УДК 549.02+552.13
РЁНИТ В РАСПЛАВНЫХ ВКЛЮЧЕНИЯХ ИЗ ОЛИВИНА АЛЛИВАЛИТОВЫХ НОДУЛЕЙ ВУЛКАНА МАЛЫЙ СЕМЯЧИК И БАЗАЛЬТОВ ВУЛКАНА КЛЮЧЕВСКОЙ (КАМЧАТКА)
© 2011 г. В. В. Ананьев1, О. Б. Селянгин2
1 Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9, e-mail: avv@kscnet.ru 2 Научно-исследовательский геотехнологический центр ДВО РАН 683002 Петропавловск-Камчатский, Северо-восточное шоссе, 30 Поступила в редакцию 13.09.2010 г.
При микрозондовом изучении оливинов алливалитовых нодулей из лав вулкана Малый Семячик и фенокристаллов оливина из базальтов вулкана Ключевской в качестве минерала-узника впервые обнаружен рёнит. Рёнит представлен мелкими (10—50 мк) зернами, ксеноморфными в срастаниях с другими минералами, и с правильными кристаллографическими очертаниями в контактах со стеклом. В парагенезисе с рёнитом встречены высокоглиноземистые клинопироксен, безхромовая шпинель, роговая обманка. Остаточное стекло отличается повышенным содержанием SiO2, Al2O3, щелочей и пониженными содержаниями FeO, MgO и CaO. Химический состав изученного рёнита характеризуется ограниченными вариациями основных компонентов и хорошо рассчитывается на формулу (Si,Al)6(Ti,Al,Fe+3,Fe+2,Mn,Mg)6(Ca,Na)2O20. Фигуративные точки составов исследованных рёнитов ложатся в общее поле гораздо более вариативных составов минерала, встречаемых в природе. В отличие от предыдущих находок, сделанных в щелочных и субщелочных породах, рёнит, описываемый в настоящем сообщении, обнаружен в породах толеитовой и известково-щелочной серий.
ВВЕДЕНИЕ
При микрозондовом изучении оливинов аллива-литовых нодулей из лав вулкана Малый Семячик и фенокристаллов оливина из базальтов вулкана Ключевской в качестве минерала-узника обнаружен рёнит.
Рёнит — силикат, минерал группы энигматита, получивший свое название от массива Рён (Германия). Он обладает триклинной сингонией и характеризуется общей формулой — X2Y6Z6O20, где X = Na, K, Ca; Y = Ti, VAl, VIFe+3, Fe+2, Mn, Mg; Z = Si, IVAl, IVFe+3. Рёнит встречается как редкий минерал в качестве субфенокристаллов и микролитов в щелочных базальтах, тешенитах, лимбургитах, тефритах, фонолитах, а также как продукт замещения ксено-кристов амфибола и как интерстициальная фаза сложенных им ксенолитов. В состав характерных для него минеральных ассоциаций входят титан-авгит, керсутит, диопсид, форстерит, шпинель, перов-скит, магнезиоферрит, титаномагнетит [Mineral ..., 2001]. Как минерал-узник в расплавных включениях рёнит описан в оливинах базанитов Северо-Мину-синской впадины и южного Израиля [Тимина и др., 2006; Шарыгин, 2002], в пироксенах из лунного грунта, доставленного станцией Луна-24 [Treiman, 2008], и пироксенах массива Хоут Лор (Haute Loire), Франция [Babkine et al., 1964]. Наиболее полные об-
зоры по рёниту представлены в работе [Johnston, Stout, 1985; Sharygin et al., 2007].
Рёнит обнаружен нами при изучении расплавных микровключений в оливинах из оливин-анортито-вых (Ol-An) включений (алливалитов) в непрерывно дифференцированном потоке (от базальтов до андезитов) вулкана Малый Семячик [Селянгин, 1979] и базальтах прорыва Предсказанный, Ключевского вулкана [Хренов и др., 1985]. Ol-An включения состоят из грубозернистых агрегатов оливина (Fo75-80) и анортита (An90_95) с признаками расслоенности и переходами к эвкритам. Размеры зерен оливина достигают 5 мм, анортита — до 10 мм. В интерстициях между ними часто присутствует некоторое количество остаточного расплава, обычно раскристаллизо-ванного в мелкозернистый пористый долеритопо-добный агрегат [Селянгин, 1979]. Рёнитсодержащие оливины высокоглиноземистых базальтов прорыва Предсказанный имеют состав Fo84-86, размеры до 2.5 см и, возможно, являются ксенокристаллами [Хренов и др., 1985] или продуктами дезинтеграции родственных лавам глубинных куммулатов.
