Автор: Ходоревская Лилия Ивановна
Название работы: Экспериментальное исследование гранитообразования по породам основного состава
|
Присвоенная ученая степень: доктор геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.04 - петрология, вулканология
Классификационный индекс:
Ведущая организация:
Руководитель:
Оппонент:
академик РАН доктор геолого-минералогических наук Летников Феликс Артемьевич;
член-корреспондент РАН доктор геолого-минералогических наук Глебовицкий Виктор Андреевич;
доктор геолого-минералогических наук Граменицкий Евгений Николаевич;
Место защиты:
Дата защиты:
Издательство:
Количество страниц:
Язык: русский
Содержание работы:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ЧАСТИЧНОЕ ПЛАВЛЕНИЕ АМФИБОЛИТОВ В ЗАКРЫТОЙ СИСТЕМЕ
Техника, методика и результаты экспериментов
Петрологическое значение проведенных экспериментов
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФУЗИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АМФИБОЛИТОВ С ГРАНИТАМИ
Техника, методика и результаты экспериментов
Влияние температуры (флюид - H2O) на приконтактовые изменения гранита и амфиболита
Влияние состава флюида на приконтактовые изменения гранита и амфиболита
Составы новообразованных расплавов
Петрологическое значение проведенных экспериментов
Глава III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ПОРОД ПРИ ИНФИЛЬТРАЦИОННОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С КРЕМНЕЩЕЛОЧНЫМ ФЛЮИДОМ (ГРАНИТИЗАЦИЯ)
Постановка экспериментов, результаты исследования
Преобразования амфиболитов, вызванные фильтрацией флюидов
Изменения минерального состава метагаббро-норитов при инфильтрации флюида
ГЛАВА IV. ГРАНИТИЗАЦИЯ КОРОНАРНЫХ ВЫСОКОБАРИЧЕСКИХ МЕТАГАББРО-НОРИТОВ В БЕЛОМОРСКОЙ СЕРИИ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА (РАЙОН КАНДАЛАКШСКОГО ЗАЛИВА, о. ГОРЕЛЫЙ)
Закономерности метасоматических преобразований и последующей гранитизации метагаббро-норитов беломорского комплекса наблюдаемые в полевых условиях
ГЛАВА V. СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТОВ С ЗАКОНОМЕРНОСТЯМИ ПРИРОДНОГО ГРАНИТООБРАЗОВАНИЯ ЗА СЧЕТ МЕТАБАЗИТОВ
Частичное плавление метабазитов в условиях закрытой и открытой системы.
Диффузионное взаимодействие гранитных расплавов с метабазитами
Инфильтрационное взаимодействие метабазитов с кремне-щелочными флюидами
Инфильтрационные колонки, баланс вещества при гранитизации и возможная продолжительность процесса
ВЫВОДЫ
Основные публикации по теме диссертации
|
Реферат:
Гранитоидные магматические серии характерны для пород континентальной коры различного возраста. Наибольшее распространение они получили в архее (преимущественно тоналит-трондьемит-гранодиоритовые
серии - TTG), являясь преобладающими компонентами древних архейских щитов и краевых частей зеленокаменных поясов. Обычная ассоциация TTG с метаморфическими толщами основного
состава, присутствие среди них блоков, ксенолитов и скиалитов слабо измененных либо мигматизированных и гранитизированных амфиболитов, двупироксеновых кристаллосланцев и
других типов метабазитов, свидетельствует о том, что именно основные породы амфиболитовой или гранулитовой фации преобладали среди метаморфических образований, которые замещались
тоналит-трондьемит-гранитоидными расплавами или из которых последние выплавлялись в виде жильной лейкосомы. Формирование гранитоидов за счет пород основного состава, представляющее
собой одно из наиболее типичных корообразующих явлений в древней континентальной литосфере, включает следующие процессы: а) частичное плавление (partial melting) пород (закрытая
система); б) диффузионное взаимодействие кислых расплавов с базитами (гибридизация); в) гранитизация под влиянием потоков глубинных флюидов (открытая система). Опыт показывает,
что в природных условиях частичное плавление, диффузионное взаимодействие и гранитизация нередко переплетаются, что затрудняет их генетическую интерпретацию. Поэтому сложность
и дискуссионность проблемы формирования гранитоидных магм за счет метабазитов очевидна.
