|
В.М. Газеев, А.А. Носова, Л.В. Сазонова*, А.Г. Гурбанов, А.Я. Докучаев |
содержание >> |
Краткая петрографическая и геохимическая характеристики пород
Все изученные эффузивы имеют порфировую структуру. Вкрапленники (10-20% от объема породы) представлены плагиоклазом, биотитом, роговой обманкой, ортопироксеном, иногда клинопироксеном. По составам, размерам, характеру зональности, степени резорбции в породах разных вулканических горизонтов выделены шесть разновидностей (типов) вкрапленников плагиоклаза, три типа вкрапленников ортопироксена и два типа вкрапленников роговой обманки. Все отмеченные минералы-вкрапленники могут присутствовать в одном образце породы. Выделено пять ассоциаций вкрапленников, состав которых подробно обсуждается ниже. Основная масса пород изученного разреза гиалиновая, гиалопилитовая, микролитовая. Микролиты представлены плагиоклазом и ортопироксеном, иногда клинопироксеном, в интерстициях между которыми присутствуют мельчайшие выделения кварца, калиевого полевого шпата, титаномагнетита и ильменита.
Химический состав изученных пород (табл. 1, 2) отвечает риодацитам,
дацитам и трахидацитам. Основные петрохимические особенности составов и геохимические
параметры пород (рис. 3) близки к гранитоидам орогенного I-типа [33; 36; 25].
Повышенное содержание Na и К (в сумме их оксиды составляют 6,83-8,15%) и достаточно
высокие отношения K2O/Na2O приближают породы к калиевым
субщелочным разностям. О субщелочной тенденции в составе пород свидетельствуют
повышенные концентрации титана (до 1,0% TiO2) и фосфора (до 0,30%
P2O5) (табл. 1), по сравнению со средними
составами гранитов I-типа [25], при этом повышенные концентрации высокозарядных
элементов (Zr), а также РЗЭ, Ba, и несколько пониженные содержания Rb, являются
признаками гранитоидов латитового типа [27].
Как отмечено выше, вулканиты кальдерного и посткальдерного
комплексов сложены четырьмя последовательными вулканическими толщами. Первая,
наиболее ранняя толща, представлена риодацитами, три последующих - дацитами
(табл. 1). Вулканиты второй толщи отличаются повышенными содержаниями P, Ti,
Cr, Sc, Co и РЗЭ, пониженными концентрациями К и, отчасти, Rb (табл. 1, 2).
Таблица 1
Химический состав вулканитов Эльбруса (мас.%)
Оксид,
элемент
|
Толща |
Первая |
Вторая |
Третья |
Четвертая |
Номер образца |
25 |
20 |
26 |
27 |
43 |
32 |
45 |
48 |
22 |
23 |
7 |
6 |
396 |
338 |
10 |
9 |
340 |
SiO2 |
70,1 |
68,70 |
68,52 |
67,20 |
67,27 |
67,20 |
66,46 |
66,40 |
67,70 |
67,50 |
66,80 |
66,79 |
66,8 |
67,4 |
67,5 |
67,4 |
64,4 |
TiO2 |
0,65 |
0,65 |
0,55 |
1,00 |
0,73 |
0,92 |
0,75 |
1,00 |
0,80 |
0,80 |
0,75 |
0,69 |
0,8 |
0,72 |
0,85 |
0,67 |
0,70 |
Al2O3 |
14,80 |
14,90 |
13,80 |
14,65 |
14,50 |
14,80 |
14,33 |
14,90 |
14,80 |
14,70 |
15,20 |
14,28 |
15, |
15,35 |
14,3 |
14,5 |
14,95 |
Fe2O3 |
1,65 |
1,44 |
0,72 |
2,00 |
3,94 |
1,6 |
4,12 |
1,60 |
1,77 |
0,64 |
0,70 |
3,88 |
1,15 |
0,83 |
1,56 |
1,27 |
0,87 |
FeO |
0,6 |
1,56 |
1,69 |
2,37 |
- |
2,48 |
- |
3,15 |
1,92 |
3,30 |
2,96 |
- |
2,83 |
2,41 |
2,91 |
2,2 |
3,01 |
MnO |
0,01 |
0,05 |
0,56 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,06 |
0,07 |
0,05 |
0,07 |
0,07 |
0,06 |
0,08 |
0,06 |
0,07 |
0,06 |
0,07 |
MgO |
0,33 |
1,46 |
0,20 |
1,49 |
1,06 |
1,54 |
1,05 |
1,44 |
0,82 |
1,45 |
0,82 |
0,92 |
1,4 |
1,57 |
1,86 |
1,44 |
1,64 |
CaO |
2,02 |
1,83 |
3,44 |
2,57 |
3,23 |
3,15 |
3,27 |
3,15 |
2,86 |
3,13 |
4,01 |
3,25 |
3,11 |
3,05 |
2,66 |
3,03 |
3,89 |
Na2O |
4,06 |
3,76 |
3,88 |
4,06 |
3,74 |
4,21 |
3,6 |
4,31 |
4,31 |
4,32 |
4,2 |
3,34 |
4,23 |
4,00 |
4,31 |
4,15 |
4,54 |
K2O |
3,3 |
4,00 |
3,90 |
2,93 |
3,22 |
3,39 |
3,23 |
3,31 |
3,37 |
3,37 |
3,49 |
3,70 |
3,47 |
3,66 |
3,26 |
4,00 |
3,22 |
H2O |
1,41 |
0,92 |
2,90 |
1,15 |
- |
0,41 |
- |
0,33 |
0,78 |
0,50 |
0,58 |
- |
0,17 |
0,11 |
0,1 |
0,29 |
0,71 |
P2O5 |
0,09 |
0,11 |
0,19 |
0,25 |
0,23 |
0,27 |
0,23 |
0,28 |
0,21 |
0,25 |
0,25 |
0,23 |
0,3 |
0,18 |
0,23 |
0,20 |
0,20 |
F |
0,05 |
0,07 |
0,05 |
0,05 |
0,06 |
0,08 |
0,05 |
0,06 |
0,08 |
0,05 |
0,08 |
0,05 |
0,07 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
S |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
0,01 |
0,10 |
0,01 |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
0,01 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
CO2 |
0,28 |
- |
0,26 |
0,29 |
- |
0,09 |
- |
0,20 |
0,22 |
0,17 |
0,15 |
- |
0,07 |
0,07 |
0,18 |
0,11 |
0,15 |
Сумма |
99,45 |
99,55 |
100,76 |
100,16 |
98,05 |
100,31 |
97,16 |
100,3 |
99,79 |
100,35 |
100,16 |
97,2 |
100,21 |
99,41 |
100,11 |
99,77 |
99,41 |
Примечания. Прочерк - оксид не определялся.
