ПРОИСХОЖДЕНИЕ МАНТИЙНЫХ МАГМ НАД ЗОНАМИ СУБДУКЦИИ НА ПРИМЕРЕ ОФИОЛИТОВОГО КОМПЛЕКСА ТРОДОС, О.КИПР

Автор: Портнягин Максим Владимирович

      2.1 Аналитические методы

     Исследование основано на современных методах валового и локального анализа вещества, позволяющих определять состав пород, минералов и стекол с погрешностью менее 5 отн.% для главных элементов и менее 20 отн.% для широкого спектра элементов-примесей и H₂О. Содержания элементов-примесей и H₂О в расплавных включениях определялись методом вторично-ионной масс-спектрометрии (SIMS).

     2.2 Методы исследования магматических включений в минералах

     Многие принципиальные выводы работы основаны на данных изучения магматических включений в минералах. Захваченные минералами во время своего роста, включения обладают уникальной потенциальной способностью сохранять текущую информацию о постоянно меняющемся составе и условиях существования магматической системы. Целью методов изучения включений, описанных в данном разделе, является расшифровка этой информации и обоснование ее представительности для описания процессов, происходящих в макросистеме.
     В работе показано, что эффект пограничного слоя неразличим в составе изученных расплавных включений размером по крайней мере более 20 мкм. Полученный результат непосредственно применим для андезит-базальтовых и более магнезиальных магм с высоким содержанием H₂О>1 мас.%.
     После захвата расплавного включения происходит его частичная изоляция от внешней среды. Минерал-хозяин не является идеальным изолятором, и включение может существенно изменять свой состав при изменении условий в макросистеме. Для включений в минералах Тродоса наиболее характерен промежуточный вариант между двумя возможными крайними случаями эволюции состава герметичных включений при изоляции минерала-хозяина от взаимодействия с расплавом в макросистеме [Соболев, 1983]. Это отражает двухэтапную эволюцию магм с момента начала кристаллизации и захвата включений до излияния магм на поверхность и закалки.
     Для оценки температур кристаллизации минералов и состава расплава было проведено экспериментальное исследование расплавных включений. Эксперименты проводились на высокотемпературной малоинерционной установке для исследований под микроскопом [Соболев, Слуцкий, 1984]. Точность определения температур кристаллизации этим методом оценивается как 20^оС. В качестве независимых критериев соответствия температур гомогенизации (Т_гом) температурам кристаллизации использовались результаты моделирования и прямое сопоставление с данными других геотермометров. Для включений в шпинели Т_гом не определялась, зерна с включениями нагревались до 1300 или 1350^о С и закаливались.
     Для определения состава захваченного минералом расплава составы гомогенизированных расплавных включений в оливинекорректировались до равновесия с минералом-хозяином по методу, описанному в [Данюшевский и др., 1991], путем моделирования изокатионного обмена Mg и Fe между оливином и расплавом при одновременном понижении температуры равновесия. Составы природных стекловатых включений в оливине корректировались путем моделирования сплавления оливина со стенок включения по фракционному механизму. Дефицит Fe во включениях в шпинели моделировался сплавлением магнетита со стенок включения до достижения уровня содержания Fe, типичного для исследованных пород и стекол.

     2.3 Расчетные методы

     Для расчета ликвидусных температур минералов в работе использовались термометры из работ [Ford et al., 1983; Арискин et al., 1986], прямо протестированные на основе данных экспериментальных работ с расплавами Тродоса. Влияние H₂О на температуры ликвидуса учитывалось по данным работы [Альмеев, Арискин, 1996]. Продемонстрировано субсолидусное переуравновешивание включений шпинели в оливине, приводящее к понижению магнезиальности шпинели на 5-10 мол.% и занижению расчетных температур кристаллизации, оцененных на основе оливин-шпинелевого термометра [Ballhaus et al., 1990], на 50-400^оС. Проведен сравнительный анализ различных расчетных методов определения фугетивности кислорода (fO₂) и Fe²⁺/Fe³⁺ в расплаве при кристаллизации мантийных магм. Показано, что уравнение [Maurel, Maurel, 1982], связывающее Fe²⁺/Fe³⁺ в расплаве и шпинели, адекватно описывает это равновесие в высокотемпературной области вплоть до 1400^оС. Следствием этого факта является хорошая сходимость результатов оценки fO₂ по методике [Danyushevsky, Sobolev, 1996], связанной с данными [Maurel, Maurel, 1982], и полностью независимой модели [Арискин, Николаев, 1995]. Оценка возможного влияния переуравновешивания шпинели c оливином при расчете lg(fO₂) для магм Тродоса по различным моделям составляет +0.8 [Ariskin, Nikolaev, 1996], +1.0 [Danyushevsky, Sobolev, 1996], -0.3 [Ballhaus et al., 1990].

     2.4 Моделирование

     Рассмотрены использованные в работе методы моделирования кристаллизации магм [Данюшевский, 1991; Ariskin et al., 1993] и мантийного плавления [Shaw, 1970; Sobolev, Shimizu, 1993; Ozawa, Shimizu, 1995]. Приведены результаты первого опыта моделирования кристаллизации водонасыщенных магм в рамках програмного пакета "КОМАГМАТ-3.0" [Ariskin et al., 1993]. Показано хорошее соответствие расчетных и прямых экспериментальных данных [Gaetani et al., 1994] по кристаллизации андезито-базальтового расплава при P_H2O=0.001-2 кбар и Т=1000-1250^оС.