ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2009, № 4, с. 64-80
УДК 552.3
НОВЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПЕТРОГРАФИЧЕСКОГО КОДЕКСА О ВУЛКАНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЯХ
© 2009 г. Л. Н. Шарпенок, Е. А. Кухаренко, А. Е. Костин
Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского,
Санкт-Петербург, 199106 Поступила в редакцию 27.12.2007 г.
Отражены результаты новых разработок в отношении вулканогенных образований, необходимость в которых возникла в связи с анализом замечаний и предложений к Петрографическому кодексу 1995 г., а также анализом результатов применения этого документа на практике. Новые материалы касаются трех направлений: 1) детализации диаграммы химической классификации вулканических пород "сумма щелочей - кремнезем" (TAS) в области кислых пород и трахитов; 2) усовершенствования классификации вулканогенных обломочных пород и упорядочения терминологии вулканокластитов; 3) обоснования принципов расчленения осадочно-вулканогенных образований на подразделения различных иерархических уровней и определения признаков этих подразделений. Представляется, что введение результатов этих разработок в Петрографический кодекс II издания (переработанный и дополненный) и их использование при проведении геологических работ различного назначения будут способствовать повышению их качества.
Анализ замечаний и предложений к Петрографическому кодексу России, изданному в 1995 г., а также анализ результатов применения этого документа на практике выявили основные направления в отношении вулканогенных образований, требующие детализации, дополнений или изменений. Основными из этих направлений являются следующие: 1) детализация диаграммы "сумма щелочей -кремнезем" (TAS) для химической классификации вулканических пород; 2) совершенствование классификации и терминологии вулканогенных обломочных пород; 3) обоснование принципов расчленения осадочно-вулканогенных образований на подразделения различных иерархических уровней и определение признаков этих подразделений.
1. ДЕТАЛИЗАЦИЯ ДИАГРАММЫ "СУММА ЩЕЛОЧЕЙ - КРЕМНЕЗЕМ" (TAS) ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ КЛАССИФИКАЦИИ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ПОРОД
Роль TAS-диаграммы, рекомендованной Подкомиссией по систематике магматических пород МСГН (далее Подкомиссией) для диагностики вулканических пород, трудно переоценить, однако не все поля этой диаграммы были определены с необходимой для практической работы детальностью. С целью совершенствования TAS-диаграммы рабочей группой Секции Региональной петрографии, классификации и терминологии Межведомственного петрографического комитета России разработаны предложения по ее детализации, касающиеся главным образом кремнекислых вулканитов, а так-
же трахитов, поля которых были наименее детализированы [1-4, 6].
При определении границ полей для различных семейств кислых вулканитов соблюдались все принципы и правила, определенные Подкомиссией [7, 8]: 1) химические параметры, использованные для классификации, взяты из полных химических анализов пород, рассматриваемых в качестве вулканических; 2) основными химическими параметрами являлись сумма щелочей (№20 + К20)и кремнезем (8Ю2); 3) только анализы с содержанием Н20 < 2% и С02 < 0.5% считались "свежими" и пригодными для использования; 4) предусматривалось, чтобы все границы между полями были прямыми линиями, и эти линии всякий раз, когда возможно, проходили через целые числа на координатных осях, с тем чтобы диаграмма могла быть легко построена; 5) границы согласовывались с выявленным распределением анализов состава пород, нанесенных на диаграмму, и считались оптимальными при минимуме перекрытий.
Для детализации полей на ТА8-диаграмме в области кремнекислых вулканических пород и трахитов было собрано около 12000 химических анализов из опубликованных работ по различным регионам Мира и из Международной базы данных по петрологии магматических пород (ЮВА). После удаления анализов пород, не отвечающих названным выше требованиям, была создана база данных, содержащая 4700 анализов.
Определение границ полей для семейств пород осуществлялось следующим образом.
0_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i
35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 68 65 67 69 71 73 75 77 79 81 88 85 Ультраосновные | Основные I Средние | Кислые SÍO2, %
Рис. 1. Распределение точек составов кислых пород и трахитов (по авторам литературных источников) на диаграмме ZALK - SÍO2 (TAS), рекомендованной Подкомиссией по систематике магматических (изверженных) пород МСГН. 1 — риолит; 2 - риодацит; 3 - дацит; 4 - трахириолит; 5 - трахириодацит; 6 - трахидацит; 7 - пантеллерит; 8 - комендит; 9 - трахит; 10 - щелочной трахит.
- После приведения химических анализов пород к 100%-ным безводным, их точки были нанесены на диаграмму с осями (Na2O + K2O) - SiO2 (рис. 1 и последующие диаграммы), которая продемонстрировала неоднозначность понимания или толкования петрографами применяемых терминов.
- При статистической обработке данных с целью определения границ полей классификационной диаграммы использовалась программа GRAPHER. При этом для каждой группы пород строились гистограммы частоты распределения для каждого из двух параметров (SiO2 и EAlk), и по результатам гистограмм на TAS-диаграмме оконтуривались совмещенные области максимумов частот распределения этих параметров.
- После анализа областей максимумов проводились границы полей с учетом рекомендаций к классификации TAS.
