Автор: Базылев Борис Александрович
Название работы: Петрология и геохимия океанических и альпинотипных шпинелевых перидотитов в связи с проблемой эволюции мантийного вещества
|
Присвоенная ученая степень: доктор геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.09 - геохимия
Классификационный индекс:
Ведущая организация:
Руководитель:
Оппонент:
доктор геолого-минералогических наук О.А.Луканин;
доктор геолого-минералогических наук Л.Л.Перчук;
доктор геолого-минералогических наук Г.Н.Савельева;
Место защиты: Москва
Дата защиты: 26 ноября 2003 г.
Издательство: Москва
Количество страниц: 381
Язык: русский
Содержание работы:
Введение
Глава 1. Результаты предшествующих исследований
Глава 2. Объекты исследования
Глава 3. Методы исследования
Глава 4. Степень плавления, механизм плавления и отделения расплава
Глава 5. Физико-химические параметры магматизма - оценка по постмагматической термальной истории перидотитов
Глава 6. Особенности термальной истории альпинотипных перидотитов
Глава 7. Мантийный метасоматизм
Глава 8. Метаморфизм
Заключение
|
Реферат:
Целью настоящей работы является выявление процессов, обусловивших вещественную эволюцию выведенного на поверхность мантийного вещества, и сравнительная характеристика этих
процессов в океанических и альпинотипных шпинелевых перидотитах. Основной методический принцип работы заключается в принятии океанических перидотитов в качестве главного объекта
сравнения.
Проблема вещественной эволюции мантийного вещества в литосфере в той ее части, которая сводится к сопоставлению океанических и альпинотипных шпинелевых перидотитов, имеет
различные аспекты. Идентичны ли процессы магматической и метаморфической эволюции мантийного вещества, обусловившие формирование океанических и альпинотипных шпинелевых перидотитов?
Совпадают ли физико-химические параметры этих процессов? Являются ли альпинотипные перидотиты в вещественном отношении аналогами океанических перидотитов? Можно ли считать
разрезы литосферы, построенные по данным исследования офиолитовых комплексов, аналогами литосферы под Срединно-океаническими хребтами? В каких геодинамических обстановках
происходила эволюция альпинотипных перидотитов и какие обстановки магматизма и метаморфизма могут быть установлены при исследовании шпинелевых перидотитов и по каким критериям
и параметрам? Являются ли альпинотипные перидотиты индикаторами существования палеоокеанических бассейнов, и каких именно?
Научная новизна работы определяется следующими результатами:
1. Особенностями минералогии и геохимии перидотитов обоснована правомерность выделения в пределах СОХ трех обстановок магматизма: нормальных сегментов медленно-спрединговых
СОХ, геохимически аномальных сегментов СОХ и быстро-спрединговых СОХ. Шпинелевые перидотиты из аномальных сегментов СОХ впервые представительно охарактеризованы.
2. Впервые количественно охарактеризована локальная неоднородность степени частичного плавления мантийного источника для океанических и альпинотипных перидотитов; установлена
и количественно охарактеризована корреляция величины степени частичного плавления мантийного источника под СОХ с локальной скоростью спрединга, проявленная в перидотитах нормальных
сегментов СОХ.
3. Установлено, что механизмы плавления мантийного источника и характер отделения расплавов в разных обстановках мантийного магматизма закономерно различаются. Различие между
плавлением мантийного источника в надсубдукционной обстановке и в обстановке аномальных сегментов СОХ проявляется также в закономерных различиях составов расплавов, привносимых
в систему при плавлении.
4. Разработана физическая и физико-химическая (диффузионная) модель остывания шпинелевых перидотитов после отделения от них расплава, позволяющая по температурам закрытия
межминеральных обменных реакций в перидотитах оценивать скорость остывания пород и глубину отделения от них последних порций расплава. Показано, что характер остывания, скорость
остывания и глубина отделения расплава закономерно различаются для шпинелевых перидотитов, образованных в различных обстановках. Численным моделированием обосновано, что термальная
история части альпинотипных перидотитов связана с литосферой неокеанического типа.
