научная статья по теме ГЕНЕЗИС МУДЖИЕРИТОВ И БЕНМОРЕИТОВ ВУЛКАНА НЕМРУТ (ВОСТОЧНАЯ ТУРЦИЯ): ПРОЦЕССЫ СМЕШЕНИЯ МАГМ И ФРАКЦИОННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ЩЕЛОЧНО-БАЗАЛЬТОВОГО РАСПЛАВА Геология

Текст научной статьи на тему «ГЕНЕЗИС МУДЖИЕРИТОВ И БЕНМОРЕИТОВ ВУЛКАНА НЕМРУТ (ВОСТОЧНАЯ ТУРЦИЯ): ПРОЦЕССЫ СМЕШЕНИЯ МАГМ И ФРАКЦИОННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ЩЕЛОЧНО-БАЗАЛЬТОВОГО РАСПЛАВА»

ПЕТРОЛОГИЯ, 2015, том 23, № 4, с. 410-439

УДК 553.212

ГЕНЕЗИС МУДЖИЕРИТОВ И БЕНМОРЕИТОВ ВУЛКАНА НЕМРУТ (ВОСТОЧНАЯ ТУРЦИЯ): ПРОЦЕССЫ СМЕШЕНИЯ МАГМ И ФРАКЦИОННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ЩЕЛОЧНО-БАЗАЛЬТОВОГО РАСПЛАВА

© 2015 г. И. С. Перетяжко*, Е. А. Савина*, Н. С. Карманов**, Ю. Д. Щербаков*

*Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН ул. Фаворского, 1а, Иркутск, 664033, Россия; e-mail: pgmigor@igc.irk.ru **Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН просп. Академика Коптюга, 3, Новосибирск, 630090, Россия Поступила в редакцию 19.07.2014 г.

Получена после доработки 29.09.2014 г.

Детально описаны минералогические и фазовые особенности образцов трахибазальта, муджиерита, трахидацита и комендитов вулкана Немрут (Восточная Турция), рассчитаны условия образования минералов, проанализированы составы стекол расплавных включений в оливинах и матриксе пород. На основе анализа минералого-геохимических особенностей пород и масс-балансовых расчетов предлагаются наиболее вероятные модели образования муджиеритовой и бенмореитовой магм. Определены параметры кристаллизации оливина, полевых шпатов, оксидов Fe и Ti (титаномагне-тита, ильменита). Титаномагнетит и ильменит образовались при следующих условиях: муджиерит (960—922°С, AlgyO NNO от -1.54 до -0.73), бенмореит (940-890°С, Af NNO от -1.46 до -0.79),

трахидацит (870-845°С, AlgfO NNO от -2.11 до -1.82), комендит (705-667°С, AlgfO NNO от -2.48

до -2.18). Температуры кристаллизации полевых шпатов: трахибазальт (1150-950°С), бенмореит (920-800°С), комендит (760-720°С). По расчетным оценкам захват расплавных включений в оливинах (Fo75-40) из трахибазальта, муджиерита, бенмореита и трахидацита происходил в интервале температур 1270-860°С. За исключением трахибазальта, в каждом образце обнаружены частично растворенные фенокристы и/или ксенокристы минералов, что свидетельствует о неравновесных условиях их образования. Из масс-балансовых расчетов состава пород (модели FC, AFC, FCA) и минералогических наблюдений следует, что магмы или расплавы муджиеритового и бенмореитового составов могли формироваться как в результате фракционной кристаллизации щелочно-базальто-вого расплава (массовая доля расплава, F = 0.63-0.79), который ассимилировал небольшое количество корового вещества, так и в процессе смешивания трахибазальтовой (F = 0.16-0.45) и трахида-цитовой (F = 0.45-0.58) магм при наличии избыточных для этой модели фаз оливина, плагиоклаза, магнетита и апатита (в сумме 10-24 мас. %). Докальдерные комендиты обогащены железом (4—5 мас. % FeO общ.) и примесными элементами по сравнению с посткальдерными комендитами, содержащими 2-3 мас. % FeO общ. Из анализа геохимических данных и масс-балансовых расчетов следует, что посткальдерная бенмореитовая магма не могла образоваться при фракционировании щелочно-базальтового расплава. Для такой магмы и сформированных из нее бенмореитов характерны аномально низкие концентрации Ba (46-54 ppm) и Sr (203-269 ppm), которые невозможно получить в моделях фракционной кристаллизации щелочно-базальтового расплава с участием ассимилированного корового вещества. Составы посткальдерных бенмореитов и гибридных пород тра-хидацитового состава, имеющих признаки магматического смешения (ксенокристов бенмореитовой и комендитовой магм, стекла переменного состава), наилучшим образом рассчитываются как смеси щелочно-базальтового (F = 0.7-0.5) и низкожелезистого комендитового (F = 0.3-0.5) расплавов. Очаги низкожелезистого комендитового расплава появились на посткальдерной стадии в процессе фракционной кристаллизации щелочных магм (трахитовой и трахит-комендитовой). По-видимому, многократные извержения низкожелезистых комендитов в кальдере и "рифтовой" зоне вулкана Немрут были вызваны внедрениями бенмореитовой магмы в такие очаги.

