научная статья по теме КОМЕНДИТЫ И ПАНТЕЛЛЕРИТЫ ВУЛКАНА НЕМРУТ (ВОСТОЧНАЯ ТУРЦИЯ): УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ ТРАХИТ-КОМЕНДИТОВЫМИ, КОМЕНДИТОВЫМИ И ПАНТЕЛЛЕРИТОВЫМИ РАСПЛАВАМИ Геология

Текст научной статьи на тему «КОМЕНДИТЫ И ПАНТЕЛЛЕРИТЫ ВУЛКАНА НЕМРУТ (ВОСТОЧНАЯ ТУРЦИЯ): УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ ТРАХИТ-КОМЕНДИТОВЫМИ, КОМЕНДИТОВЫМИ И ПАНТЕЛЛЕРИТОВЫМИ РАСПЛАВАМИ»

УДК 553.212

КОМЕНДИТЫ И ПАНТЕЛЛЕРИТЫ ВУЛКАНА НЕМРУТ (ВОСТОЧНАЯ ТУРЦИЯ): УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ ТРАХИТ-КОМЕНДИТОВЫМИ, КОМЕНДИТОВЫМИ И ПАНТЕЛЛЕРИТОВЫМИ РАСПЛАВАМИ

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

*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 10.04.2015 г.

Получена после доработки 30.06.2015 г.

Изучены минералого-геохимические и фазовые особенности комендитов и пантеллеритов вулкана Немрут (Восточная Турция), получены оценки условий образования минералов, анализируются составы стекол матрикса пород и расплавных включений из фенокристов анортоклаза, фаялита, ге-денбергита. Методом лазерной абляции определены составы стекол матрикса и фенокристов минералов, рассчитаны коэффициенты распределения P, B, Li, Rb, Cs, Ba, Sr, Zr, Hf, Ta, Nb, Sc, V, Cr, Ni, Cu, Pb, Th, U, Y, РЗЭ между фазами и стеклом. На основе масс-балансового моделирования составов комендитов и пантеллеритов, экспериментальных данных и результатов изучения расплавных включений анализируются модели образования, процессы накопления и кристаллизации минералов в комендитовых и пантеллеритовых магмах, а также взаимосвязи между трахит-комендитовы-ми, комендитовыми и пантеллеритовыми расплавами. Появление остаточных комендитовых и пантеллеритовых расплавов объясняется вариациями условий кристаллизации анортоклаза (преобладающей фазы), геденбергита, фаялита, оксидов Fe и Ti в исходной трахит-комендитовой магме в зависимости от давления и содержания растворенной в расплавах воды. Акцессорные фазы (РЗЭ-, Sr-содержащий фтор-апатит и циркон), вероятно, участвовали во фракционировании расплавов. Условия образования фенокристов геденбергита, фаялита, ильменита по данным QUILF-расчетов (минимальные параметры без кварца в расплавах): высокожелезистый комендит (3 кбар, 763°С, AFMQ —1.27), пантеллерит (3.3—3.8 кбар, 715°С, AFMQ —1.08), низкожелезистые комендиты (2.3 кбар, 748°С, AFMQ —1.16). Равновесная кристаллизация фенокристов анортоклаза в комендитовых расплавах происходила при температуре около 750°С. По данным изучения стекол расплавных включений комендитовые и пантеллеритовые расплавы содержали 1—3 мас. % H2O. Из анализа литературных источников и оценок условий образования магм вулкана Немрут следует, что локальные камеры с комендитовыми и пантеллеритовыми ненасыщенными водой расплавами могут существовать в центрах щелочного вулканизма на глубинах от 5 до 10—15 км в интервале температур <750°С при летучести кислорода ниже буфера FMQ и литостатическом давлении 1—4 кбар.