5. Впервые установлены проявления модального мантийного метасоматизма в перидотитах СОХ, охарактеризованы равновесные минеральные ассоциации и составы метасоматических минералов,
оценены физико-химические параметры метасоматизма. Обоснована кристаллизация части ассоциаций в процессе реакции перидотитов с сильно дифференцированным расплавом, а части
- в процессе их реакции с ювенильным флюидом. Проведено петролого-геохимическое моделирование кристаллизации амфиболов и флогопитов в перидотитах СОХ при остывании ювенильного
флюида в закрытой системе, а также при реакции флюид-порода. Для редких и редкоземельных элементов оценены величины коэффициентов распределения флюид/расплав, амфибол/флюид
и флогопит/флюид для 1000оС, 5 кбар. Оценены начальный состав флюида и характер его последующего изменения.
6. В перидотитах СОХ установлены высокотемпературные проявления метаморфизма, связанного с циркуляцией в литосфере морской воды. Разработаны критерии для разделения проявлений
метасоматизма и высокотемпературного метаморфизма в океанических перидотитах. Исследовано фазовое соответствие между метаморфическими минералами перидотитов в интервале температур
400-800оС, для этого интервала температур представлены калибровки хлорит-шпинелид-оливинового и амфибол-хлоритового геотермометров, а также приближенные зависимости составов
амфибола и шпинелида от температуры их кристаллизации. Оценены средние составы основных петрографических разновидностей серпентинов в океанических перидотитах, установлены
последовательность их кристаллизации в породах и особенности их кристаллохимии.
7. Результатами термодинамического моделирования взаимодействия "морская вода - перидотит" по модели проточного реактора характерные различия в составе метаморфических минеральных
ассоциаций океанических и альпинотипных перидотитах объяснены как результат существенно более высоких отношений вода/порода (при равной температуре) при океаническом метаморфизме,
по сравнению с метаморфизмом, проявленным в альпинотипных перидотитах.
8. Оценено влияние выветривания, серпентинизации и среднетемпературной перекристаллизации на валовые составы океанических перидотитов, установлена степень инертности отдельных
элементов при океаническом метаморфизме.
Практическое значение. Представленный в работе комплексный методический подход позволяет устанавливать обстановку образования и эволюции мантийных шпинелевых перидотитов,
что дает возможность на более высоком уровне решать задачи геологического картирования складчатых поясов и геодинамической реконструкции геологической истории конкрентых регионов.
Результаты работы позволяют аттестовать проявления связанных с мантийными перидотитами рудных и нерудных полезных ископаемых с позиции геодинамической обстановки их формирования.
Фактическим материалом работы послужили океанические и альпинотипные шпинелевые перидотиты, полученные автором в ходе 12-го и 16-го рейсов НИС "Академик Борис Петров", 20-го
рейса НИС "Профессор Логачев", в ходе полевых работ в пределах комплекса Мамония (Кипр) и массива Чаганузун (Алтай), а также предоставленные коллегами - Л.В.Дмитриевым, С.А.Силантьевым,
Г.С.Закариадзе, Р.Магакяном, С.Д.Соколовым, А.В.Ганелиным, Г.Б.Удинцевым, И.С.Чащухиным, Г.Дж.Б.Диком, С.Караматой, Т.К.Беркелиевым, М.Д.Желязковой-Панайотовой, К.Колчевой.
Аналитически охарактеризованы 75 местонахождений океанических шпинелевых перидотитов (драги, тралы, маршруты подводных аппаратов) и более 20 местонахождений альпинотипных
перидотитов (массивы, комплексы, блоки). Выводы диссертации базируются на данных петрографического, минералогического и геохимического исследования более чем 400 образцов
шпинелевых перидотитов, охватывающих практически весь интервал составов, свойственный этим породам, и отражающих весь спектр процессов образования и перекристаллизации пород
при их выведении на поверхность.