Актуальность экспериментального моделирования процессов гранитообразования по породам основного состава кажется важной потому, что позволяет выявить отдельно специфические
особенности каждого их трех вышеназванных процессов и определить их возможные Р-Т параметры.
Цель и задачи исследования настоящей работы состоят в экспериментальном изучении основных путей гранитообразования по породам основного состава, в частности по амфиболитам.
Предусматривалось решение следующих задач: 1) исследовать процессы частичного плавления амфиболитов в широком интервале температур - от 800 до 1000оС и давлений - от 5 до
25 кбар (анатексис в условиях закрытой системы); 2) провести экспериментальное моделирование диффузионного взаимодействия гранитов и амфиболитов (процессы гибридизации и ассимиляции);
3) экспериментально воспроизвести явления гранитизации пород основного состава; 4) для сопоставления результатов экспериментов с природными данными, изучить гранитизацию коронарных
метагабброноритов в беломорском комплексе Карелии.
Фактический материал и методы исследований. Работа выполнена в Лаборатории флюидно-магматических процессов Института экспериментальной минералогии РАН (г. Черноголовка Московской
обл.). В ее основу положены экспериментальные исследования автора, проведенные в период 1990-2003 гг. на установках цилиндр-поршень и установках высокого газового давления,
а также полевые исследования в районе Кандалакшского залива Белого моря, совместно с ИГЕМ РАН в 2002-2004 гг. При изучении результатов экспериментов и полевых образцов было
сделано более 400 шлифов и 2000 микрозондовых и рентгенофазовых анализов.
Личный вклад автора. Исследования проводились в рамках плановых тем ИЭМ РАН. Автор являлась также руководителем трех проектов РФФИ (96-05-64871, 00-05-64036, 03-05-64539),
поддерживавших изучение рассматриваемых проблем, и ответственным исполнителем в программе ОНЗ (тема 10.3 "Исследование условий образования и свойств гранитных расплавов").
Научная новизна. Впервые в экспериментальных условиях воспроизведены три принципиально различных модели образования гранитоидов по породам основного состава. Частичное плавление
в условиях закрытой системы в широком интервале Р-Т параметров, позволило изучить составы образующихся расплавов и фазовые равновесия в реститах, отвечающих условиям гранулитовой
и высокотемпературной эклогитовой фаций.
Экспериментальные исследования в условиях открытой системы позволили, с одной стороны, изучить диффузионное взаимодействие амфиболитов с гранитным расплавом, отражающее процессы
формирования диффузионных мигматитов наряду с образованием гибридных фаций гранитов. С другой стороны - впервые удалось воспроизвести процессы гранитизации пород основного
состава, вызываемые фильтрацией флюидной фазы через породу. На основании большого количества экспериментальных данных показана важная роль летучих при выплавлении гранитоидов
из метабазитов.
Практическая значимость работы. Выявление экспериментальными методами специфических особенностей, Р-Т параметров и роли флюидной фазы в выплавлении гранитоидов из метабазитов
позволяет получить существенную информацию по различным моделям образования гранитов, с которыми, как известно, связаны многочисленные типы рудных местрождений.
