Автор: Давыдова Вероника Викторовна
Название работы: Локальные преобразования вещества при метаморфизме высокого давления
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.04 - петрология, вулканология
Классификационный индекс:
Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук Институт геологии и геохронологии докембрия РАН
Руководитель:
доктор геолого-минералогических наук Перчук Алексей Леонидович ;
Оппонент:
член-корреспондент РАН доктор геолого-минералогических наук Шацкий Владислав Станиславович;
доктор геолого-минералогических наук Аранович Леонид Яковлевич ;
Место защиты: Геологический факультет МГУ, ауд. 415
Дата защиты: 2011-03-04 14:30
Издательство: Москва
Количество страниц: 199
Язык: русский
Содержание работы:
Введение.
Глава 1. Методы исследования.
Глава 2. Экспериментальные исследования.
Глава 3. Флюидно - магматическое преобразование включений в породах метаморфических комплексов.
Глава 4. Петрология коронитов комплекса Берген Аркс (Норвегия).
Заключение.
Список основных работ по теме диссертации.
|
Реферат:
Актуальность исследований. Породы метаморфических комплексов, сформированные в глубинных участках зон субдукции/ коллизии, нередко являются продуктами полистадийной перекристаллизации
под воздействием меняющихся давления, температуры, флюида и/или деформаций. Перекристаллизация может носить масштабный характер. В результате ранние минеральные парагенезисы
сохраняются лишь фрагментарно в виде включений в минералах. Поэтому реликтовые включения широко используются в метаморфической петрологии для восстановления метаморфической
эволюции пород (Авченко, 1990; Аранович, 1991; Перчук и др., 1997; Шацкий и др., 2006; Кориковский, 2006; Корсаков и др., 2006; Tracy, 1982; Chopin, 1984; Thompson, 1984;
Perchuk et al., 1985; Sobolev, Shatsky, 1990; Schertl, Schreyer, 1991; Elvevold, Gilotti, 2000; Rubatto, Hermann, 2001; Compagnoni, Hirajima, 2001; Krebs et al., 2008; Zheng,
2008; Katayama & Maruyama, 2009; Mints et al., 2010). Исследования микро - и даже нановключений особенно актуальны для комплексов высокого и сверхвысокого давления, так как
в них сохраняется информация о наиболее глубинных условиях образования пород (Dobrzhinetskaya et al., 2007).
Включения играют важную роль не только в геотермобарометрических исследованиях, но также в минеральной хронометрии (Перчук, Геря, 2005; Perchuk et al., 1999), в изотопном
датировании (DeWolf et al., 1996; Scherer et al., 2000; Philippot et 2001; Rubatto et al 2003) и в диагностике плавления пород (Korsakov, Hermann, 2006). Для установления
основных эффектов преобразования включений и их взаимодействия с минералом-хозяином в дополнении к известным эмпирическим данным необходимы систематические экспериментальные
исследования при Р-Т условиях соответствующих метаморфическим комплексам. Важность исследования плавления во включениях определяется еще и тем, что процессы частичного плавления
относятся к числу наименее изученных явлений в субдукционных и коллизионных метаморфических комплексах.
Цель и задачи исследований. Целью исследования являлось выявление на основе экспериментальных, термодинамических и природных данных общих закономерностей локального преобразования
минеральных включений и минеральных агрегатов для корректной реконструкции тектоно-метаморфической эволюции пород высокобарных комплексов. Для ее реализации были сформулированы
следующие основные задачи:
1. Исследовать фазовые превращения, закономерности изменения составов минералов и расплавов при плавлении включений.
2. Установить диагностические признаки дегидратационного плавления включений в гранате.
3. Рассчитать отклонение давления во включениях разного минерального и фазового состава от литостатического, используя модель эластичного включения.
4. Исследовать петрологические особенности пород и признаки плавления включений в гранатах из высокобарных комплексов Фаро (канадские Кордильеры), Берген Аркс (Западная Норвегия),
Кокчетавского массива (Казахстан).
Научная новизна работы.
На основе аналоговых экспериментов установлены морфологические и минералогические признаки дегидратационного плавления пойкилобластовых включений в метаморфических гранатах.
Таким образом, открываются возможности для диагностики минеральных включений, испытавших плавление в ходе эволюции породы.