|
Библиография:
1. Базылев Б.А., Силантьев С.А., Кононкова Н.Н. Метаморфизм гипербазитов в океанической коре.- В кн.: Магматизм и тектоника океана (проект "Литос"). М., Наука, 1990, с.296-318. 2. Базылев Б.А. Метаморфизм гипербазитов из разломной зоны Атлантис (Атлантический океан): свидетельство глубокого проникновения воды в океаническую литосферу. - Докл. АН СССР, 1992, т.323, N4, c.741-743. 3. Силантьев С.А., Мироненко М.В., Базылев Б.А., Семенов Ю.В. Метаморфизм, связанный с гидротермальными системами срединно-океанических хребтов: опыт термодинамического моделирования. - Геохимия, 1992, N7, с.1015-1034. 4. Силантьев С.А., Базылев Б.А., Клитгорд К.Д., Кэйси Дж.Ф., Кузьмин М.И., Ломакин И.Э., Сборщиков И.Д. Вещественный состав третьего слоя океанической коры Северной Атлантики, 40-51о с.ш. - Геохимия, 1992, N12, с.1415-1435. 5. Базылев Б.А., Магакян Р.Г., Силантьев С.А., Игнатенко К.И., Ромашова Т.Н., Ксенофонтос К. Петрология гипербазитов комплекса Мамония, юго-западный Кипр.-Петрология, 1993, т.1, N4, c.348-378. 6. Базылев Б.А. Составы клинопироксена и шпинелида реститовых гипербазитов как индикаторы условий генерации и состава сопряженных первичных мантийных магм. - Геохимия, 1995, N7, с.915-924. 7. Silantyev S.A., Dmitriev L.V., Bazylev B.A., Casey J.F., Dick H.J.B., Cannat M., Bougault H., Levsky L.K., Belyatsky B.V., Ovchinnikova G.V. An examination of genetic conformity between co-existing basalt, gabbro and residual peridotites from 15 20 fracture zone, Central Atlantic: Evidence from isotopic composition of Sr, Nd and Pb. - InterRidge News, 1995, vol.4, #2, pp.18-21. 8. Bazylev B.A. Geochemical effect of carbonatization of peridotites in oceanic crust.- In: 5-th Zonenshain conference of plate tectonics, Moscow, November 22-25, 1995. Programme and Abstracts, p.4-5. 9. Силантьев С.А., Базылев Б.А., Удинцев Г.Б., Шенке Г.В. Происхождение и условия формирования гипербазитового комплекса о. Гиббс, Южно-Шетландские острова, Западная Антарктика. - Петрология, 1997, т.5, N3, с.312-325. 10. Базылев Б.А. Аллохимический метаморфизм мантийных перидотитов из зоны разлома Хэйс, Северная Атлантика. - Петрология, 1997, т.5, N4, с.362-379. 11. Bazylev B.A. Petrochemical criteria for the recognition of residual spinel peridotites among ultramafic rocks in different tectonic settings. - In: 6th Zonenshain conference on plate tectonics. Moscow, February 17-20, 1998. Programme and abstracts. P.4. 12. Базылев Б.А., Каменецкий В.С. Происхождение перидотитов офиолитового комплекса о-ва Маккуори, юго-западная часть Тихого океана. - Петрология, 1998, т.6, N4, с.363-380. 13. Закариадзе Г.С., Карпенко С.Ф., Базылев Б.А., Адамия Ш.А., Оберхансли Р.Э., Соловьева Н.В., Ляликов А.В. Петрология, геохимия и Sm-Nd возраст допозднегерцинского палеоокеанического комплекса Дзирульского выступа Закавказского массива. - Петрология, 1998, т.6, N4, с.422-444. 14. Базылев Б.А., Закариадзе Г.С., Желязкова-Панайотова М.Д., Колчева К., Оберхансли Р.Э., Соловьева Н.В. Петрология ультрабазитов из офиолитовой ассоциации кристаллического основания Родопского массива. - Петрология, 1999, т.7, N2, с.190-211. 15. Базылев Б.А., Силантьев С.А., Краснов С.Г. Ассоциация перидотитов из зоны геохимической аномалии 14о48' с.