DOI: 10.7868/S0869590315030048

ВВЕДЕНИЕ

Проблемы происхождения пород трахибазальт-трахит-комендитовой серии, в которой иногда присутствуют базальтовые трахиандезиты (муджи-ериты), трахиандезиты (бенмореиты), трахидаци-

ты, пантеллериты и трахириолиты, обсуждаются во многих публикациях. Это связано с петрологическими задачами выявления источников вещества щелочно-базальтовых расплавов в различных геодинамических обстановках и реконструкций

процессов их дальнейшей эволюции, которые приводят к формированию генетически связанных дифференцированных серий субщелочных и щелочных пород, в том числе кислых ашаитовых. Трахибазальт-трахит-комендитовый вулканизм широко развит в обстановках внутриплитного рифтогенеза, в континентальных рифтах и на океанических островах. В более редких случаях такой вулканизм проявлен на разных этапах конвергенции литосферных плит — в развитых остро-водужных системах, на активных континентальных окраинах и областях континентальной коллизии, например, в Восточной Турции (Çubukçu et al., 2012; Ulusoy et al., 2012).

По современным представлениям субщелочные и щелочные магмы образуются в процессах фракционной кристаллизации щелочно-базаль-тового расплава, который ассимилировал разное коровое вещество (Mungal, Martin, 1995; Pecceril-lo et al., 2003; Macdonald et al., 2008; White et al., 2009; LeMasurier et al., 2011 и др.). В трахибазальт-трахит-комендитовой серии редко встречаются либо отсутствуют породы с концентрацией SiO2 от 51—53 мас. % до 58—60 мас. %. Эта особенность, именуемая в англоязычной литературе Daly Gap, объясняется сочетанием нескольких факторов, связанных с реологическими свойствами магм. Предполагается, что магмы такого состава могут формировать промежуточный слой в зональных камерах между основным и кислым расплавами (Troll, Schmincke, 2002; Macdonald et al., 2008; Macdonald, 2012 и др.). Вследствие повышенной вязкости из-за большой объемной доли кристаллических вкрапленников эти магмы малоподвижны и редко достигают земной поверхности при извержениях. Тем не менее соответствующие им породы — муджиериты и бенмореи-ты иногда формируют небольшие потоки лав. Однако, чаще всего, такие породы находят в виде ксенолитов среди вулканитов разного состава. Изучение генезиса муджиеритов и бенмореитов имеет большое значение для построения моделей эволюции магматизма вулканических центров, поскольку такие породы могут образоваться как при фракционной кристаллизации щелочно-ба-зальтового расплава с участием или без ассимилированного корового вещества, так и в результате смешивания магм разного состава (Macdonald et al., 2008; Macdonald, 2012 и др.).