Места отбора образцов: 25, 26 - Уллукам, риодациты; 20 - Бийтиктебе, риодациты; 27 - Уллукам, дациты; 43, 32, 45, 48 - Бийтиктебе, дациты; 22, 23 - Уллукам, дациты; 6, 7 - Гарабаши, дациты; 396 - Малкинский поток, дациты; 338 - Западная вершина, дациты; 10 - Скалы Пастухова, дациты; 9 - основание Восточной вершины, дациты; 340 - Восточная вершина, дациты.
Таблица 2
Малые элементы в вулканитах Эльбруса (г/т)
Элемент
|
Толща |
Первая |
Вторая |
Третья |
Четвертая |
Номер образца |
25 |
20 |
26 |
27 |
43 |
32 |
45 |
48 |
22 |
23 |
7 |
6 |
396 |
338 |
10 |
9 |
340 |
Sc |
6 |
4,8 |
8,4 |
8 |
8,8 |
9,1 |
9,4 |
9,4 |
6,9 |
7,5 |
6,6 |
7,6 |
6,8 |
7 |
9 |
9 |
14 |
Cr |
29 |
28 |
41 |
41 |
46 |
46 |
48 |
53 |
19 |
41 |
40 |
46 |
32 |
27 |
47 |
60 |
23 |
Co |
3,6 |
4,4 |
9,5 |
8,7 |
9,7 |
10 |
9,9 |
11 |
6,3 |
7,6 |
7,4 |
8,9 |
7,5 |
8 |
12 |
12 |
19 |
Rb |
213 |
142 |
184 |
174 |
172 |
146 |
168 |
154 |
183 |
152 |
115 |
140 |
166 |
158 |
92 |
110 |
118 |
Sr |
284 |
317 |
211 |
51 |
604 |
389 |
256 |
278 |
378 |
207 |
318 |
295 |
320 |
332 |
342 |
370 |
308 |
Cs |
8,7 |
19,6 |
9,9 |
8,9 |
8,4 |
6,7 |
8,6 |
8,2 |
10,8 |
9,5 |
8,3 |
6,1 |
7,1 |
8 |
7 |
7 |
4 |
Ba |
503 |
535 |
440 |
48 |
613 |
401 |
43 |
481 |
391 |
400 |
437 |
523 |
524 |
558 |
428 |
435 |
236 |
La |
40,7 |
48,9 |
41,4 |
48,1 |
55 |
46,9 |
54,7 |
56,6 |
40,2 |
43 |
36,1 |
40,2 |
46,3 |
48,4 |
40,3 |
47,9 |
39,8 |
Ce |
78,3 |
75,6 |
78,6 |
89,2 |
85,4 |
83 |
89,9 |
95,8 |
72,8 |
80,2 |
68,4 |
74,4 |
84,2 |
83,6 |
68,5 |
81,3 |
83 |
Nd |
36 |
36 |
36 |
47 |
40 |
37 |
43 |
43 |
35 |
38 |
33 |
36 |
37,2 |
37,8 |
35,3 |
40,6 |
32,2 |
Sm |
5,13 |
5,43 |
5,83 |
6,39 |
6,39 |
6,04 |
6,23 |
6,69 |
5,43 |
5,56 |
4,76 |
4,88 |
5,40 |
5,74 |
5,07 |
5,67 |
4,77 |
Eu |
0,95 |
0,97 |
1,14 |
1,22 |
1,4 |
1,29 |
1,4 |
1,33 |
1,1 |
1,14 |
0,97 |
1,1 |
0,96 |
1,07 |
1,15 |
1,2 |
1,37 |
Tb |
0,47 |
0,45 |
0,68 |
0,63 |
0,81 |
0,58 |
0,76 |
0,97 |
0,57 |
0,7 |
0,44 |
0,54 |
0,52 |
0,54 |
0,88 |
0,65 |
0,63 |
Yb |
1,4 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,5 |
1,6 |
1,8 |
1,3 |
1,5 |
1,2 |
1,4 |
1,31 |
1,43 |
1,52 |
1,44 |
1,55 |
Lu |
0,17 |
0,14 |
0,17 |
0,17 |
0,19 |
0,15 |
0,17 |
0,15 |
0,15 |
0,18 |
0,14 |
0,16 |
0,13 |
0,17 |
0,20 |
0,19 |
0,21 |
Y |
6 |
9 |
11 |
14 |
14 |
11 |
13 |
13 |
11 |
12 |
9 |
14 |
25 |
28 |
11 |
5 |
29 |
Zr |
235 |
181 |
178 |
251 |
283 |
252 |
231 |
268 |
241 |
213 |
231 |
213 |
225 |
222 |
131 |
194 |
242 |
Hf |
5,6 |
5,1 |
5,5 |
5,8 |
6,6 |
5,5 |
6,5 |
6,4 |
4,9 |
5,3 |
4,6 |
4,8 |
4,9 |
5,7 |
5,1 |
5,5 |
5,1 |
Ta |
1,29 |
1,20 |
0,87 |
1,11 |
1,08 |
0,94 |
1,03 |
1,03 |
1 |
1,01 |
0,87 |
0,94 |
0,93 |
0,9 |
0,8 |
0,8 |
0,9 |
Th |
26,2 |
25,5 |
22,7 |
23,8 |
24,6 |
27,2 |
23,9 |
25 |
19,8 |
21,7 |
18,7 |
21,1 |
24,6 |
22 |
19 |
21 |
17 |
U |
5,9 |
5,1 |
4,9 |
5,2 |
4,7 |
3,6 |
4,8 |
4,6 |
4,5 |
4,9 |
3,9 |
3,9 |
3,9 |
3,8 |
3,4 |
3,1 |
2,8 |
Примечание. Места отбора образцов - см. табл. 1.