Публикации и апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлялись и докладывались на XIV и XV Российских совещаниях по экспериментальной минералогии
(Черноголовка, 2001, Сыктывкар, 2005), Научной конференции РФФИ "Геодинамика и эволюция Земли" (Новосибирск, 1996), годичном собрании Минералогического общества "Минералогия
России" (Санкт-Петербург, 2000), Втором Всероссийском петрографическом совещании "Петрография на рубеже ХХI века" (Сыктывкар, 2001), 32-м Международном геологическом конгрессе
(Флоренция, 2004), Международном симпозиуме "Физико-химические аспекты эндогенных геологических процессов" (Москва, 1999), "Хитариадах" 2001-2003, Всероссийской научной конференции
"Геология, Геохимия и Геофизика на рубеже ХХ и ХХI веков" (Москва, 2002), XXI Всероссийском семинаре и школе "Щелочной магматизм Земли" (Апатиты, 2003), Научной конференции
"Беломорский подвижный пояс и его аналоги: геология, геохронология, геодинамика, минерагения" (Петрозаводск, 2005), Международном (X Всероссийском) петрографическом совещании
"Петрография XXI века" (Апатиты, 2005), Международной конференции "Ультрамафит-мафитовые комплексы складчатых областей докембрия" (Улан-Удэ, 2005).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав и выводов. Текст изложен на 180 страницах, сопровождается 110 рисунками и 28 таблицами. Список цитируемой
литературы включает 347 наименований.
Основные защищаемые положения:
В результатов экспериментов по частичному плавлению оливин-нормативных амфиболитов при давлении 5-25 кбар и температуре 800-1000оС установлено, что состав возникающих расплавов
в интервале 5-14 кбар с ростом температуры меняется от трондьемитов к тоналитам и далее к породам среднего состава, а в интервале - 20-25 кбар - от кварцевых монцонитов к
гранодиоритам. Показано, что начало выплавления TTG - расплавов в закрытой системе (источник Н2О - дегидратация амфибола) возможно только при Т > 800оС (гранулитовая фация),
и лишь в открытой системе, с притоком дополнительного флюида извне (ХН2О > 1.8 мас. %) температура солидуса может снижаться до 660-700оС (амфиболитовая и эклогитовая фации).
При моделированиии диффузионного взаимодействия амфиболитов с перегретым гранитным расплавом при Р = 7 кбар и Т = 800-950оС, в амфиболите формируется диффузионная зональность,
вызванная диффузией щелочей и кремнезема со стороны расплава, а в эндоконтактовой зоне гранита, за счет диффузии Ca, Mg и Fe из амфиболита образуются эндоконтактовые фации
повышенной основности: при Т = 800оС кварц-монцонитовая, а при Т = 950оС - чарнокитоидная (Opx-содержащая).
Впервые в эксперименте при температуре 700-750оС и общем давлении 5 кбар, были смоделированы условия гранитизации метабазитов под влиянием однонаправленного потока кремнещелочных
флюидов. Установлено, что на передовом фронте процесса происходит метасоматическая дебазификация, фельдшпатизация и окварцевание метабазитов (с повышением железистости амфибола
и биотита), в тыловой зоне сменяющееся магматическим замещением дебазифицированных метабазитов гранитным расплавом.
На примере гранитизации коронарных метагаббро-норитов беломорского комплекса в условиях высокобарической амфиболитовой фации (Т - 660-7000С, Р - 9.5-10.5 кбар) установлено,
что процесс происходит за счет инфильтрации Na - K - Si - Cl - CO2 - H2O-содержащих рассолов, с нарастающей метасоматической дебазификацией и ощелачиванием метагабброидов
на передовом фронте, и с последующим превращением их в теневые мигматиты, и заключительным плавлением и замещением гнейсогранитным расплавом. Результаты полевого и экспериментального
изучения гранитизации метабазитов оказались очень сходными.
Благодарности. Автор выражает огромную благодарность академику В.А. Жарикову за постановку задачи, поддержку, советы и консультации на протяжении всего периода многолетней
работы по данной теме. Я благодарю сотрудников института В.П. Щербакова, А.И. Граненова, Н.И. Кузнецова, Е.Л. Рябину за помощь в постановке и проведении экспериментов, К.В.
