Автор: Портнягин Максим Владимирович
Название работы: Происхождение мантийных магм над зонами субдукции на примере офиолитового комплекса Тродос , О.Кипр
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 04.00.02 - геохимия
Классификационный индекс:
Ведущая организация: Институт геохимии и аналитической химии имени В.И.Вернадского РАН
Руководитель:
доктор геолого-минералогических наук А.В.Соболев;
Оппонент:
доктор геолого-минералогических наук О.А.Луканин;
доктор геолого-минералогических наук А.Я.Шараськин;
Место защиты:
Дата защиты:
Издательство: Москва
Количество страниц: 320
Язык: русский
Содержание работы:
Офиолитовый комплекс Тродос: результаты предыдущих исследований и постановка задачи жанной работы.
Методы исследования.
Объекты исследования.
Геохимическая неодногродность пород лавового и дайкового комплексов
Ультрамафические лавы и дайки
Магматические включения в минералах.
Условия кристаллизации и состав примитивных магм.
Первичные магмы.
Происхождение и эволюция первичных магм Тродоса.
Петролого-геодинамическая модель образования офиолитового комплекса Тродос.
|
Реферат:
Актуальность темы исследования.
Согласно современным петролого-геохимическим моделям эволюции мантии Земли в ее истории происходило существенное взаимодействие корового и мантийного вещества. Исключительное
значение в этом взаимодействии имеет геодинамическая обстановка деструктивных окраин литосферных плит, в которой происходят взаимосвязанные процессы субдукции корового вещества
в мантию и процессы частичного плавления, приводящие к образованию новой коры. В последние годы был достигнут значительный прогресс в понимании этих сложных процессов и для
их описания предложен ряд количественных моделей, опирающихся на определенные представления о происхождении надсубдукционных магм [McCulloch, Gamble, 1991; Davies, Stevenson,
1992; Tatsumi, Kogiso, 1997; Sobolev, Chaussidon, 1996].
Все это делает особенно актуальным вопрос о количественной характеристике физико-химических условий образования и эволюции мантийных магм над зонами субдукции. Важнейшими
задачами в этом направлении исследования в настоящее время являются: (1) определение состава и условий образования первичных магм надсубдукционных зон и (2) количественная
оценка вклада мантии и субдуцированной плиты в состав источника первичных магм. В решении этих задач на основе комплексного петролого-геохимического подхода заключается актуальность
и обоснование цели данной работы.
Объектом исследования стал офиолитовый комплекс Тродос на о.Кипр. Этот массив является классическим примером офиолитов надсубдукционного типа [Pearce et al., 1984] и
представляет уникальный практически ненарушенный полный разрез палеоокеанической коры, сложенной геохимически разнообразными производными мантийных магм надсубдукционного
происхождения.
Цель работы.
Цель настоящей работы состоит в решении следующих вопросов петрологии и геохимии пород эффузивного и дайкового комплексов массива Тродос:
1. Выделение геохимических типов пород, характеристика их возрастных взаимотношений, пространственного распределения и объемных соотношений;
2. Определение условий кристаллизации примитивных магм;
3. Определение составов первичных магм и их мантийных источников;
4. Определение физико-химических условий образования первичных магм.
Научная новизна
1. На примере комплекса Тродос впервые на количественном уровне определены составы первичных магм полного разреза эффузивных пород палеоокеанической коры надсубдукционного
типа, включая содержание редких и летучих компонентов, составы минералов ликвидусной ассоциации и физико-химические условия кристаллизации.
2. Установлено, что в процессы магмобразования над зонами субдукции в узком временном интервале могут быть вовлечены контрастные по температуре и глубинности мантийные
источники. Это может приводить к образованию ассоциации высококальциевых бонинитов и островодужных толеитов, характерной для массива Тродос, многих офиолитовых комплексов
и современных надсубдукционных зон.
3. Количественно оценен состав H2О-содержащего флюида/расплава, привнесенного в мантийные источники магм Тродоса. На основании полученной зависимости между количеством
H2О-содержащего флюида/расплава в источнике и степенью его плавления показано, что плавление мантийных источников надсубдукционных магм может происходить главным образом вследствие
понижающего влияния H2О на температуру солидуса перидотита.
4. В виде включений во вкрапленниках магнезиального оливина и хромистой шпинели установлены расплавы с экстремальным фракционированием несовместимых элементов. Присутствие
таких расплавов в надсубдукционных зонах определяется комплексным влиянием двух факторов: плавлением мантии в режиме открытой системы, проницаемой для расплавов при их низком
содержании, и сильными вариациями содержаний несовместимых элементов в составе H2О-содержащего флюида/расплава, инициирующего плавление.