Минералы-вкрапленники
По составам, характеру зональности, габитусу, степени резорбции в породах разных вулканических горизонтов выделены пять разновидностей (типов) вкрапленников плагиоклазов (табл. 3). Плагиоклазы, часто резорбированные и имеющие состав всего кристалла либо ядра кристалла An24-An48, отнесены к первому (I) типу. Кристаллы плагиоклаза, часто катаклазированные, состава An45-An64 (в целом либо только в ядре), отнесены к типу II. В связи со сложным строением кристаллических индивидов I и II типов, в каждом из них выделены два подтипа: к подтипу "а" отнесены кристаллы, полностью сложенные плагиоклазом данного типа, а к подтипу "б" те кристаллы, в которых плагиоклаз данного типа слагает только ядро. Плагиоклазы с обратной зональностью состава An41-An64 отнесены к типам III (ситовидные кристаллы) и IV (сплошные, непористые кристаллы), а плагиоклазы с прямой зональностью состава An49-An62 - к V типу.
Зерна плагиоклаза I типа (Pl1) имеют неправильную, часто округленную, иногда таблитчатую или призматическую форму (рис. 4а). Размеры варьируют от первых мм до первых см в поперечнике. Эти плагиоклазы либо в объеме всего кристалла (подтип Iа), либо только в ядре (подтип Iб) имеют средние и кислые составы (от An24 до An48) (табл. 3). Кристаллы подтипа Iа и ядра зерен подтипа Iб характеризуются либо прямой зональностью (то есть более основным ядром по сравнению с краевыми зонами), либо изменения составов в них при переходе от зоны к зоне незначительны (в пределах 1-2% An) и имеют рекуррентный характер (рис. 5). Зерна плагиоклаза подтипа Iб - это сложные индивиды, которые только в ядре имеют средний и кислый состав (табл. 3), а во внешних зонах (ситовидных или сплошных, ширина которых достигает первых мм) состав их становится основным (от An51,5 до An65,9). При этом, содержание анортитового компонента при переходе от ядра к внешним зонам увеличивается на 10-20% скачкообразно (рис. 5) и нарастает от внутренних к краевым частям этих зон. Нередко на внешние основные зоны нарастают поздние кислые каймы, возникающие на заключительных этапах кристаллизации расплава. В них содержание An падает также скачкообразно (табл. 3, рис. 5). Относительно кислые ядра во вкрапленниках Iб часто имеют резорбированный, оплавленный характер. Внешние зоны вкрапленников Iб соответствуют по составу и тренду изменения содержания анортитового компонента плагиоклазам III и IV типов.
Таблица 3
Представительные химические анализы плагиоклазов
Оксид,
минал |
Тип (подтип) |
I (a) |
I (б) |
II (a) |
II (б) |
Номер образца |
20 |
27 |
338 |
26 |
Я |
В |
К |
Я |
В |
КМ |
Я |
В |
К |
Я |
В |
SiO2 |
60,68 |
61,63 |
62,09 |
60,75 |
59,13 |
60,80 |
54,22 |
54,26 |
55,82 |
61,01 |
56,6 |
57,4 |
57,1 |
54,64 |
55,65 |
62,22 |
62,12 |
60,62 |
Al2O3 |
24,21 |
23,55 |
23,59 |
24,54 |
25,69 |
24,20 |
28,61 |
28,31 |
27,44 |
24,05 |
27,1 |
26,8 |
26,8 |
28,86 |
28,17 |
23,67 |
23,84 |
24,63 |
FeO* |
0 |
0 |
0 |
0,24 |
0 |
0 |
0,42 |
0,33 |
0 |
0 |
0 |
0,25 |
0,32 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
CaO |
6,17 |
5,47 |
5,51 |
6,40 |
7,47 |
6,61 |
11,03 |
11,74 |
10,47 |
6,16 |
9,59 |
9,19 |
9,41 |
11,51 |
10,67 |
5,52 |
5,85 |
6,78 |
Na2O |
8,08 |
8,16 |
7,88 |
7,37 |
6,85 |
7,44 |
5,25 |
5,01 |
5,66 |
7,34 |
5,88 |
5,93 |
5,91 |
4,56 |
5,08 |
7,50 |
7,21 |
7,06 |
K2O |
0,78 |
0,91 |
0,74 |
0,59 |
0,53 |
0,78 |
0,25 |
0,24 |
0,27 |
1,18 |
0,41 |
0,46 |
0,45 |
0,28 |
0,27 |
0,93 |
0,93 |
0,72 |
Ab |
67,4 |
69,2 |
69,1 |
65,27 |
60,49 |
64,14 |
45,61 |
43,02 |
48,72 |
63,72 |
51,26 |
52,34 |
52,18 |
41,1 |
45,54 |
67,15 |
65,19 |
62,6 |
An |
28,4 |
25,7 |
26,7 |
31,25 |
36,46 |
31,47 |
52,91 |
55,61 |
49,80 |
29,56 |
46,3 |
44,7 |
45,6 |
57,3 |
52,82 |
27,34 |
29,23 |
33,2 |
Or |
4,2 |
5,1 |
4,3 |
3,5 |
3,1 |
4,4 |
1,5 |
1,4 |
1,5 |
6,7 |
2,5 |
3,0 |
2,2 |
1,6 |
1,64 |
5,51 |
5,57 |
4,2 |
Зерна плагиоклаза II типа (Pl2) имеют призматическую
форму, до первых мм в длину и отношением ширины к длине 1:2-1:3. Эти плагиоклазы
либо целиком (подтип IIа), либо только в ядре (подтип IIб)
имеют средний-основной состав (от An45 до An64) (табл.