Вана, А.Н. Некрасова и Н.Н. Коротаеву (МГУ) за помощь при микрозондовых исследованиях. Особую благодарность автор выражает В.М. Шмонову, разработавшему оригинальную методику,
сыгравшую определяющую роль в исследовании инфильтрационных флюидно-магматических процессов. Большое спасибо А.В. Костюк, Д.М. Султанову, Е.Н. Граменицкому, К.И. Шмуловичу,
С.И. Турченко, А.А. Щипанскому за дружескую поддержку, ценные советы и консультации. Автор благодарит сотрудников ИГЕМ РАН Е.В. Шаркова и А.В. Чистякова за помощь в экспедиционных
исследованиях, и С.П. Кориковского, чьей поддержкой, советами и консультациями автор пользовался на завершающей стадии работы.
|
Библиография:
Жариков В.А., Ходоревская Л.И. Плавление амфиболитов: Т-Р зависимость состава парциальных расплав ов // Докл. РАН. 1993. Т.330. N2. С. 249-251. Жариков В.А., Ходоревская Л.И. Плавление амфиболитов: составы парциальных расплавов при давлении 5-25 кбар. // Докл. РАН. 1995. Т.341. N 6. С.799-803. Жариков В.А., Ходоревская Л.И. Плавление амфиболитов: составы сосуществующих минералов // Докл. РАН. 1995. Т.342. N2. С.222-225. Ходоревская Л.И. Экспериментальное моделирование магмообразования в зонах субдукции земной коры // Геодинамика и эволюция Земли. Материалы научной конференции. Новосибирск. 1996. С.129-131. Zharikov V.A., Khodorevskaja L.I. The experimental study of amphibolite melting // Experiment in Geosciences. 1997. V. 6. 1. P.11-13 Ходоревская Л.И., Жариков В.А. Экспериментальное изучение взаимодействия амфиболитов и ультраосновных пород в зонах субдукции // Петрология. 1997. V.5. 1. С.4-9 Ходоревская Л.И., Жариков В.А. Экспериментальное изучение плавления амфиболитов в связи с проблемами генезиса тоналит-трондьемитовых магматических серий // Сб. Экспериментальное и теоретическое моделирование процессов минералообразования. М.: Наука. 1998. С. 11-31 Ходоревская Л.И., Жариков В.А. Экспериментальное исследование частичного плавления амфиболита при различном составе флюидной фазы // Докл. РАН. 1998. Т. 359. 4. С. 536-539. Khodorevskaja L.I., Zharikov V.A. Experimental study of partial amphibolite melting at various fluid phase composition // Experiment in Geosciences. 1998. V. 7. 1. P. 9-11. Ходоревская Л.И. Флюидно-магматическое взаимодействие в породах основного состава // Физико-химические проблемы эндогенных геологических процессов. Тез. Докл. Москва. 1999. С.59-60 Ходоревская Л.И. Экспериментальное моделирование магматического замещения амфиболита при высоких параметрах // Материалы Второго Всероссийского петрографического совещания "Петрография на рубеже ХХ1 века" Сыктывкар. 2000. С. 107-110. Khodorevskaya L.I. Experimental study on the granite-amphibolite interaction at 800oC and 7 kbar // Experiment in Geosciences 2000. V. 9. N 1. P. 18-20. Ходоревская Л.И. Магматическое замещение амфиболита при высоких параметрах // Тез. Докладов Годичногого собрания минералогического общества "Минералогия России", Санкт-Петербург 2000. С. 261-264 Khodorevskaya L.I. Magmatic replacement of amphibolite interaction at high parameters. Experimental study // Experiment in Geosciences 2000. V. 9. N 1. P. 48-50. Ходоревская Л.И., Коротаева Н.Н, Жариков В.А. Экспериментальное исследование взаимодействия амфиболита с гранитным расплавом при 800oC , 7 кбар // Геохимия. 