Расплавные микровключения имеют эллипсоидальную или неправильную форму, размеры от первых микрон до 0.2—0.3 мм, обычно частично раскристаллизованы. Среди минералов-узников встречаются высокоглиноземистые клинопирок-
Таблица 1. Средние составы рёнита
№ обр. LS16 LS20 LS26-28 KL119-3 KL119-5
Кол-во анализов 3 6 17 2 2
SiO2 25.51 25.45 25.78 29.06 26.35
TiO2 5.17 4.82 6.05 3.80 3.19
A12O3 18.87 18.94 18.54 18.67 17.77
Fe2O3 13.27 12.53 9.64 8.94 17.20
FeO 13.29 14.02 14.88 17.09 9.53
MnO 0.18 0.18 0.18 0.17 0.18
MgO, 11.49 11.36 11.34 10.81 13.34
CaO 12.56 12.49 12.41 11.82 11.96
Na2O 0.65 0.45 0.59 0.99 0.75
Сумма 101.00 100.23 99.42 101.33 100.26
Формульные количества на 20 атомов кислорода
Si 3.4096 3.4299 3.4908 3.8470 3.5157
Ti 0.5198 0.4882 0.6159 0.3779 0.3196
A1 2.9735 3.0091 2.9595 2.9128 2.7953
Fe+3 1.3352 1.2711 0.9827 0.8902 1.7272
Fe+2 1.4850 1.5797 1.6850 1.8918 1.0640
Mn 0.0204 0.0204 0.0205 0.0183 0.0208
Mg 2.2895 2.2813 2.2892 2.1327 2.6541
Ca 1.7993 1.8041 1.8007 1.6765 1.7101
Na 0.1676 0.1163 0.1556 0.2528 0.1932
Mg# 0.61 0.59 0.58 0.53 0.71
Сумма 14.0000 14.0000 14.0000 14.0000 14.0000
Таблица 2. Расчетные формулы рёнита
№ обр. Формула
LS16 (Si,IVA1)6(Ti,VIA1,Fe+3,Fe+2,Mn,Mg)6.03(Ca,Na)1.97O20
LS20 (Si,IVA1)6(Ti,VIA1,Fe+3,Fe+2,Mn,Mg)6.08(Ca,Na)1.92O20
LS26-28 (Si,IVA1)6(Ti,VIA1,Fe+3,Fe+2,Mn,Mg)6.04(Ca,Na)1.96O20
KL119-3 (Si,IVA1)6(Ti,VIA1,Fe+3,Fe+2,Mn,Mg)6.07(Ca,Na)1.93O20
KL119-5 (Si,IVA1)6(Ti,VIA1,Fe+3,Fe+2,Mn,Mg)6.1c(Ca,Na)1.90O20
сены, шпинели, амфиболы и рёнит. Стекло включений часто пронизано тончайшими дендритами минералов и содержит пузырьки газовой фазы.
Рёнит представлен мелкими (10—50 мк) зернами, ксеноморфными в срастаниях с другими минералами, и с правильными кристаллографическими очертаниями в контактах со стеклом (рис. 1). При весьма значительном количестве изученных расплавных включений, рёнит встречен лишь в немногих из них.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Химический состав изученного рёнита (табл. 1) отличается ограниченными вариациями (Si,Al)6(Ti, Al,Fe+3,Fe+2,Mn,Mg)6(Ca,Na)2O20, (табл. 2). Фигуративные точки составов исследованных рёнитов ложатся в общее поле гораздо более вариативных составов минерала, встречаемых в природе [Johnston, Stout, 1985] (рис. 2).
Клинопироксены наблюдаются либо в мелких кристаллах, либо в каймах обрастания по границе
Рис. 1. Микрозондовые фотографии рёнитсодержащих расплавных включений. а - обр. LS16, б - обр. LS20, в - обр. LS26-28, г - обр. KL119-3, д - обр. KL119-5.