Полиминеральные включения в ядрах гранатов из эклогитов комплекса Фаро, Канадские Кордильеры являются продуктами кристаллизации из расплава. Таким образом, полученные ранее
скорости термальной и барической эволюции пород нуждаются в ревизии в свете новых данных.
Некоторые типы минеральных включений в гранатах из алмазоносных и безалмазных карбонатно-силикатных пород Кокчетавского массива соответствуют экспериментально установленным
диагностическим признакам, свидетельствуя о плавлении включений при Р-Т условиях пика метаморфизма.
Количественно оценены эффекты увеличения давления во включениях в гранате при погружении вдоль модельной геотермы в зоне субдукции, а также увеличения давления при частичном
плавлении включений. Моделирование показало, что давление во включении при плавлении может превышать литостатическое более чем в два раза. Это указывает на возможность кристаллизации
коэсита и алмаза в породах, сформированных за пределами термодинамической стабильности этих минералов.
Корониты комплекса Берген-Аркс по Р-Т условиям формирования относятся к ультравысокотемпературным гранулитам (классификация Harley, 2008). При этом даже в свежих образцах
гранулитов, удаленных от зон сдвиговых деформаций на расстояние более чем на 100 м, наблюдаются локальные минеральные превращения, связанные с каледонским эклогитовым метаморфизмом
Практическое значение. Критерии дегидратационного плавления реликтовых минеральных включений в метаморфических гранатах позволяют диагностировать минеральные включения, образованные
в результате раскристаллизации расплава, отделяя их от первичных минеральных включений, захваченных минералом-хозяином в ходе его роста. Эти сведения, как и изучение других
локальных преобразований в породах, исключительно важны для корректного восстановления эволюционных Р-Т-t трендов метаморфизма и правильной геодинамической интерпретации данных
минералогической термобарометрии.
Основные защищаемые положения
1. Реликтовые включения амфибола, эпидота и карбонатов в порфиробластах граната в экспериментах при температуре Т= 700-1100oС и давлении Р=3-4 ГПа, отвечающих термодинамическим
условиям образования метаморфических комплексов высокого давления, подвергаются преобразованию и дегидратационному плавлению, формируя морфологические, структурные и кристаллохимические
признаки, позволяющие диагностировать плавление включений в природных процессах.
2. Минеральные включения в гранатах из эклогитов комплекса Фаро, канадские Кордильеры, а также из карбонатно-силикатных пород месторождения алмазов Кумды-Коль Кокчетавского
массива, отвечающие экспериментально установленным критериям частичного плавления, являются продуктом плавления и последующей кристаллизации минеральных включений, захваченных
на прогрессивной стадии метаморфизма.
3. Каледонский эклогитовый метаморфизм в комплексе Берген Аркс, Норвегия, сопровождаемый привносом водного флюида, проявлен не только в зонах сдвиговых деформаций, но и на
микроуровне во вмещающих гранулитах, находящихся на большом удалении (более 100 м) от зон сдвиговых деформаций.
Фактический материал и методы исследования. Эксперименты с пойкилитовыми гранатами, выделенным из эклогитов трех метаморфических комплексов высокого давления (Эскамбрай, Куба;
Максютовский, Ю. Урал и Самбагава, Япония), проводились на установке цилиндр-поршень в Рурском Университете (Бохум, Германия) А.Л. Перчуком. Для изучения эклогитов комплекса
Юкон-Танана (Канада) использовались коллекции образцов А.Л. Перчука и П. Филипо. Образцы из комплекса Берген Аркс (Норвегия) были любезно предоставлены Б. Штоккертом и М.
Эрамбер. Коллекция образцов ультравысокобарных пород из Кокчетавского массива (Сев. Казахстан) была собрана автором во время полевых работ в 2007 г.
Автором были детально изучены продукты 8 экспериментов и 22 образца пород из метаморфических комплексов высокого давления. Структурно-текстурные особенности высокобарных пород
исследовались с помощью оптического микроскопа. Составы фаз, микроструктурные особенности пород и химическая гетерогенность минералов изучались в лаборатории локальных методов
исследования вещества кафедры петрологии геологического факультета МГУ им. Ломоносова. Для обнаружения коэсита во включениях в гранате использовался метод рамановской спектроскопии.