3) с прямой или рекуррентной зональностью.
Зерна плагиоклаза подтипа IIб (рис. 4б) имеют
основное ядро и более кислые внешние зоны, по составу соответствующие ядрам
плагиоклазов I типа (табл. 3). Однако, в отличие от последних, тренд изменения
состава плагиоклаза в этих зонах часто имеет обратный характер, т.е. к краю
кристалла идет нарастание количества анортитового минала (рис. 5). Границы между
ядрами и внешними зонами резкие, состав плагиоклаза на этой границе меняется
скачкообразно, содержание анортитового минала при переходе от ядра к внешней
зоне падает на 15-25%.
Иногда плагиоклазы II типа имеют тонкие каймы (шириной в первые
микроны) более кислого состава, возникающие на заключительных этапах застывания
расплава. Так же, как плагиоклазы подтипа Iб, плагиоклазы IIб часто имеют пылевидный
(dusty) облик [48]. Для них характерны пятнистый вид из-за неравномерного распределения
областей анортитизации и резорбированные ядра (рис. 4е).
Зерна плагиоклаза III типа (Pl3) - таблитчатые, изометричные, от нескольких мм до нескольких см в поперечнике. Эти вкрапленники имеют ситовидный облик и содержат значительное количество пор, заполненных стеклом. Состав их меняется от An42 до An64 (рис. 4в, табл. 3); тренд изменения составов обратный, то есть от центра к краю происходит нарастание содержаний анортитового минала (рис. 5). Нередко такие же ситовидные плагиоклазы с обратной зональностью развиваются в виде внешних зон вокруг ядер вкрапленников подтипа Iб и являются ядрами плагиоклазов V типа (рис. 4д). Иногда вокруг пористых ядер развиваются зоны непористого плагиоклаза (An53,3-An65,9), в которых тренд изменения становится нормальным. По составу и характеру изменения эти внешние зоны близки плагиоклазам V типа.
Плагиоклаз IV типа (Pl4) образует таблитчатые, призматические и длиннопризматические формы выделений (рис. 4г); длина достигает 0,2-0,4 мм; отношение ширины к длине составляет 1:1-1:5. Состав от An41 до An61, зональность всегда обратная, возрастание содержания анортитового минала к краям зерен происходит относительно медленно, без резких скачков. Нередко внешние зоны плагиоклазов подтипа Iа имеют такой же состав и характер зональности. Иногда в плагиоклазах III и IV типов отмечаются имеющие прямую зональность кислые каймы (табл. 3; рис. 4, 5).
Для плагиоклаза V типа (Pl5) характерны зерна длиной 0,1-0,3 мм призматической формы, с отношением ширины к длине 1:2-1:3. Эти плагиоклазы имеют основной состав (An49-An62) и всегда прямую зональность (рис.5). Иногда они имеют оплавленные ситовидные ядра, соответствующие плагиоклазам III типа (рис. 4д).
Составы микролитов плагиоклаза (от An36 до An49) идентичны составам кайм плагиоклазов всех вышеперечисленных типов.
Вкрапленники биотита встречаются в виде самостоятельных чешуек, а также в срастаниях с зернами плагиоклазов Iа, в виде включений в ядрах плагиоклазов Iб и во внешних зонах плагиоклазов II типа, т.е. приурочены только к кислым и средним плагиоклазам. Размеры чешуек биотита меняются от сотых долей мм до первых мм. Если биотит включен в кристалл плагиоклаза, то он имеет нормальную зональность, т.е. его магнезиальность уменьшается к краям. Если зерна биотита образуют самостоятельные выделения, они имеют более магнезиальный состав на краях по сравнению с центральными частями. В целом, магнезиальность биотита меняется от 0,56 до 0,69 (табл. 4). Часто края зерен биотита оплавлены, резорбированы и на них нарастают мелкие зерна ортопироксена. В некоторых случаях биотит полностью разложен, с образованием магнетита и флогопита.
Роговые обманки отсутствуют в породах нижней части описываемого разреза, спорадически встречаются в средней части и постоянно присутствуют в его верхней части. На основании особенностей составов и парагенезисов выделено два типа роговых обманок.
Роговая обманка I типа (Hbl1) иногда имеет правильные формы, но довольно часто присутствует в виде резорбированных удлиненных кристаллов, достигая в длину первых мм, при отношении ширины к длине 1:1,5-1:2. Некоторые зерна Hbl1 окружены каймами, состоящими из мелких зерен ортопироксена и плагиоклаза. Магнезиальность Hbl1 изменяется от 0,49 до 0,67 (табл. 5), причем нередко возрастает к краям зерен, как и у самостоятельных чешуек биотита. Для этих роговых обманок характерны относительно невысокие содержания Al, в основном в пределах 1,1-1,6 ф. ед., и только редко на краях зерен возрастающие до 1,8-2,0 ф. ед. (табл. 5).
