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

5.3. Факторы аваруитовой минерализации

Очевидно, что третий механизм проявляется лишь тогда, когда два первых не обеспечивают достаточного количества трехвалентного железа, а именно - когда содержание трехвалентного железа в первичном ортопироксене невелико, т.е. фугитивность кислорода, оцененная для ассоциации первичных минералов, низка, и когда скорость привноса флюида мала и отношение вода/порода (W/R) невелико.

Наиболее надежная оценка средней величины фугитивности кислорода для гарцбургитов из драги 71 по оливин-ортопироксен-шпинелевому оксибарометру [Ballhaus et al., 1991] составляет 2,4 лог. ед. ниже буфера QFM для температуры 843^o С (расчет для общего давления 5 кбар), что примерно соответствует буферу WM. Эта оценка соответствует минимальной фугитивности кислорода, свойственной перидотитам СОХ - от QFM -2,4 до QFM +0,5, расчитанной по той же методике [Parkinson and Pearce, 1998]. Тем не менее, оцененная фугитивность кислорода слишком велика для проявления высокотемпературной (порядка 850^o С) кристаллизации аваруита, которая возможна лишь при существенно более низкой фугитивности кислорода - WM - 1,5 [O'Neill and Wall, 1987]. В случае, когда остывание пород не сопровождается их окислением за счет привноса флюида, фугитивность кислорода должна оставаться соответствующей высокотемпературному буферу [Маракушев, 1973], в данном случае - близкой к буферу WM. В перидотитах, для которых фугитивность кислорода отвечает этому буферу, с понижением температуры и давления кристаллизация равновесного с оливином (и ортопироксеном) аваруита становится возможной начиная с 650^oС [O'Neill and Wall, 1987] и, по-видимому, должна происходить и при более низкой температуре, вне поля стабильности ортопироксена и в поле стабильности талька. Таким образом, изначальный дефицит трехвалентного железа в исследованных породах действительно имел место, и кристаллизация в них аваруита должна была начинаться при температуре, близкой к оцененной, при условии незначительного окисления пород флюидом. Существенно, что остывание перидотитов, высокотемпературная фугитивность которых превышает примерно QFM - 1,5, по-видимому, ни при какой температуре не приводит к кристаллизации аваруита [O'Neill and Wall, 1987], хотя расчеты О'Нейлла и Уолла для температур ниже поля термодинамической стабильности ортопироксена можно считать лишь приблизительными.

О необычно низком отношении вода/порода при гидратации исследованных пород свидетельствуют лишь косвенные данные, относящиеся к последующей стадии метамофической перекристаллизации пород - к их серпентинизации. Эти данные сводятся к присутствию в породах равновесных с серпентином диопсида и кальцита, что нетипично для океанических перидотитов, но является обычным в офиолитовых перидотитах. В закрытой системе (т.е. при минимальном отношении вода/порода), низкотемпературная гидратация гарцбургитов должна сопровождаться связыванием кальция из пироксенов и амфобола в диопсиде [Schmidt and Poli, 1998]. В открытой системе с увеличением отношения вода/порода количество диопсида уменьшается за счет выноса кальция из пород во флюид, особенно интенсивного при температурах около 200^o С [Силантьев и др., 1992]. Находки равновесного с серпентином диопсида в океанических перидотитах единичны [Базылев, 1989; H e bert et al., 1990]. Это свидетельствует, с одной стороны, о высоком отношении вода/порода при типичной океанической серпентинизации перидотитов, а с другой стороны, о необычно низкой величине этого отношения в тех случаях, когда диопсид все же кристаллизуется, как в случае исследованных пород.

При типичном океаническом метаморфизме гидротермальный флюид, производный от морской воды, в ультраосновном протолите оказывается насыщенным в отношении карбоната (арагонита) лишь при низкой температуре, не превышающей 50^o С [Bonatti et al., 1980], когда серпентинизация пород уже невозможна из-за кинетического фактора. Кристаллизующийся арагонит образует мономинеральные прожилки, секущие все серпентиновые и досерпентиновые текстуры, и присутствует в том числе и в исследованных породах [Bazylev, 1995]. При более глубоком проникновении флюида в породы, на уровнях, соответствующих их серпентинизации и их среднетемпературному метаморфизму, кристаллизации карбоната в океанических перидотитах обычно не отмечается [Базылев, 1989]. Однако кристаллизация равновесного с серпентином кальцита, по данным термодинамического моделирования, может происходить при просачивании морской воды сквозь перидотиты при 250^o С и низких отношениях вода/порода - порядка 6 [Силантьев и др., 1992]. Таким образом, кристаллизация равновесного с серпентином карбоната, установленная в исследованных океанических перидотитах, свидетельствует об аномально низкой величине W/R при серпентинизации пород.

Поскольку с глубиной и с увеличением температуры интенсивность гидротермальной циркуляции под СОХ падает и отношение вода/порода соответственно уменьшается [Силантьев, Костицын, 1990], присутствие в перидотитах равновесных с серпентином кальцита, доломита и диопсида является индикатором аномально низкого (для океанической обстановки) отношения вода/порода не только для стадии серпентинизации пород, но и для их более глубинной среднетемпературной метаморфической перекристаллизации.