Глава 3. Роль щелочей при образования гранатовых коронарных структур в метамангеритах и метаанортозитах комплекса Адирондак (США).

    Ортопороды комплекса Адирондак характеризуются коронарными структурами Grt+Qtz на контактах зерен Opx, Cpx, Ilm и Hbl c Pl, которые, по мнению большинства исследователей, отвечают гранулитовой фации метаморфизма при Т=600-800^ОС и Р=7-8 кбар на этапе субизобарического остывания (De Waard, 1965; Martingole, Schrijver, 1971; McLelland, Whitney, 1977) или на пике метаморфизма (Bohlen et al., 1985) в условиях отсутствия или незначительного воздействия флюидов. Петрографическое изучение пород показало, что гранатовые реакционные структуры в ортопородах комплекса Адирондак сопровождаются многочисленными каймами Kfs внутри гранатовых корон. Это позволяет определить роль K и Na в метаморфическом флюиде при образовании этих реакционных структур методами, использованными при изучении пятнистых чарнокитов.
     Изученные метамангериты принадлежат к комплексу пород, расположенному на границах анортозитового массива Марси (районы Лэйк Плесид, Саранак-Лэйк и Таппер-Лэйк). Образцы анортозитов были отобраны в районе Таппер-Лэйк вблизи их контакта с мангеритами.
    Метамангериты состоят из Pl (N_Ca^Pl=22-24), Opx, Cpx, Qtz, Kfs (N_K^Kfs=85-93), Hbl, Bt, Grt (N_Mg^Grt=1-4; N_Ca^Grt =21-23; N_Mn^Grt=3.5-4.5), Ilm, Mt, Sph.. Породы обладают гранобластовой структурой. В некоторых образцах проявлена гнейсовидность S₂-S₃ (Wiener et al., 1984). Вместе с тем в образцах сохранились реликты первичной магматической структуры. Grt+Kfs+Qtz короны в метамангеритах (рис. 5а) формировались после образования Cpx, Hbl, а также после развития гнейсовидности  (S₂-S₃) в породах. Реакции коронообразования протекали неоднородно в разных участках пород и были связаны с калишпатизацией. Кроме Grt-Kfs-Qtz корон в некоторых образцах были изучены Hbl короны, структурно аналогичные Grt-Kfs-Qtz коронам.

Рис. 5

  Метаанортозиты состоят из крупных кристаллов Pl (N_Ca^Pl=43-36) и иногда содержат пироксены и титаномагнетит. Grt (N_Mg^Grt=8-14; N_Ca^Grt =25-27; N_Mn^Grt=3.5-4.5) коронарные структуры в метаанортозитах развиты на контактах Pl с Ap или в зонах дробления крупных кристаллов Pl. Коронарные структуры в метаанортозитах также связаны с новообразованиями Kfs (N_K^Kfs= 90-96) (рис. 5б).
    Во всех изученных породах N_Ca^Pl  снижается на 1-4 мол. % от центра зерен плагиоклаза к контактам с Grt коронами. Несмотря на узкие пределы изменения составов полевых шпатов в коронах из метамангеритов и метаанортозитов во многих случаях обнаруживается прямая корреляция N_K^Kfs  и N_An^Pl . N_Ca^Grt  в коронах слабо увеличивается к контактам с Pl и Kfs во внешних зонах корон. Во многих образцах намечается прямая связь между N_Ca^Grt  и N_K^Kfs. Таким образом, составы и зональность минералов в метамангеритах и метаанортозитах свидетельствуют о том, что рост гранатовых коронарных структур в этих породах сопровождался увеличением кальциевости граната при постоянной или слабо уменьшающейся основности Pl, уменьшением глиноземистости пироксенов и увеличением содержания ортоклазовой составляющей в сосуществующем Kfs.
    Эти закономерности показывают, что процесс роста Grt-Kfs-Qtz корон на контакте пироксенов с плагиоклазом осуществлялся по реакциям
An + 2Fs = 1/3Grs + 2/3Alm + Qtz                                 (5)
An + Hed = 2/3Grs + 1/3Alm + Qtz                                (6)
и (2). Сосуществование Grt, Pl и Kfs внутри корон обусловлено равновесием
An+3Qtz+[4/3K⁺+2/3H₂O]=4/3Kfs+1/3Grs+4/3H⁺.    (7)
    Микроструктурные особенности коронарных структур свидетельствуют о том, что гранат в метамангеритах и метаанортозитах возник после кристаллизации главного метаморфического парагенезиса Opx+Cpx+Hbl+Pl+Qtz+Ilm+Mt Kfs и после образования гнейсовидности и линейности (S₂-S₃) в метамангеритах, которые характеризуют стадии деформации на пике гранулитового метаморфизма пород Адирондака (Wiener et al., 1984). Это означает, что коронарные структуры в метамангеритах характеризуют более позднюю, регрессивную стадию метаморфизма.
    Расчеты температур образования изученных коронарных структур с использованием Grt-Cpx (Ellis, Green, 1979), Grt-Opx (Perchuk, Lavrent'eva, 1990), Grt-Hbl (Perchuk, 1991) и моноамфиболового (Геря и др., 1997) геотермометров показали, что они (635 70^ОС для интервала Р=7.5-5 кбар) на 50-100^ОС ниже температур пика метаморфизма пород (Bohlen et al., 1985). Это подтверждает сделанный выше вывод о том, что гранатовые коронарные структуры в метамангеритах комплекса Адирондак возникли на регрессивной стадии метаморфизма.
    Расчеты фугитивности кислорода во флюиде, равновесном с минералами корон, по равновесию Grt,+ О₂= Mt, +Pl+ Qtz  показали, что в температурном интервале 700-600^ОС (Р=6-7 кбар) рассчитанные значения -lgf_O2=16-18 близки к линии равновесия Grf+O₂=CO₂ (рис. 6). Отсутствие графита в изученных образцах означает, что метаморфические флюиды содержали небольшие количества CO₂. Преобладающим компонентом флюида являлась H₂O. Низкие активности H₂O (0.1-0.2) во флюиде при образовании коронарных структур в метамангеритах (Valley et al., 1990) были обусловлены значительными концентрациями солей калия в водном флюиде. Свидетельствами насыщенности метаморфических флюидов KCl в ортопородах Адирондака являются высокохлористые калиевые роговые обманки (N_K^Hbl=36-48; до 1.5-2 мас. % хлора) и хлор-апатиты, ассоциирующиеся с гранатовыми коронарными структурами.

Рис. 7

Рис. 6

 Субсолидусная диаграмма lg(a_KCl/a_HCl)^fl-lg(a_NaCl/a_HCl)^fl (Т=700^ОС, Р=6.5 кбар, a_H2O^fl=0.1 и N_Ca^Pl=15) (рис. 7) иллюстрирует закономерности изменения составов сосуществующих Grt, Pl и Kfs при вполне подвижном поведении щелочей во флюиде и общее изменение химических потенциалов щелочей при образовании гранатовых коронарных структур в метамангеритах комплекса Адирондак. Тренд на рис. 7 характеризует резкое снижение a_Na^fl  во флюиде при слабо увеличивающейся a_K^fl. Это означает, что короны возникли под контролем активности калия (вполне подвижное поведение калия). При этом влияние Na на протекание каких-либо реакций коронообразования установить не удалось, что позволяет сделать заключение об его инертности.