Роговые обманки этого типа находятся в срастаниях с плагиоклазами I типа (в плагиоклазах Iб - только с кислыми ядрами) и с биотитами.
Таблица 4
Представительные химические анализы биотитов
Оксид
|
Номер образца |
338 |
9 |
10 |
340 |
Я |
К |
Я |
К |
Я |
К |
Я |
К |
Я |
К |
Я |
SiO2 |
39,01 |
39,16 |
39,04 |
39,45 |
39,16 |
39,49 |
38,99 |
39,70 |
38,38 |
39,22 |
39,53 |
TiO2 |
5,00 |
5,08 |
5,13 |
5,05 |
5,06 |
5,03 |
4,94 |
5,10 |
4,73 |
4,89 |
5,64 |
Al2O3 |
14,29 |
14,66 |
14,06 |
14,23 |
14,18 |
14,46 |
14,04 |
14,45 |
13,95 |
14,03 |
14,08 |
FeO |
14,96 |
13,36 |
15,73 |
15,91 |
15,29 |
14,91 |
15,40 |
13,65 |
19,21 |
16,78 |
15,07 |
MnO |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
MgO |
15,99 |
16,91 |
15,70 |
15,41 |
16,14 |
16,41 |
16,21 |
17,03 |
13,63 |
14,60 |
15,67 |
CaO |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Na2O |
1,25 |
1,32 |
1,29 |
1,01 |
1,23 |
0,97 |
1,28 |
1,17 |
0,64 |
0,89 |
1,02 |
K2O |
9,09 |
9,14 |
9,00 |
8,80 |
8,84 |
8,64 |
9,09 |
8,79 |
9,11 |
9,09 |
8,80 |
Cr2O3 |
0,23 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,42 |
0 |
Mg# |
0,66 |
0,69 |
0,64 |
0,64 |
0,66 |
0,66 |
0,65 |
0,69 |
0,56 |
0,61 |
0,65 |
Примечание. Позиция точки анализа в зерне: Я - ядро; К - край.
Mg# = Mg / (Mg+Fe).
Места отбора образцов - см. табл. 1.
Роговая обманка II типа (Hbl2) имеет призматические формы кристаллов размером от сотых до десятых долей мм. Магнезиальность Hbl2 выше, чем у Hbl1: она изменяется от 0,62 до 0,69 (табл. 5). Также, у нее целом выше содержания как Al, так и AlIV; колебания величин Al изменяется в пределах 1,38-1,92 ф. ед. (табл. 5). Роговые обманки II типа ассоциируют только с плагиоклазами IIa и ядрами плагиоклазов IIб, образуя с ними тесные срастания.
Клинопироксены присутствуют только в дацитах верхних (посткальдерных) горизонтов (табл. 6). Они слагают зерна призматического габитуса длиной до 0,1 мм, с отношением ширины к длине 1:2-1:4. Клинопироксены встречаются в срастаниях с плагиоклазом подтипа IIа, роговой обманкой типа II, ортопироксеном, а также в виде микролитов в основной массе.
Среди вкрапленников ортопироксенов по составу, характеру зональности, степени резорбированности и ассоциации с тем или иным плагиоклазом можно выделить следующие типы.
Ортопироксен I типа (Opx1) образуют призматические зерна, длиной десятые доли мм, иногда оскольчатого облика. Кристаллы полностью, либо их ядра имеют относительно железистый состав с магнезиальностью от 0,57 до 0,68 (табл. 7), величина которой падает к краям зерен (рис. 6). Такие ортопироксены бывают приурочены к плагиоклазам IIа и к ядрам плагиоклазов IIб, но чаще встречаются в виде самостоятельных зерен; в этом случае они имеют резорбированный облик, и на них нарастают более магнезиальные внешние зоны.
Зерна ортопироксена II типа (Opx2) образуют призматические зерна, размером от десятых долей до 1 мм в длину; магнезиальность его меняется от 0,68 до 0,81. Ортопироксены этого типа имеют четко выраженную обратную зональность. Иногда они окружены тонкими каймами, в которых магнезиальность падает (табл. 7, рис. 6). Эти ортопироксены, в виде сростков и включений, часто ассоциируют с основным плагиоклазом III и IV типов, а также образуют самостоятельные выделения.
Ортопироксен III типа (Opx3) слагает мелкие идиоморфные призматические зерна, с отношением ширины к длине 1:2-1:4, длиной зерен в сотые, редко десятые доли мм. Ортопироксен этого типа имеет прямую зональность (рис. 6). Магнезиальность в ядрах изменяется от 0,69 до 0,75, во внешних зонах - от 0,52 до 0,57 (табл. 7). Данный тип ортопироксена приурочен только к плагиоклазу V типа. Составы краев зерен соответствуют составу микролитов.