2001. 7. С. 712-720. Ходоревская Л.И. Диффузионное взаимодействие гаплогранитного расплава с амфиболитом (экспериментальное моделирование) // XIY Российское совещание по экспериментальной минералогии. Тез. Докл. Черноголовка. 2001. С. 72-73 Ходоревская Л.И., Жариков В.А. Экспериментальное изучение взаимодействия гранитного расплава с амфиболитом // Петрология 2001. Т.9. 4. С.339-350 Khodorevskaya L.I. Attempts at experimental modeling of infiltrational granitization of amphibolite at T=750oC and P=5 kbar // Experiment in Geosciences 2002. V. 10. N 1. P. 12-15. Ходоревская Л.И., Шмонов В.М., Жариков В.А. Экспериментальное моделирование гранитизации амфиболитов при 750оС и 5кбар // Докл. РАН. 2002. Т.382. 2. С.244-247 Жариков В.А., Ходоревская Л.И. Гранитообразование по амфиболитам (экспериментальные исследования) // Материалы Всероссийской научной конференции "Геология. Геохимия. Геофизика на рубеже XX и XXI веков". Москва. ООО Связь-Принт, 2002. Т. II. С.82 Khodorevskaya L.I. Diffusional interaction of haplogranite melt with amphibolite (experimental modeling) // Experiment in Geosciences 2002. V. 10. N 1. P.13-18. Ходоревская Л.И. Гранитизация пород основного состава // Геохимия магматических пород. Труды XXI Всероссийского семинара и школы Щелочной магматизм Земли 2003. С. 62-63 Ходоревская Л. И., Шмонов В.М, Жариков В.А. Гранитизация амфиболитов. I. Результаты первых экспериментов в режиме фильтрации флюида через породу // Петрология. 2003. Т. 11. 3. С. 1-11. Ходоревская Л.И. Гранитизация амфиболитов. 2. Основные закономерности физических и химических явлений при процессах фильтрации флюидов через породу // Петрология 2004. Т.12. 3. С. 321-336. Жариков В.А., Ходоревская Л.И. Образование мигматитов при взаимодействии флюидных гранитных расплавов и амфиболитов (экспериментальные исследования) // Сб. Экспериментальная минералогия. Некоторые итоги на рубеже столетий. Наука. 2004. Т.I. С.123-148 Ходоревская Л.И., Ван К.В., Демьянец Ю.Н. Экспериментальные исследования влияния флюидной фазы на преобразования габброидов Северной Карелии. // XY Российское совещание по экспериментальной минералогии. Сыктывкар. 2005. С. 207-209. Ходоревская Л.И., Ван К.В., Демьянец Ю.Н. Флюидный режим при гранитизации метабазитов: экспериментальные и полевые исследования // Ультрамафит-мафитовые комплексы складчатых областей докембрия. Улан-Удэ. 2005. С.144-145. Ходоревская Л.И. Кориковский С.П Контактово-реакционное взаимодействие гнейсо-гранитов и коронарных метагаббро в беломорском комплексе - пример гранитизации метабазитов (Кандалакшская губа, о. Горелый) // Международное (X Всероссийское) петрографическое совещание "Петрография XXI века" Апатиты, 2005. Т.3. C. 265-267. Ходоревская Л.И. Флюидный режим при гранитизации коронарных метагаббро в беломорском комплексе: реконструкция на основе ассоциаций с участием скаполита // Беломорский подвижный пояс и его аналоги: геология, геохронология, геодинамика, минерагения. Петрозаводск, 2005. С. 314-315. Кориковский С.П., Ходоревская Л.И Гранитизация палеопротерозойских высокобарических метагаббро-норитов в беломорской серии Балтийского щита (район Кандалакшского залива, о. Горелый) // Петрология. 2006. 5. Жариков В.А., Ходоревская Л.И. Гранитообразование по амфиболитам // Петрология. 2006. 4.
|
|