ш. Срединно-Атлантического хребта: новые черты океанического магматизма. - Докл. РАН, 1999, т.366, с.515-518. 16. Bazylev B.A., Silantyev S.A., Kononkova, N.N. Phlogopite and hornblende in spinel harzburgites from the Mid-Atlantic Ridge: Mineral assemblages and origin. - Ofioliti, 1999, v. 24 (1a), p.59-60. 17. Дмитриев Л.В., Базылев Б.А., Борисов М.В., Буго А., Силантьев С.А., Соколов С.Ю. Образование водорода и метана при серпентинизации мантийных гипербазитов океана и происхождение нефти. - Росс. журнал наук о Земле, 1999, т.1, с.511-519, URL:http://eos.wdcb.rssi.ru/rjes/rje00030/rje00030.htm. 18. Базылев Б.А., Силантьев С.А.. Геодинамическая интерпретация субсолидусной перекристаллизации мантийных шпинелевых перидотитов. 1. Срединно-Океанические хребты. - Петрология, 2000, т.8, N3, с.227-240. 19. Базылев Б.А., Силантьев С.А. Геодинамическая интерпретация субсолидусной перекристаллизации мантийных шпинелевых перидотитов: 2. Офиолиты и ксенолиты.- Петрология, 2000, т. 8, N4, с.347-369. 20. Базылев Б.А. Развитие аваруит-содержащей минеральной ассоциации в перидотитах из зоны разлома 15о20' (Атлантический океан) как одно из проявлений океанического метаморфизма. - Росс. журнал наук о Земле, 2000, т.2, N 3/4, с.279-293, URL:http://eos.wdcb.rssi.ru/rjes/v02/rje00045/rje00045.htm. 21. Базылев Б.А., Паланджян С.А., Ганелин А.В., Силантьев С.А., Ишиватари А., Дмитренко Г.Г. Петрология перидотитов офиолитового меланжа мыса Поворотный, п-ов Тайгонос, северо-восток России: Процессы в мантии над зоной субдукции. -Петрология, 2001, т.9, N2, с.165-184. 22. Базылев Б.А. Проявления мантийного метасоматизма в перидотитах Срединно-Атлантического хребта. - В кн.: Геология и геофизика Срединно-океанических хребтов. Материалы рабочего совещания памяти С.П.Мащенкова Российского отделения международного проекта InterRidge (23-25 мая 2001г.). С.-Пб: ВНИИОкеангеология, 2001, с.7. 23. Базылев Б.А., Попов К.В., Городницкий А.М. Магнитные характеристики перидотитов и природа магнитных аномалий в зоне Срединно-Атлантического хребта. - Там же, 2001, с.8. 24. Базылев Б.А., Силантьев С.А., Дик Г.Дж.Б., Кононкова Н.Н. Магматические амфиболы и слюды в мантийных перидотитах и некоторые особенности связанных с ними расплавов: район разлома 15о20'с.ш. САХ. - Росс. журнал наук о Земле, 2001, т.3, N3, с.241-257, URL:http://eos.wdcb.rssi.ru/rjes/v03/rje01066/rje01066.htm. 25. Bazylev B.A., Popov K.V., Shcherbakov V.P. Petrographic features of oceanic peridotites as reflected by their magnetic properties. - Russian Journal of Earth Sciences, 2002, v.4. N3, p.211-223, URL:http:www.agu.org/wps/rjes/v04/tje02087/tje02087.htm. 26. Batanova V.G., Brugmann G., Bazylev B.A., Sobolev A.V. PGE abundances and Os isotopes of the depleted mantle: constraints from ophiolite peridotites. - Geochimica et cosmochimica Acta, 2002. Vol. 66. #15A. Spec. Suppl. Abstracts of the 12-th Annual V.M.Goldsmidt Conference, Davos, Switzerland, Aug. 18-23. P.A55. 27. Базылев Б.А. Факторы геохимической неоднородности мантийных перидотитов медленно-спрединговых хребтов. - В кн.: Рабочее совещание Российского отделения международного проекта InterRidge, Москва, 1-3 октября 2003г. Программа и тезисы докладов. М.: ГЕОХИ РАН, 2003, с.13.
|
|