Таблица 5
Представительные химические анализы роговых обманок
Оксид
|
Тип
|
I
|
II
|
Номер образца
|
338
|
340
|
Я
|
П
|
П
|
К
|
К
|
Я
|
П
|
К
|
П
|
К
|
Я
|
К
|
Я
|
К
|
Я
|
К
|
Я
|
К
|
SiO2
|
47,15
|
48,75
|
45,38
|
44,10
|
46,53
|
48,96
|
45,92
|
49,85
|
45,66
|
47,92
|
47,68
|
47,10
|
46,37
|
47,52
|
43,42
|
44,26
|
44,47
|
46,93
|
TiO2
|
1,59
|
1,29
|
2,55
|
3,15
|
1,44
|
1,51
|
2,64
|
1,40
|
2,61
|
1,67
|
1,88
|
1,50
|
1,80
|
1,67
|
4,10
|
3,32
|
2,71
|
1,62
|
Al2O3
|
7,52
|
6,27
|
9,05
|
10,23
|
8,20
|
6,64
|
9,21
|
6,08
|
9,06
|
7,24
|
7,66
|
7,96
|
7,76
|
7,33
|
10,83
|
10,24
|
10,21
|
7,71
|
FeO
|
16,05
|
15,57
|
14,25
|
14,34
|
16,15
|
14,59
|
13,50
|
13,70
|
14,93
|
14,41
|
13,14
|
14,88
|
16,74
|
14,97
|
12,63
|
12,16
|
14,08
|
14,85
|
MnO
|
0,46
|
0,53
|
0,40
|
0
|
0,41
|
0,68
|
0,36
|
0,34
|
0,51
|
0
|
0
|
0,37
|
0,55
|
0,46
|
0
|
0
|
0,24
|
0,37
|
MgO
|
12,81
|
13,66
|
13,91
|
14,13
|
12,79
|
14,53
|
13,94
|
15,41
|
13,31
|
14,44
|
15,08
|
14,07
|
12,78
|
14,71
|
14,43
|
15,05
|
13,67
|
13,34
|
CaO
|
11,74
|
11,84
|
11,50
|
11,05
|
11,72
|
11,10
|
11,63
|
11,30
|
11,45
|
11,60
|
10,98
|
11,59
|
11,19
|
11,21
|
11,18
|
11,50
|
11,58
|
11,93
|
Na2O
|
1,88
|
1,50
|
2,17
|
2,21
|
1,80
|
1,40
|
1,99
|
1,34
|
1,74
|
1,84
|
2,48
|
1,66
|
2,12
|
1,44
|
2,57
|
2,58
|
2,16
|
2,24
|
K2O
|
0,75
|
0,60
|
0,74
|
0,65
|
0,87
|
0,52
|
0,80
|
0,60
|
0,73
|
0,72
|
0,75
|
0,88
|
0,70
|
0,69
|
0,70
|
0,63
|
0,88
|
0,98
|
Mg#
|
0,59
|
0,61
|
0,49
|
0,64
|
0,64
|
0,58
|
0,64
|
0,65
|
0,67
|
0,62
|
0,64
|
0,63
|
0,58
|
0,64
|
0,67
|
0,69
|
0,64
|
0,62
|
Таблица 6
Представительные химические анализы клинопироксенов (обр. 340)
Оксид
|
Позиция точки анализа в зерне |
Я |
К |
Я |
П |
К |
Я |
К |
К |
Я |
К |
Я |
SiO2 |
51,54 |
51,85 |
51,66 |
51,38 |
51,90 |
49,33 |
52,43 |
50,40 |
50,77 |
50,27 |
47,80 |
TiO2 |
0,83 |
0,75 |
0,71 |
0,71 |
0,60 |
1,51 |
0,55 |
0,85 |
0,89 |
1,22 |
1,81 |
Al2O3 |
3,19 |
3,23 |
2,96 |
3,07 |
2,85 |
4,89 |
1,81 |
3,43 |
3,73 |
3,98 |
4,99 |
FeO |
6,78 |
7,39 |
7,01 |
7,18 |
6,65 |
8,96 |
8,71 |
9,02 |
7,78 |
8,55 |
11,08 |
MnO |
0 |
0,21 |
0,26 |
0 |
0 |
0,21 |
0,24 |
0,24 |
0 |
0 |
0,26 |
MgO |
16,31 |
16,87 |
15,83 |
16,05 |
16,54 |
15,73 |
16,07 |
14,57 |
16,02 |
15,05 |
13,51 |
CaO |
20,18 |
18,52 |
20,69 |
20,01 |
20,50 |
18,84 |
19,76 |
20,89 |
20,10 |
20,33 |
19,89 |
Na2O |
0,57 |
0,68 |
0,72 |
0,69 |
0,46 |
0,48 |
0,37 |
0,50 |
0,52 |
0,38 |
0,61 |
K2O |
0,09 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,11 |
0 |
0 |
0 |
Cr2O3 |
0,33 |
0,46 |
0 |
0,74 |
0,28 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Mg# |
0,81 |
0,80 |
0,80 |
0,80 |
0,81 |
0,76 |
0,77 |
0,74 |
0,79 |
0,76 |
0,69 |
Примечание. Я - ядро; П - промежуточная зона, К - край.
Mg# = Mg / (Mg+Fe).
Место отбора образца - см. табл. 1.