Обсуждение вновь полученных границ полей кремнекислых вулканитов и трахитов и их соот-
ветствия границам, рекомендованным ранее Подкомиссией, приводится в следующем порядке: да-цит-риодацит-риолитовая группа пород нормальной щелочности и примыкающая к ним группа соответствующих низкощелочных вулканитов; трахит-трахидацит-трахириодацит-трахириолито-вая группа умереннощелочных пород; группа щелочных трахитов - щелочных риодацитов (пантел-леритов) - щелочных риолитов (комендитов).
Поля дацит-риодацит-риолитовой группы и примыкающей к ней группы соответствующих низкощелонных вулканитов. Поле дацитов. "Дацит" является широко используемым термином и, следовательно, как это и ожидалось, наблюдается значительный разброс точек этих пород на ТА8-диаграмме (рис. 2). Однако в соответствии с гистограммой отчетливо определилась область максимальной концентрации химических параметров -64-72% 8Ю2 (около 60% анализов пород, названных авторами дацитами) и 6-8% £А1к (55% анализов).
№20 + К20, мае. % 16 2
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Фонолит
Комендиты
* 4
* * * *
V »
Андезиты
У
Л л* Ризкощел. риолиты
ризкОщеЛ. р'иодац;ты
дацйт|1* . . • *
.•Л
Гиетограммы чаетоты раепределений параметров дацитов (по авторам литературных иеточников)
«400 зо
али300 ана
о 200 я
В
^ 100 ич
л
о Ко
0
346
38
1
78
21
160 120 80 40 0
56 60 64 68 72 76 80 1 2 3 4 5 67 8 9 11
8Ю2, % 10 12
Гиетограммы чаетоты раепределения ХА1к, %
параметров риодацитов
(по авторам литературных иеточников)
«200 о з
л
£120
1 80 чее 40 и
оли 0 Ко
200 160 -120 -80 40 0
184
114
П 100
40
35
5 2
я
§1200 и л а
ан800 о
я
еет400
ч и
л Ко 0
66 70 74 78 82 2 3 45 67 8 9101112 8Ю2, % ХА1к, %
Гиетограммы чаетоты раепределения параметров риолитов (по авторам литературных иеточников)
1000
8
0
- 0
1
87
217 5
3 31 5
59 61 63 65 67 69 71 73 75
77 79 8Ю2, мае. %
64 68 72 76 8084 88 8102, %
800 600 400 200
0
- 964
-
176
9 46
642
14
12345678910 12 11
ХА1к, %
Рис. 2. Области максимальной концентрации химических параметров (на основе гистограмм) и границы полей дацитов - риодацитов - риолитов.
Именно эта область обусловила границы поля дацитов, за пределами которого использование термина "дацит" не корректно. Верхняя граница этого поля соответствует ранее принятой на ТА8-диа-
грамме и соединяет точки с координатами 63; 71 и 69; 8. Точка с координатами 69; 8 соответствует установленной Подкомиссией на ТА8-диаграмме точке тройного соединения трахитов, дацитов и риолитоидов. Между полями дацитов и риодацитов
1 Здесь и далее первая цифра соответствует содержанию 8Ю2, а вторая, после точки с запятой, - содержанию (Йа20 + К20).
граница проведена вертикальная (параллельная значению ¿Ю2 = 69%), в соответствии с контурами области максимальной концентрации значений параметров. Нижняя граница с координатами точек 63; 4.8 и 69; 5.7 отделяет дациты нормальной щелочности от низкощелочных.
Поле риодацитов. Термин "риодацит" используется в литературе несколько реже, чем дацит, однако разброс точек на диаграмме по-прежнему значителен, что свидетельствует о некоторой неопределенности использования этого термина исследователями. Тем не менее, построение гисто-
грамм выявило область максимальной концентрации точек химических параметров для этих пород при 68-72% 8Ю2 (65.5% анализов) и 7-8% XAlk (58.5%). В соответствии с этим верхняя граница поля риодацитов проведена на уровне 8-8.2% XAlk, вертикальная граница, отделяющая риодациты от риолитов, соответствует 73% 8Ю2, а нижняя граница отделяет риодациты от низкощелочных риодацитов на уровне 5.7-6% £Alk. Таким образом, границы предлагаемого поля риодацитов на TAS-диа-грамме имеют следующие координаты: 69; 8 - 73; 8.2 и 69; 5.7 - 73; 6. Ранее это пространство TAS-диаграммы входило частично в поле дацитов и в поле нерасчлененных "риолитов".
Поле риолитов. Термин "риолит" используется исследователями очень широко, однако и на TAS-диаграмме, принятой Подкомиссией, поле риолитов было в значительной мере неопределенным, не позволяющим различать риолитоиды различной степени щелочности. Для придания большей определенности полю риолитов нами была подготовлена база данных из 1850 анализов. Построение и анализ гистограмм частоты распределения параметров на основе этой базы данных показали, что максимальная концентрация точек для семейства собственно риолитов находится в области при содержании 7280% SiO2 (76.5% анализов) и 6-10% ЫМ. (69%). В соответствии с этим границы поля риолитов проведены со следующими координатами: 73; 8.2 и 78; 7.8; нижняя граница на уровне 6.0% XAlk отделяет риоли-ты нормальной щелочности от низкощ
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.