Ранее на вулкане Немрут в Восточной Турции были описаны потоки муджиеритовой лавы, а также ксенолиты бенмореитов в комендитах (Çubukçu et al., 2012). В 2013 году авторы (Перетяжко И.С., Савина Е.А.) во время геологической экскурсии после конференции ECROFI-22 посетили район вулкана и опробовали основные разновидности пород. В настоящей работе представлены резуль-

таты минералого-геохимического изучения образцов трахибазальта, муджиерита, бенмореита, трахидацита и комендитов, а также стекол рас-плавных включений в оливине и матриксе пород, определены условия кристаллизации минералов. На основе этих данных и масс-балансовых расчетов предлагаются наиболее вероятные модели образования муджиеритовой и бенмореитовой магм на разных стадиях эволюции вулкана.

МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Определение содержаний породообразующих оксидов и разделение Fe2O3/FeO в породах выполнено на многоканальном X-Ray спектрометре СРМ-25 (ИГХ СО РАН, г. Иркутск) ренгенофлю-оресцентным методом. Концентрации элементов-примесей в пробах получены методом масс-спектрометрии с ионизацией в индуктивно связанной плазме (ICP-MS) на квадрупольном масс-спектрометре NexION 300D (Agilent Technologies Inc.) в Байкальском аналитическом ЦКП ИНЦ СО РАН (г. Иркутск). При химической подготовке проб для ICP-MS анализа применяли методику открытого кислотного разложения.

Изучение минералов и стекол в породах выполнено методами сканирующей электронной микроскопии и энерго-дисперсионной спектрометрии (СЭМ-ЭДС) на микроскопе MIRA-3 LMU (TESCAN Ltd) с системой микроанализа INCA Energy 450 XMax-80 (Oxford Instruments Analytical Ltd) в ИГМ СО РАН (г. Новосибирск). Анализы проводились при ускоряющем напряжении 20 кВ, токе зонда 1.5 нА и живом времени набора спектров 20 с. При данных условиях анализа нижняя граница определяемых концентраций составляла 0.2—0.3 мас. %, а средняя случайная погрешность для основных, второстепенных и примесных элементов — 0.9, 3 и 12 отн. %, соответственно. Стекла и минералы анализировали в режиме сканирования прямоугольных участков площадью более 10 мкм2, если позволял размер объекта. При таких режимах не наблюдалось значимой потери щелочных элементов из стекол в ходе анализа.

Масс-балансовые модели и кристаллохимиче-ские формулы минералов рассчитаны в программном комплексе CRYSTAL (Перетяжко, 1996). Оценки условий минералообразования получены по геотермометрам (Ghiorso, Evans, 2008; Putirka, 2008) и в программе Petrolog v.3.1.13 (Danyushevsky, Plechov, 2011).

ОПИСАНИЕ ВУЛКАНА НЕМРУТ

Стратиграфия пород трахибазальт-трахит-ко-мендитовой серии вулкана Немрут, изотопный возраст пород и последовательность вулканических со-

бытий обсуждается в публикациях (Yilmaz et al., 1998; Aydar et al., 2003; Karaoglu et al., 2005; Özdemir et al., 2006; Ulusoy et al., 2012; Sumita, Schmincke, 2013). В описании ниже мы придерживаемся модели строения вулкана, предложенной в работе (Qubukgu et al., 2012), где представлены уточненные и новые оригинальные изотопные данные, анализируются результаты предыдущих исследований.

Активный в четвертичный период (<1 млн лет) вулкан Немрут расположен на восточном берегу содового озера Ван в 12 км к востоку от коллизионной границы Анатолийской и Арабской лито-сферных плит (рис. 1). Постройка вулкана высотой 2948 м и диаметром основания около 22 км осложнена эллипсовидной кальдерой размером 8.5 х 7 км. Восточная половина кальдеры заполнена пирокластическими отложениями, лавовыми куполами и потоками лав комендитов, а западная - крупным (12.4 км2) пресноводным озером с максимальной глубиной 136 м и небольшим озером горячей минеральной воды глубиной до 11 м (Ulusoy, 20

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геология»