Таблица 7
Представительные химические анализы ортопироксенов
Оксид,
минал |
Тип |
I |
II |
III |
Номер образца |
26 |
23 |
7 |
6 |
45 |
23 |
7 |
Я |
В |
Я |
В |
Я |
В |
К |
Я |
В |
К |
Я |
В |
К |
Я |
В |
Я |
В |
Я |
Я |
В |
SiO2 |
51,65 |
51,51 |
53,14 |
52,62 |
52,78 |
53,31 |
52,83 |
54,30 |
54,37 |
53,95 |
53,30 |
54,39 |
53,33 |
53,16 |
51,26 |
53,42 |
50,41 |
53,44 |
53,50 |
53,72 |
TiO2 |
0 |
0,17 |
0 |
0 |
0,23 |
0 |
0 |
0 |
0,32 |
0,28 |
0,41 |
0,20 |
0 |
0,34 |
0,25 |
0,39 |
0 |
0,24 |
0,23 |
0,24 |
Al2O3 |
0,39 |
0,86 |
0,32 |
0,60 |
0,94 |
2,65 |
0,67 |
1,97 |
1,48 |
0,76 |
3,86 |
2,10 |
0,84 |
1,65 |
1,08 |
1,43 |
0,32 |
1,03 |
1,13 |
0,7 |
FeO* |
25,57 |
26,05 |
20,55 |
21,09 |
20,51 |
15,02 |
21,14 |
14,13 |
13,47 |
16,41 |
12,51 |
12,56 |
19,43 |
19,26 |
25,92 |
15,69 |
29,13 |
17,74 |
18,20 |
19,11 |
MnO |
0,86 |
0,66 |
0,54 |
0,66 |
0,54 |
0,28 |
0,58 |
0,33 |
0,34 |
0,51 |
0,26 |
0,31 |
0,45 |
0,39 |
0,79 |
,55 |
1,17 |
0,56 |
0,35 |
0,33 |
MgO |
19,85 |
19,47 |
24,04 |
23,32 |
23,67 |
26,48 |
23,32 |
28,02 |
28,37 |
26,56 |
27,93 |
29,09 |
24,44 |
23,41 |
19,39 |
26,75 |
17,54 |
25,68 |
25,13 |
24,47 |
CaO |
1,31 |
1,19 |
1,04 |
1,00 |
1,18 |
1,50 |
1,07 |
1,11 |
1,27 |
1,42 |
1,56 |
1,22 |
1,11 |
1,49 |
1,11 |
1,54 |
1,01 |
1,29 |
1,24 |
1,19 |
Wо |
2,6 |
2,4 |
2,0 |
2,0 |
2,3 |
3,1 |
2,0 |
2,2 |
2,5 |
2,7 |
3,1 |
2,4 |
2,2 |
3,1 |
2,6 |
3,0 |
2,1 |
2,5 |
2,4 |
2,4 |
En |
55,7 |
55,1 |
66,2 |
65,0 |
65,2 |
73,7 |
65,0 |
75,9 |
76,6 |
71,6 |
77,1 |
78,2 |
67,2 |
65,8 |
56,6 |
72,4 |
49,7 |
69,6 |
69,0 |
67,5 |
Fs |
41,6 |
42,5 |
31,8 |
33,0 |
32,5 |
23,2 |
33,0 |
22,0 |
20,9 |
25,6 |
19,8 |
19,4 |
30,7 |
30,3 |
42,5 |
24,6 |
48,2 |
27,8 |
28,6 |
30,1 |
Mg# |
0,58 |
0,57 |
0,68 |
0,67 |
0,68 |
0,76 |
0,67 |
0,78 |
0,79 |
0,74 |
0,80 |
0,81 |
0,69 |
0,69 |
0,57 |
0,75 |
0,52 |
0,72 |
0,71 |
0,70 |
Примечание. Позиция точки анализа в зерне: Я - ядро; В - внешняя зона; К - кайма.
Mg# = Mg / (Mg+Fe).
Места отбора образцов - см. табл. 1.
Микролиты ортопироксена образуют таблитчатые
и призматические кристаллики в основной массе с магнезиальностью 0,59-0,76.
Парагенезисы минералов-вкрапленников
Рассмотрев особенности морфологии и составов минералов-вкрапленников и микролитов, можно констатировать, что для всех вулканитов изученного разреза, кроме самых нижних горизонтов риодацитов первой толщи, в целом свойственен неравновесный набор вкрапленников: биотит + железистая низкоглиноземистая роговая обманка + магнезиальная высоглиноземистая роговая обманка + железистый ортопироксен + магнезиальный ортопироксен + кислый плагиоклаз + основной плагиоклаз.
Все эти минералы могут присутствовать в одном образце породы. Следует отметить также, что: 1) в риодацитах присутствуют только плагиоклазы и биотиты; плагиоклазы имеют кислый - средний состав в объеме всего кристалла (подтип Iа), и только в верхнем горизонте риодацитов появляются средние - основные плагиоклазы с прямой зональностью (тип II); 2) в дацитах кислые плагиоклазы являются реликтовыми фазами - они имеют резорбированный облик и часто сохраняются только в оболочке внешних зон основного плагиоклаза с обратной зональностью (подтип Iб); 3) основные плагиоклазы с обратной зональностью (типы III и IV) кристаллизовались после кислых плагиоклазов I типа, поскольку содержат их в ядрах своих кристаллов, но до основных плагиоклазов с прямой зональностью V типа, поскольку сами слагают ядра их кристаллов; 4) основные плагиоклазы с прямой зональностью II типа могут быть ксеногенными для дацитового расплава, так как в них на границе ядро - внешние зоны устанавливается резкий скачок составов в сторону снижения анортитового минала.
Петрографическое изучение пород позволило разделить вкрапленники на несколько парагенезисов.
Парагенезис I. Средний и основной плагиоклаз с нормальной зональностью (плагиоклазы IIа и ядра плагиоклазов IIб) + ортопироксен I типа роговая обманка II типа клинопироксен. Этот парагенезис спорадически фиксируется в дацитах нижних горизонтов и постоянно присутствует в голоценовых дацитах четвертой толщи.
Парагенезис II. Кислый (иногда средний) плагиоклаз (зерна Iа, ядра Iб и внешние зоны II типа) + биотит (или роговая обманка I типа). В шлифах четко прослеживается одновременная кристаллизация плагиоклазов I типа и биотита. На верхних горизонтах, в вулканитах посткальдерного комплекса, где биотит исчезает, в виде вкрапленников в большом количестве появляется роговая обманка I типа с относительно низкими содержаниями общего Al и AlIV и низкой магнезиальностью.