Практическая ценность
1. Полученные фактические данные об условиях образования первичных расплавов массива Тродос представляют собой количественную основу для разработки геодинамических моделей
островодужных систем;
2. Определение состава H2О-содержащего компонента в источнике надсубдукционных магм и его роли в образовании первичных магм является основой для количественной оценки
баланса масс несовместимых элементов и H2О между различными вещественными резервуарами Земли;
3. Применение предложенных методических разработок существенно повышает надежность и эффективность петролого-геохимических исследований, направленных на выяснение состава
и условий образования первичных мантийных магм и их мантийных источников.
Фактический материал
В основу работы положен фактический материал, полученный в результате исследования коллекции примитивных вулканических и дайковых пород офиолитового комплекса Тродос
(около 300 образцов), собранных автором совместно с А.В.Соболевым, Л.В.Дмитриевым и В.Г.Батановой в полевых сезонах на Кипре 1993-1994 годов, в рамках проекта, поддержанного
фондом Volkswagen Stiftung, а также собранных Л.В.Данюшевским, Л.В.Дмитриевым и В.С.Каменецким в 1989 году в ходе 12-го рейса нис "Академик Борис Петров" и в полевом сезоне
1990 года, проводившихся в рамках проекта "Тетис".
Были исследованы шлифы и прозрачно-полированные пластинки для всех образцов, также было приготовлено около 50 препаратов для оптического и аналитического исследования
минералов и вулканических стекол. В ходе работы было проведено около 300 термометрических экспериментов с оптическим контролем с расплавными включениями в минералах.
В работе использовались следующие методы валового и локального количественного химического анализа: рентгено-флюоресцентный анализ (петрогенные и редкие элементы в породах
- около 300 анализов); инструментальный нейтронно-активационный анализ (редкие элементы в породах - 40 анализов), электронно-зондовый анализ (частичный и полный силикатный
анализ, Cl и S в вулканических стеклах, расплавных включениях и минералах - около 3000 анализов), вторично-ионная масс-спектрометрия (редкие элементы и H2О в вулканических
стеклах и расплавных включениях - около 100 анализов), масс-спектрометрия индукционно-связанной плазмы с лазерной экстракцией (редкие элементы в вулканических стеклах - 15
анализов), ИК Фурье-спектроскопия (H2О в вулканических стеклах - около 30 анализов).
При обработке и систематизации фактического материала использовались все доступные литературные данные и неопубликованные материалы из фондов Геологической Службы Кипра
по исследуемой проблеме. В ходе работы был создан компьютерный банк данных по составу пород и минералов офиолитового комплекса Тродос и прилегающих районов, насчитывающий
около 10 000 анализов петрогенных и редких элементов.
Личный вклад автора
1) Картирование и геологическое описание разрезов лавового и дайкового комплексов Тродоса, отбор представительных образцов пород и стекол. 2) Подготовка каменного материала
для изготовления шлифов, пластинок, проведения различного вида анализов, отбор мономинеральных фракций, изготовление прозрачно-полированных препаратов для микрозондового и
экспериментального изучения. 3) Оптические исследования петрографии и минералогии объектов исследования, диагностика и классификация магматических включений. 4) Разработка
методики и проведение экспериментальных исследований расплавных включений в минералах. 5) Проведение электронно-зондовых анализов расплавных включений и минералов. 6) Совершенствование
методики количественного микроанализа элементов-примесей и H2О методом вторично-ионной масс-спектрометрии. 7) Разработка методов численного моделирования магматических процессов.