Термодинамические расчеты и моделирование сверхдавления во включениях выполнялись с помощью оригинальных компьютерных программ, созданных как в электронных таблицах Microsoft
Office Excel, так и в программе Visual Basic, встроенной в Microsoft Office Excel. Минеральные реакции и РТ параметры эволюции пород комплекса Берген Аркс рассчитывались
с помощью программы TWQ (Berman, 1991) с обновленной базой взаимосогласованных термодинамической данных, представленной на официальном сайте Геологической службы Канады (www.
http://gsc.nrcan.gc.ca/index_e.php).
Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 9 работ: 4 статьи, 3 из которых в рецензируемых журналах и 5 тезисов в трудах российских и международных конференций.
Основные результаты исследований докладывались на научной конференции студентов и аспирантов "Ломоносовские чтения" (МГУ, 2007); Международной Школе по Наукам о Земле имени
профессора Л.Л. Перчука (Одесса, 2007; 2008); Международном симпозиуме, посвященном 100-летию со дня рождения академика В.С. Соболева (Новосибирск 2008); Генеральная Ассамблея
Европейского Союза Геонаук (Вена, Австрия 2008); Российской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Планета Земля" (МГУ, 2009).
Структура работы. Диссертация объемом 199 страниц состоит из введения, 4 глав и заключения; содержит 16 таблиц, 63 рисунка и список литературы из 325 наименований.
Благодарности. Автор выражает благодарность научному руководителю А. Л. Перчуку за постановку задач, ценные советы, внимание, поддержку и терпение. В.О. Япаскурту (МГУ им.
Ломоносова) за помощь в проведении микрозондовых исследований, обсуждение и ценные советы, А.А. Заячковскому за помощь в проведении полевых работ на Кокчетавском массиве,
Г. В. Бондаренко (ИЭМ РАН) за содействие в исследованиях на Раман-спектрометре, А. Н. Некрасову (ИЭМ РАН) за помощь в проведении микрозондовых исследований.
|
Библиография:
Статьи: Перчук А.Л., Япаскурт В.О, Давыдова В.В., Включение расплава в эклогитовом гранате: экспериментальная демонстрация природного процесса (2008) Геология и геофизика, Том 49, 5, 410-413. Перчук А.Л., Давыдова В.В., Бурхард М., Мареш В.В., Шертл Х.П., Япаскурт В.О., Сафонов О.Г. (2009) Эффекты преобразования минеральных включений в гранате при высоком давлении: эксперимент и его приложение к карбонатно-силикатным породам Кокчетавского массива. Геология и геофизика, Том 50, 12, 1485-1505. Давыдова В.В., Перчук А.Л., Штокерт Б. Петрология коронитов комплекса Берген Аркс, Норвегия (2009) Вестник Московского Университета, Том 64, 3, 166-176. Перчук А.Л., Япаскурт В.О., Давыдова В.В., Бурхард М. (2007) Критерии диагностики расплава в метаморфическом гранате. Вестник Отделения наук о Земле РАН. 1(25) http://www.scgis.ru/russian/cp1251/h_dgggms/1-2007/informbul-1_2007/term-9.pdf, Тезисы: Perchuk A.L., Yapaskurt V.O., Davidova V.V., Burchard M. Diagnostic criteria of melt within metamorphic garnet http://www.scgis.ru/russian/cp1251/h_dgggms/1-2007/informbul-1_2007/term-19e.pdf Davidova V.V. Perchuk A.L. (2007) Eclogitization of spinel-bearing granulites from Bergen Arc Complex, Norway. ISES-III, Odesa, http://ises.su/presentation2007/vvd_norway.pdf Perchuk A.L., Davidova V.V., Stoeckhert B. (2008) Eclogitization of hot granulites, Bergen Arcs, Norway. Geophysical Research Abstracts, Vol. 10, EGU2008-A-08762. Перчук А.Л., Давыдова В.В., Япаскурт В.О., Бурхард М., Мареш В.В., Шертл Х.П. (2008) Эффекты дегидратационного плавления минеральных включений при метаморфизме высокого давления. Петрология литосферы и происхождение алмаза: Тез. докл. Межд. симпозиума, посвященного 100-летию со дня рождения ак. В.С. Соболева. Новосибирск: Изд-во СО РАН. c.65 Perchuk A.L. , Davidova V.V., Yapaskurt V.O., Burchard M., Maresch W. V., Schertl H-P. (2009) Diagnostic evidence for melt within metamorphic garnet. Abstract of the 33nd IGC. on CD.
|
|
