Развитие аваруитсодержащей минеральной ассоциации в перидотитах из зоны разлома 15o20 (Атлантический океан) как одно из проявлений океанического метаморфизма

5.2. Механизм метаморфической перекристаллизации

В ходе изохимической гидратации перидотитов при 570^o С и умеренном давлении (2-3 кбар) в них должно происходить замещение ортопироксена тальком с образованием в подчиненных количествах кальциевого амфибола, хлорита и оливина, и не должно отмечаться замещение оливина. Это следует как из термодинамических данных [Schmidt and Poli, 1998], так и экспериментальных данных о кинетике реакций гидратации перидотитов [Martin and Fyfe, 1970]. При аллохимической гидратации океанических перидотитов с привносом кремнезема (при высоких отношениях вода/порода) при этой температуре оливин замещается тальком, так что метаморфическая ассоциация представлена тальком, тремолитом, хлоритом и вторичными шпинелидами (феррит-хромитами и хромистыми магнетитами) [Базылев, 1997б]. Таким образом, пластинчатый серпентин, как вмещающий аваруитовые зерна, так и слагающий баститы и прожилки в породах, по-видимому, представляет собой серпентиновые псевдоморфозы преимущественно по тальку.

Коэффициент распределения железа и магния между оливином и тальком близок к 4,0 [Меляховецкий, 1982]. Магнезиальность первичных оливинов и ортопироксенов в перидотитах примерно одинакова, и на начальных стадиях гидратации магнезиальность водных силикатов должна буферироваться составом оливина как преобладающего минерала. При этом магнезиальность талька, замещающего ортопироксен, должна быть существенно выше магнезиальности ортопироксена, а избыток железа в закрытой системе должен выделяться в виде магнетита или хромистого магнетита.

Однако кристаллизация магнетита подразумевает, что две трети избыточного железа должны находиться в высшей степени окисления. Возможны три механизма, допускающие это. Первый предполагает вхождение в состав магнетита трехвалентного железа из состава первичного ортопироксена. Второй заключается в частичном окислении железа привносимыми в породу гидротермальными флюидами. Наконец, третий механизм заключается в том, что окисление части железа до трехвалентного состояния компенсируется восстановлением части железа до металлического состояния. Термодинамически последний механизм вполне корректен и, в частности, был предложен в качестве одной из возможных реакций серпентинизации оливина [Маракушев, 1973]:

8(Mg_1,5Fe_0,5)SiO₄ + 8H₂O =

4[Mg₃Si₂O₅(OH)₄] + Fe₃O₄ + Fe.

В случае исследованных пород вероятная основная метаморфическая реакция (гидратация ортопироксена с образованием талька, оливина, магнетита и аваруита), отвечающая начальной стадии кристаллизации аваруита в породах, имеет вид

43(Mg_1,8Fe_0,2)Si₂O₆ + 18H₂O =

18(Mg_2,9Fe_0,1)Si₄O₁₀(OH)₂ +

14(Mg_1,8Fe_0,2)SiO₄ + Fe₃O₄ + Fe.

Поскольку никель обладает меньшим сродством к кислороду по сравнению с железом [O'Neill and Wall, 1987], образующаяся металлическая фаза обнаруживает сильное обогащение никелем по сравнению с оксидной. Следует также отметить, что выделяющийся в ходе этой реакции магнетитовый компонент фиксируется не в виде чистого магнетита, а преимущественно в виде магнетитовой составляющей феррит-хромитов и хромистых магнетитов, замещающих зерна первичных шпинелидов. Именно с этим связана частая приуроченность крупных агрегатов зерен аваруита к периферии зерен частично замещенных первичных шпинелидов (рис. 1, 4).