8) Создание базы данных составов пород и минералов Тродоса. 9) Систематизация и обобщение полученных результатов, сравнение их с литературными данными
|
Библиография:
1. Портнягин М.В., Соболев А.В. (1993) Геохимическая зональность лавового комплекса офиолитов Троодос (о.Кипр). Докл. PАН, т.329, N3, c.352-356. 2. Портнягин М.В., Каменецкий В.С., Соболев А.В., Данюшевский Л.В., Дмитриев Л.В. (1993) Новый тип первичных магм офиолитового комплекса Троодос (о.Кипр). Докл. PАН., т.333. N3. c.370-375 3. Соболев А.В., Портнягин М.В., Дмитриев Л.В., Цамерян О.П., Данюшевский Л.В., Кононкова Н.Н., Шимизу Н., Робинсон П. (1993) Петрология ультрамафических лав и ассоциирующих пород массива Троодос, о. Кипр. Петрология, т. 1, N4, с.379-412 4. Соболев А.В., Цамерян О.П., Портнягин М.В., Каменецкий В.С., Данюшевский Л.В., Дмитриев Л.В., Жорон Ж.-Л. (1993) Ультрамафические магмы офиолитового массива Троодос (о.Кипр). Геохимия и минералогия. Геохимия, N2, c. 189-206. 5. Портнягин М.В., Магакян Р., Шминке Х.-У. (1996) Геохимическое разнообразие бонинитовых магм по данным изучения магматических включений в высоко-магнезиальном оливине из лав юго-западного Кипра. Петрология, т.4, N3, с.250-265. 6. Соболев А.В., Мигдисов А.А., Портнягин М.В. (1996) Распределение примесных элементов между клинопироксеном и базальтовым расплавом: по данным исследования расплавных включений в минералах массива Троодос, о-в Кипр. Петрология, т.4, N3, с.326-336. 7. Portnyagin M.V., Danyushevsky L.V., Kamenetsky V.S. (1997) Coexistence of two distinct mantle sources during formation of ophiolites: a case study of primitive pillow-lavas from the lowest part of the volcanic section of the Troodos Ophiolite, Cyprus. Contrib. Mineral. Petrol., V.128, No 2/3, pp.287-301. 8. Portnyagin M.V. (1998/1999) Volcanic and Sheeted-Dyke Complexes of the Troodos ophiolite. In: V.A.Krasheninnikov, F.Hirsh, J.Hall (Eds) "Geological Structure of the Eastern Miditerranean", University of Yerusalem, Beer Sheva, Israel (in press). 9. Портнягин М.В., Соболев А.В. (1992) Геохимическая зональность "верхних" пиллоу-лав офиолитового комплекса Троодос (о.Кипр). Геология морей и океанов. Тезисы докладов 10 Международной школы морской геологии. Том.2. с.192. 10. Портнягин М.В., Соболев А.В., Каменецкий В.С., Дмитриев Л.В., Данюшевский Л.В., Жорон Ж.-Л. (1992) Высокомагнезиальный островодужный толеит - родоначальный расплав "нижних" пиллоу-лав офиолитов Троодос (о.Кипр). Геология морей и океанов. Тезисы докладов 10 Международной школы морской геологии. Том.2. с.193-194. 11. Portnyagin M.V., Kamenetsky V.S., Sobolev A.V. (1993) A possible parental melt of lower section of Troodos lava sequence: evidence from melt inclusions study. EUG VII Abstracts No1, TERRA nova, v.5, p.69. 12. Sobolev A.V., Portnyagin M.V., Dmitriev L.V., Tsameryan O.P., Danyushevsky L.V., Shimizu N., Kononkova N.N. (1993) Petrology of ultramafic lavas of the Troodos massif, Cyprus. . Experiment in geosciences (Abstracts). V.2. N3. P.56. 13. Portnyagin M.V., Sobolev A.V. (1994) The crystallization temperature of primitive melts from the Troodos lava sequence (Cyprus). PACROFI V abstracts, Cuernavaca, Mexico, p. 74-75. 14. Portnyagin M.V., Sobolev A.V., Dmitriev L.V., Danyushevsky L.V. (1994) Primitive melts of the Troodos ophiolite (Cyprus) trapped as inclusions by chromium spinels. 16th General Meeting IMA, Pisa, 334 Rome, Italy, p.36 15. Portnyagin M.V., Sobolev A.V. (1995) Melting beneath immature island arc: Evidence from melt inclusions study of Cyprus volcanics. Eos Trans. AGU, 76(17) Spring Meet Suppl., p.S267 16. Hansteen T.H., Portnyagin M.V., Sobolev A.V. (1995) Volatiles in Troodos glasses: Deep-sea degassing or geochemical signatures of primary melts? Int. Ophiolite Simp., Pavia, p.60-61 17. Smirnov V.K., Sobolev AV, Batanova VG, Portnyagin M.V., Simakin S.G., Potapov G.V. (1995) Quantitative SIMS analysis of melt inclusions and host minerals for trace elements and H2O. Eos Trans. AGU, 76(17) Spring Meet Suppl., p.S270 18. Portnyagin M.V., Sobolev A.V. (1995) Component mixing in the source of island-arc magmas: melt inclusions study of a single sample from the Troodos ophiolite (Cyprus). 5th Zonenshain Conference on Plate Tectonics. (Moscow, November 22-25, 1995). p.21. 19. Портнягин М.В. (1997) Вовлечение различных мантийных источников в образование магм над зонами субдукции: данные изучения примитивных лав массива Троодос, о.Кипр. ГЕОХИ 50 лет. Тезисы докладов молодых ученых, с.11-12. 20. Portnyagin M.V., Ariskin A.A., Sobolev A.V. (1997) Fractional crystallzation of island- arc tholeiites: numerical simulation of the natural liquid line of descent. Experiment in geosciences (Abstracts) (in press).
|
|