Парагенезис III. Основной плагиоклаз с обратной зональностью (III и IV типов, внешние зоны плагиоклаза подтипа Iб, ядра плагиоклазов V типа) + магнезиальный ортопироксен с обратной зональностью II типа. Этот парагенезис впервые появляется в вулканитах верхнего горизонта риодацитов и далее, в дацитах, наблюдается во всем вертикальном разрезе.
Парагенезис IV. Основной плагиоклаз с нормальной зональностью V типа + ортопироксен III типа. Парагенезис встречается в вулканитах практически всех горизонтов.
Парагенезис V объединяет микролиты и каймы плагиоклаза и ортопироксена, выделения ильменита и магнетита и характерен для основной массы пород.
Составы стекол основной массы из риодацитов и дацитов всех толщ представлены в табл. 8. Стекла характеризуются высокой кремнекислотностью. Наиболее кремнекислые стекла установлены в самых основных породах - голоценовых дацитах четвертой толщи, причем и в дацитах других толщ фиксируются составы стекол более кислые, чем стекла риодацитов. В целом, составы стекол основной массы близки к составам расплавных включений (сопоставимой кремнекислотности) из плагиоклазов и кварцев вулканитов Эльбруса [28]. Отличия заключаются, главным образом, в более высоких концентрациях калия в стеклах включений.
Таблица 8
Химический состав стекол из вулканитов Эльбруса
Номер
образца |
Номер
анализа |
SiO2
|
TiO2
|
Al2O3
|
FeO
|
CaO
|
Na2O
|
K2O
|
20 |
20 |
77,20 |
- |
12,657 |
0,257 |
- |
2,847 |
6,812 |
|
21 |
76,175 |
- |
12,779 |
0,513 |
0,402 |
2,796 |
7,075 |
25 |
9 |
78,48 |
0,32 |
12,2 |
0,34 |
0,89 |
3,11 |
4,61 |
17 |
74,93 |
0,47 |
13,13 |
1,65 |
1,19 |
3,39 |
5,01 |
26 |
26 |
77,74 |
0,18 |
12,37 |
0,89 |
0,72 |
2,96 |
4,97 |
33 |
78,45 |
- |
11,86 |
0,81 |
0,55 |
2,89 |
5,28 |
43 |
76,55 |
0,21 |
13,21 |
0,9 |
0,93 |
3,4 |
4,76 |
48 |
15 |
75,775 |
0,29 |
13,377 |
0,983 |
1,19 |
3,548 |
4,684 |
7 |
21 |
74,57 |
0,53 |
13,61 |
1,18 |
1,14 |
3,71 |
5,27 |
6 |
5 |
74,16 |
0,2 |
14,06 |
0,94 |
1,52 |
4,56 |
4,35 |
10 |
8 |
74,89 |
0,25 |
13,99 |
1,05 |
1,67 |
3,87 |
4,2 |
9 |
19 |
76,26 |
0,3 |
12,69 |
1,14 |
0,79 |
3,72 |
4,83 |
40 |
78,31 |
0,21 |
12,61 |
0,94 |
0,93 |
2,29 |
4,54 |
41 |
77,71 |
0,2 |
12,77 |
1,05 |
0,89 |
2,59 |
4,56 |
43 |
78,1 |
- |
12,86 |
1,22 |
0,96 |
1,98 |
4,69 |
Условия образования парагенезисов
Использование Opx-Cpx, Pl-Hbl, Ilm-Mt геотермометров [20; 32; 22] позволило определить температуры образования некоторых минералов вышеперечисленных парагенезисов. Для плагиоклаза Pl2 и роговой обманки Hbl2 парагенезиса I температура составила 945-906С; в то же время, интервал совместной кристаллизации орто- и клинопироксенов этого парагенезиса из дацитов четвертой толщи оценен в 750-850С. Для сосуществующих Pl1 и Hbl1 парагенезиса II из риодацитов температура определена в 892-884С. Образование микролитов парагенезиса V происходило при температуре около 806С и фугитивности кислорода +2 lgQFM. Заметим, что температуры гомогенизации расплавных включений в кварце и плагиоклазе дацитов, определенные в работе [28], существенно выше (1100-1170С), чем оцененные по минеральным термометрам. Заметные расхождения в оценках температур, полученных различными методами, очевидно, требуют специального обсуждения.
Вариации составов минералов показаны на рис. 7. Характер изменения
основности плагиоклаза и магнезиальности сосуществующих темноцветных фаз из
раннего парагенезиса II и позднего парагенезиса IV имеет нормальный тренд фракционной
кристаллизации, возникающий при остывании расплава (рис. 7).
Сосуществующие пары минералов: 1, 2 - парагенезис I: 1 - Opx1+Pl2, 2 - Hbl2+Pl2; 3, 4 - парагенезис II: 3 - Pl1+Hbl1, 4 - Pl1+Bi; 5 - парагенезис III: Pl3,4+Opx2; 6 - парагенезис IV: Pl5+Opx3.
Тренд парагенезиса III имеет также положительный наклон (т.е. сопряженное возрастание основности и магнезиальности фаз), но обратное направление. Такой характер тренда прежде всего свидетельствует о возрастании температуры. Кроме того, следует учитывать, что основность кристаллизующегося плагиоклаза может возрастать при уменьшении литостатического давления [44], и ортопироксен может обедняться Fe за счет сдвига в сторону уменьшения отношения Fe2+/(Fe2++Fe3+) в расплаве при понижении давления [11].
Парагенезис I не обнаруживает определенного тренда: он характеризуется
незакономерным разбросом фигуративных точек. Можно полагать, что это отражает
процесс изменения вкрапленников парагенезиса I в результате смешения с менее
кальциевым и более окисленным расплавом.
|