Ol - оливин, Cpx - клинопироксен, Hb - роговая обманка, Sp - шпинель, Rn - рёнит, Gl - стекло, Py - пирит, bubble - газовый пузырек. Изображения в обратнорассеянных электронах. Фото а, б, д дополнительно обработаны с целью выделения границ минеральных фаз.
оливин-расплав. Характерной особенностью этих пироксенов является их высокая глиноземистость, достигающая иногда 16—17% А1203, низкое содержание кремнекислоты (до 38%), повышенное содержание титана. В ранних работах одного из авторов [Ананьев, 1985; Ананьев, Шнырев, 1984] подобные высокоглиноземистые фазы с весьма низким содержанием 8Ю2 (38%) были интерпретированы как гранаты вследствии невозможности их оптического изучения. По стехиометрии же такие пироксены и гранаты неразличимы: расчет показывает практически полное соответствие состава этих фаз формуле граната 816(И,А1,Ре+3)4(М§,Ре+2,Са)6024. Однако, подобные пироксены встречены и в расплавных включениях, не содержащих рёнита, в целом образуя непрерывный тренд составов с концентрацией А1203 от 3% до 17%, и комплементарными ему вариациями содержания 8Ю2, которые гранатам не свойственны. Аналогичные пироксены описаны и в работах других авторов [Гриб, Перепелов, 2008; Плечов и др., 2008; Шарыгин, 2002]. Кроме того, столь же высокоглиноземистые (12% А1203) пироксены описаны как минералы-вкрапленики в базальтах Овер-ни, Эйфеля, района Осло [Добрецов и др., 1971] и в некоторых щелочных и субщелочных породах Камчатки [Волынец и др., 1990; Савельев, Философова, 2005].
Шпинель представлена высокоглиноземистой безхромовой разностью с относительно небольшим содержанием трехвалентного железа. Роговая обманка имеет повышенное содержание алюминия и образует как мелкие дендриты, пронизывающие в виде "войлока" стекло включений, так и хорошо сформированные кристаллы.
Стекло включений является дифференциатом первичного расплава, оставшимся после кристаллизации минералов-узников. Оно отличается повышенным содержанием 8Ю2, А1203, щелочей, и пониженными содержаниями Бе0, М§0 и Са0 (табл. 3).
Следует отметить, что практически все предыдущие находки рёнита связаны со щелочными породами. Рёнит, описываемый в настоящем сообщении, обнаружен в породах толеитовой и известково-ще-лочной серий, представленных высокоглиноземистыми базальтами [Хренов и др., 1985], а также высокомагнезиальными (оливин-куммулятивными) базальтами — андезитами, непрерывная серия которых образована фракционированием алливалит-эв-критовой ассоциации и смешением с дацитовой магмой в верхах магматической колонны [Селян-гин, 1979, 1987].
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Многочисленные исследования рёнитсодержа-щих минеральных ассоциаций позволяют говорить о стабильности парагенезиса рёнита и высоглинозе-мистого клинопироксена [Тимина и др., 2006; Ша-
£
св 3 О
5 6 Na + Si
Рис. 2. График зависимости Na + Si от VIIICa + IVAl для природновстречаемых рёнитов и энигматитов в соответствии с [Johnston, Stout, 1985].
рыгин, 2002; Ко§агко е! а1., 2005; Ма§оПЫег, \fe1de, 1976 и др.], в то время как другие сопутствующие фазы характеризуются более изменчивым составом и непостоянством присутствия в этих ассоциациях. Устойчивым признаком расплавных микровключений с рёнитом является также высокая глиноземи-стость остаточного кислого стекла.
По данным гомогенизации и криометрии рёнит-содержащих расплавных включений в оливинах из пород щелочного состава [Шарыгин, 2002; Шарыгин, Тимина, 2008], в которых газовые пузырьки содержат жидкую С02, захват включений расплава в ядрах фенокристов оливина происходил при Т > > 1300°С и Р > 3—5 кбар. Выявляется следующий порядок образования фаз: ±сульфидная глобула > А1-шпинель (1320—1255°С) > рёнит (1260-1180°С) > клинопироксен (1240—1130°С) > апатит >
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.