DOI: 10.7868/S0869590315060047

ВВЕДЕНИЕ

Определению условий образования комендитов и пантеллеритов посвящено множество публикаций. Эти породы имеют большие вариации состава, часто аномально обогащены редкими элементами ^г, №, Та, ТИ, и, РЗЭ) и образуются в разных геодинамических обстановках. Области щелочного вулканизма, в которых проявлены комендиты и пантеллериты среди дифференциро-ваных серий пород, наиболее часто встречаются на континентальных рифтах (Ярмолюк, 1983). Например, в позднепалеозойской рифтогенной ассоциации вулканитов хребтов Ноён и Тост Южной Монголии (Козловский и др., 2007), в кайнозойских рифтовых системах Восточной Африки,

провинции Бассейнов и Хребтов Северной Америки. В последние годы изучаются палеоген-четвертичные вулканические комплексы Олкария (Olkaria) и Эбуру (Eburru) в Кенийском рифте (Heumann, Davies, 2002; Ren et al., 2006; Macdonald et al., 2008; Marshall et al., 2009), Даббаху (Dabbahu) в Афарском рифте (Field et al., 2012, 2013), Гедемса (Gedemsa) и Босети (Boseti) в Центральном Эфиопском рифте (Peccerillo et al., 2003; Ronga et al., 2010), вулкана Пектусан (Бай-тоушань или Чанбайшань Тяньчи) в рифтовой системе Таньлу на границе Китая и Северной Кореи (Horn, Schmincke, 2000; Попов и др., 2005, 2008; Сахно, 2007а, 2007б; Андреева и др., 2014). В западно-антарктическом рифте (Marie Byrd Land) описаны вулканы, сложенные пантеллеритовыми

трахитами и пантеллеритами в ассоциации с фо-нолитами (LeMasurier et al., 2011). Комендиты и пантеллериты также встречаются в геодинамической обстановке океанических островов. Такие породы изучались, например, на Азорском архипелаге (Mungall, Martin, 1995), островах Пантел-лерия (Civetta et al., 1998; White et al., 2009), Сок-коро (Bohrson, Reid, 1997).

Нет единого мнения о происхождении комен-дитовых и пантеллеритовых расплавов. Обычно их считают наиболее щелочными и кремнекислыми остаточными продуктами эволюции трахитовых магм, которые, в свою очередь, образовались при фракционной кристаллизации трахиба-зальтовой или щелочно-базальтовой магмы в изолированных внутрикоровых камерах (Mun-gall, Martin, 1995; Bohrson, Reid, 1997; Civetta et al., 1998; Gagnevin et al., 2003; Peccerillo et al., 2003; White et al., 2009; Ronga et al., 2010; LeMasurier et al., 2011; Field et al., 2013; Андреева и др., 2014 и др.). Предлагается также альтернативная модель образования остаточных щелочных высокожелезистых комендитовых и пантеллеритовых расплавов в процессе фракционной кристаллизации низкожелезистых комендитовых расплавов (Macdonald et al., 1987; Scaillet, Macdonald, 2001, 2003, 2006; Marshall et al., 2009).

Центры трахибазальт-трахит-комендит±пан-теллеритового вулканизма крайне редко встречаются в обстановках конвергенции литосферных плит. Одним из них является вулкан Немрут в Восточной Турции, который формируется в области коллизии Анатолийской и Арабской плит (Çu-bukçu et al., 2012; Ulusoy et al., 2012). Ранее нами были представлены результаты изучения образцов трахибазальта, муджиерита, бенмореита, тра-хидацита, комендитов и гибридных вулканитов Немрута (Перетяжко и др., 2015). На основе этих данных и масс-балансовых расчетов обсуждались наиболее вероятные процессы формирования муджиеритовой и бенмореитовой магм. В настоящей работе приводятся результаты детального изучения минералого-геохимических особенностей комендитов и пантеллеритов Немрута. Целью работы является анализ условий образования этих пород и выявление взаимосвязей между тра-хит-комендитовыми, комендитовыми и пантел-леритовыми расплавами на докальдерной и пост-кальдерной стадиях эволюции вулкана. Осуждаются данные по расплавным включениям в фенокристах, составы стекла матрикса, условия кристаллизации фаз, анализируются масс-балан-совые модели магматической эволюции и процессы накопления комендитовых и пантеллери-товых остаточных расплавов.

МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Пробы пород анализировались на многоканальном X-Ray спектрометре СРМ-25 (ИГХ СО РАН, г. Иркутск) ренгенофлюоресцентным методом. Микроэлементный состав определен методом масс-спектрометрии с ионизацией в индуктивно связанной плазме (ICP-MS) на квадру-польном масс-спектрометре NexION300D (Agilent Technologies Inc) в Байкальском аналитическом ЦКП ИНЦ СО РАН (г. Иркутск). При химической подготовке проб для ICP-MS анализа применяли открытое кислотное разложение.

Минералы и стекла изучались методом элек-тронно-зондового рентгеноспектрального микроанализа с использованием спектроскопии с энергетической дисперсией (СЭМ-ЭДС) на сканирующем электронном микроскопе MIRA 3 LMU (Tesacan Ltd) с системой микроанализа Inca Energy 450 XMax 80 (Oxford Instruments Ltd) в ИГМ СО РАН (г. Новосибирск). В качестве образцов для сравнения были использованы кварц, полевые шпаты и металлы. Учет матричных эффектов выполнялся по алгоритму программного обеспечения XPP сканирующего микроскопа. Анализы проводились при ускоряющем напряжении 20 кВ, токе зонда 1.5 нА и времени набора спектров 20 с. Для данных условий анализа установлены метрологические характеристики определения состава породообразующих минералов (Лаврентьев и др., 2015). Нижняя граница определяемых концентраций методом СЭМ-ЭДС составляла 0.2—0.3 мас. %, а средняя случайная погрешность по основным (более 10 мас. %), второстепенным (1—10 мас. %) и примесным (0.3—1 мас. %) элементам — 0.9, 3 и 13 отн. % соответственно. Стекла и минералы анализировались 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. Для определения средних составов матрикса пород и ксенолитов сканировались области более 300— 400 мкм2.

В стеклах матрикса пород и фенокристах анор-токлаза, геденбергита, фаялита определялись концентрации элементов методом LA-ICP-MS. Для этого применялась система лазерной абляции UP213A/S (Perkin Elmer) и масс-спектрометр NexION300D. Для контроля измерений использовались международные стандартные образцы NIST-612, NIST-610, NIST-614. Содержания элементов нормировались на определенные методом СЭМ-ЭДС концентрации SiO2 или Al2O3 в минералах или стеклах.

Термометрические свойства расплавных включений (РВ) изучались в термокамерах Linkam-TS 1500 и Linkam-TS1400XY (ИГХ СО РАН, г. Иркутск). Для наблюдений за процессом

плавления содержимого РВ проводились нагревы с выдержками 3—9 часов при температурах от 700 до 1200°С. Длительные прогревы РВ выполнялись в термокамере ТК-1500 (производитель — ИГМ СО РАН, г. Новосибирск). Термокамеры калибровались по температурам плавления K2Cr2O7, NaCl и Au (ошибка определения в интервале 700—1000°C составляет ±5°С и ±5-8°С выше 1000°С). Стекла и кристаллические фазы анализировались после вскрытия РВ методами СЭМ ЭДС и лазерной абляции.

Масс-балансовые модели и кристаллохимиче-ские формулы минералов рассчитывались в программном комплексе CRYSTAL (Перетяжко, 1996). Условия кристаллизации минералов оценивались по геотермометрам (Ghiorso, Evans, 2008; Putirka, 2008) и в программе QUILF-95 (Andersen et al., 1993).

КОМЕНДИТЫ И ПАНТЕЛЛЕРИТЫ ВУЛКАНА НЕМРУТ

Геологическая позиция, последовательность извержений, строение и стратиграфия вулкана Немрут описаны в публикациях (Yilmaz et al., 1998; Aydar et al., 2003; Karao glu et al., 2005; Özdemir et al., 2006; Ulusoy

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»