74 | 0.81 |
ппп | 0.93 | 1.34 | 1.22 |
Сумма | 98.65 | 98.84 | 98.62 |
Нормативный состав |
Нефелин | 10.13 | 10.31 | 6.96 |
Ортоклаз | 9.19 | 6.91 | 7.34 |
Альбит | 3.81 | 11.72 | 10.44 |
Анортит | 18.40 | 17.34 | 20.48 |
Диопсид | 23.00 | 20.53 | 23.44 |
Гиперстен | - | - | - |
Оливин | 29.23 | 27.32 | 24.92 |
Магнетит | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
Ильменит | 4.37 | 4.11 | 4.48 |
Апатит | 1.87 | 1.76 | 1.93 |
Сумма | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
Примечание: образцы Кг-2, Кг-127 √ РФА, тр. Конгаровская; КЗ-1 √ РФА, тр. Красноозерская, главное тело; ппп √ потери при прокаливании. Нормативный состав (CIPW) рассчитывался по анализам, приведенным к 100 мас.% без учета ппп.
Подрисуночные подписи к материалам Тиминой Т.Ю. и др.╚Включения расплава в фенокристах базанитов трубок Конгаровская и Красноозерская (Хакасия, Россия)╩
Рис.1. Расплавные включения в фенокристах из базанитов трубки Красноозерская. A √ стекловатое расплавное включение в фенокристе оливина; Б √ раскристаллизованное расплавное включение в фенокристе оливине; В √ расплавное включение во вкрапленнике клинопироксена. Gl √ стекло; g √ газ; Amph √ амфибол; Mgt √ магнетит. Образец Kz-2.
Рис. 2. Карта распределения по элементам для первичного расплавного включения в оливине из базанитов трубки Конгаровская. Фотография включения сделана во вторичных электронах на сканирующем микроскопе JSM-6360la. Gl √ стекло, g √ газ, Amph √ амфибол, Apt √ апатит, Prv √ перовскит. Образец Кг-709.
Рис. 3.Вариации состава клинопироксенов из базанитов. 1-3 √ тр. Красноозерская: 1 √ центральные зоны вкрапленников; 2 √ краевые зоны вкрапленников; 3 √ клинопироксен основной массы; 4-6 √ тр. Конгаровская: 4 √ центральные зоны вкрапленников; 5 √ краевые зоны вкрапленников; 6 √ клинопироксен основной массы.
Рис. 4. Вариации состава стекол включений в сопоставлении с базанитами. 1 √ базаниты тр. Красноозерская; 2 √ базаниты тр. Конгаровская; 3 и 4 √ стекла включений в фенокристах оливина и клинопироксена, соответственно, тр. Красноозерская; 5 √ стекла включений в фенокристах оливина тр. Конгаровская.
зеркало на сайте "Все о геологии"
зеркало на сайте "Все о геологии"